Planten hebben waarschijnlijk geen hekel aan hun nakomelingen, maar ze hebben hun ‘kids’ het liefst een eind uit de buurt. Dit onder andere om te voorkomen dat moeder en kind elkaar beconcurreren om nutriënten, om inteelt tegen te gaan en omdat zaailingen te weinig licht krijgen onder de bladeren van de volwassen moederplant.
Omdat planten erg honkvast zijn, hebben ze allerhande slimmigheden ontwikkeld om hun zaden te verspreiden. Vaak roepen ze daarbij externe hulp in van wind, water of dieren om de zaden weg te dragen van de moederplant. Maar er zijn ook planten die het op eigen houtje doen: ze lanceren hun zaden explosief.
Hiervoor gebruiken deze ballistische planten meestal waterdruk. Als de luchtvochtigheid hoog genoeg is kunnen de cellen van planten water opnemen uit de lucht. Sommige typen cellen vervormen hierdoor en worden bijvoorbeeld langer als ze water opnemen en korter als ze uitdrogen. Andere typen cellen blijven juist nagenoeg gelijk van vorm.
In de omhulsels van de zaden worden beide typen cellen gecombineerd met aan de binnenkant het ene type cellen en aan de buitenkant het andere type. Als de luchtvochtigheid nu verandert, dan heeft dat geen invloed op de onvervormbare cellen, maar wel op de veranderlijke cellen. Omdat de ene zijde verandert en de andere niet, bouwt zich spanning op in het omhulsel. De omhulsels zijn voorzien van zwakke plekken – scheurranden – waarop de verpakking uiteindelijk onder de spanning breekt en de zaden wegslingert.
Toepassing in kunstmatige spieren
In Nederland is springbalsemien een bekende ballistische plant die letterlijk op knappen staat. Onder de lichtste aanraking lanceert ze haar zaden. De kampioen is echter de Zuid-Amerikaanse zandbakboom, alias de dynamietboom. De vruchten zien eruit als kleine pompoenen en exploderen met grote kracht uit elkaar, onder een luide knal. De zaden zijn ongeveer twee centimeter groot en worden volgens sommige berichten met een snelheid van wel 250 kilometer per uur gelanceerd. Ze komen tot 100 meter ver op de grond terecht.
Naast ballistische planten bestaan er ook planten die een vergelijkbaar mechanisme gebruiken om zichzelf de grond in te boren. De zaden van granen zoals rogge, gerst en ouderwetse tarwe, hebben links en rechts een lange ‘haar’, de kafnaalden. Deze naalden hebben aan de binnenkant (linkerzijde van de naald rechts en rechterkant van de naald links) onveranderlijke cellen en aan de buitenkant vervormbare cellen. Tijdens de nacht is de luchtvochtigheid hoger en bewegen de kafnaalden naar elkaar toe, doordat de vervormbare cellen aan de buitenkant langer worden. Gedurende de dag is de lucht droger, krimpen deze cellen en bewegen de naalden zich van elkaar af.
Als een zaadje op de grond valt, zorgt deze zwembeweging van de kafnaalden ervoor dat het zaadje over de bodem kruipt, net zolang totdat het in een gaatje in de grond valt. Daarna boort het zaadje zich dankzij de beweging van de naalden verder de grond in. Weerhaakjes op de kafnaalden zorgen ervoor dat de beweging alleen maar de grond in kan, en niet terug. Het zaadje plant zichzelf. Dat gaat niet zo snel, maar wel gestaag.
Er is grote belangstelling voor adaptieve materialen en apparaten die hun eigenschappen en functioneren kunnen veranderen in reactie op externe invloeden, bijvoorbeeld de luchtvochtigheid. De vervormbare plantencellen inspireerden een materiaal dat een hydrogel bevat dat kan zwellen en krimpen onder opname en afgifte van water. Toepassingen van dit materiaal zijn onder meer te vinden in technische besturingssystemen en kunstmatige spieren. Met dank aan het betere boor- en smijtwerk van planten.
Gepubliceerd in dagblad Trouw op 7 november 2017