De verborgen schoonheid van de planten die de wereld van voedsel voorzien

Een blik door de microscoop levert lessen op over nieuwe technieken voor een duurzamere teelt van deze geweldige gewone gewassen.

Door Robert Dash
Gepubliceerd 28 sep. 2021 14:26 CEST
ARBEQUINA OLIJF KNOP

Pizzaliefhebbers zullen ongetwijfeld de bloemknop van de arbequina-olijfboom waarderen, hier te zien met een vergroting van 80 keer, waaruit de weelderige zwarte olijven groeien die populair zijn in restaurants. Olijfbomen zijn een meerjarige, houtachtige plant die koolstof kan vast leggen op lange termijn. De Internationale Olijfolieraad zegt dat ze 11 kilogram CO2 absorberen per liter geproduceerde olijfolie. In veel delen van de wereld zijn olijven een razend populair, maar de klimaatchaos kan grote schade verrichten op bosjes. Italië teelt meer dan 500 variëteiten en de olijfolie-industrie was in 2017 meer dan drie miljard euro waard. Totdat in 2018 de sector instortte. Buitensporige kou, hitte en regen verzwakten bomen, die verder werden geschaad door de verspreiding van een invasieve tropische bacterie. Duizenden bomen, sommige zelfs wel 1400 jaar oud, werden verwijderd in een poging de verspreiding van deze plaag tegen te gaan. In Marokko planten sommige telers olijfbomen op terrassen op hellingen om erosie te verminderen en gebruiken ze druppelirrigatie om water naar de bomen te brengen. Spaanse missionarissen plantten tijdens de 18e eeuw olijfbomen in Californië, waar ze het erg goed deden en voornamelijk tafelolijven produceerde. Opwarmende temperaturen, onvoorspelbaar weer en toenemende bosbranden dwingen telers om tientallen olijfcultivars planten in het noorden, in Oregon. Boetiekproducenten van olijfolie daar wijzen op een mogelijke noordwaartse verschuiving van de voedselproductie in Noord-Amerika.

Foto van Scanning Electron Microscope Robert Dash

Van de salade tot aan het toetje: de meeste etenswaren die je op je bord aantreft zijn te herleiden tot zorgvuldig gecultiveerde planten. Zelfs het vlees dat je eet is waarschijnlijk afkomstig van dieren die gewassen te eten krijgen, waardoor de van de zon afkomstige energie steeds een stapje hoger in de voedselketen belandt.

Maar aan de moderne landbouw kleven enorme milieukosten. Gewassen als mais en soja worden vaak in monocultuur verbouwd op grote landbouwbedrijven met behulp van kunstmest en pesticiden die worden gemaakt met fossiele brandstoffen. Door het kappen en afbranden van wouden die CO2 kunnen opvangen wordt er nog meer CO2 in de lucht gepompt. Intensieve bewerking van de grond vernietigt schimmelnetwerken die de grond bij elkaar houden waardoor watervoorraden, die toch al onder druk staan, verloren gaan en er meer erosie ontstaat. En dit zijn slecht enkele voorbeelden van de invloed die ons voedselsysteem heeft op klimaatverandering. Volgens recente ramingen draagt de landbouw voor meer dan 30 procent bij aan de uitstoot van broeikasgassen.

Op 23 september werd de Food Systems Summit van de Verenigde Naties gehouden om dit probleem aan te pakken. Tijdens de virtuele bijeenkomst werden duurzame oplossingen voor de landbouw besproken. Het doel: “Iedereen ter wereld moet zich inzetten en samenwerken om te komen tot een verandering in het consumeren en produceren van en het denken over voedsel.”

In het kader van een beweging richting een meer duurzame landbouw stappen steeds meer voedselproducenten en beleggers over op geavanceerde technieken en enkele technieken uit een ver verleden die worden toegepast in wat ook wel ‘regeneratieve landbouw’ wordt genoemd. Dergelijke technieken, waarbij de genetische diversiteit van planten wordt versterkt en er ‘dekgewassen’ worden geplant die stikstof uit de atmosfeer halen en dit afgeven aan de bodem, kunnen bijdragen aan een gezondere bodem en meer CO2 in de aarde vasthouden.

Lees ook: Voedselbossen: een alternatief voor intensieve landbouw?

Als leraar, fotograaf en levenslange liefhebber van de kleinschalige natuur onderzoek ik het fascinerende verband tussen de voedselgewassen waar wij afhankelijk van zijn en de klimaatrisico’s en -oplossingen die daarmee samenhangen. Ik bekijk ze op de allerkleinste schaal met behulp van een elektronenmicroscoop en probeer met behulp van deze indrukwekkende, betoverende beelden aandacht te vragen voor de ecologische problemen van tegenwoordig en mensen te stimuleren om zich in te zetten om die op te lossen.

Dit artikel werd oorspronkelijk gepubliceerd in het Engels op nationalgeographic.com

Puntig stuifmeel bedekt een zonnebloem bloem die hier te zien is met een vergroting van 700 keer. Onderzoekers die geïnteresseerd zijn in het verkennen van de deugden van de zonnebloem, hebben onlangs een wereldwijd team gevormd om de genetische bibliotheek van de plant te onderzoeken. Ze ontdekten dat het zonnebloemgenoom 20 procent groter is dan het menselijk genoom, met ongeveer twee keer zoveel genen. Dit zorgt voor een grote diversiteit aan genetische combinaties, die hebben geleid tot maar liefst 70 soorten zonnebloemen. Het hebben van een genoomkaart is een belangrijke stap om te begrijpen hoe deze opmerkelijke planten gedijen in stressvolle omgevingen. Zonnebloemen, zeer goed bestand tegen droogte, verhoogde hitte, hoog zoutgehalte en ziekte, zijn de tweede (verslagen door maïs)  hybride zaadgewas die er zijn op de wereld. Zaadverzamelaars behouden wilde variëteiten als een haag tegen toekomstige klimaatstress. Boeren planten zonnebloemen als onderdeel van een mix van bodembedekkers om de bodem te verbeteren, water te besparen en het gebruik van pesticiden te verminderen. Bij het Land Institute in Salina, Kansas, proberen wetenschappers meerjarige variëteiten te kweken die minder grondbewerking, meststoffen en pesticiden nodig hebben.

Foto van Scanning Electron Microscope Robert Dash

Een paar stuifmeelkorrels klampen zich vast aan de helmknop van een tuinbonenbloem in een afbeelding die is gemaakt met een vergroting van 3400 keer. Tuinbonen zijn een belangrijk dekgewas, waardoor het gebruik van synthetische meststoffen minder nodig is. Het fixeren van stikstof wordt gedaan door bacteriën die op wortelknollen leven, te zien in deze afbeelding. Onderzoekers in Denemarken promoten tuinbonen als een lokale bron van plantaardig eiwit dat gemakkelijk verteerbaar is. Scandinavische landen met koelere klimaten profiteren van dit gewas en vervangen het door soja die uit verre landen wordt geïmporteerd. Sommige producenten van diervoeding voegen tuinbonenproteïne toe aan hun producten, waardoor de vraag naar in de oceaan gevangen vis wordt verminderd. Tuinbonen kunnen favisme veroorzaken, een ernstige anemische reactie bij mensen met een erfelijke G6PD-enzymdeficiëntie. Om dit aan te pakken, hebben wetenschappers gewerkt aan het elimineren van verbindingen in de bonen die de aandoening veroorzaken.

Foto van Scanning Electron Microscope Robert Dash

Dit zaad, gezien met een vergroting van 34 keer, is afkomstig van de Solanum sitiens-tomatenplant, de wilde verwant van moderne tomaten, die groeit in de Atacama-woestijn in Chili. Elk hedendaags voedselgewas is honderden - zelfs duizenden - jaren geleden ontstaan ​​uit wat wetenschappers een wild familielid van een gewas noemen. In ons tijdperk van snelle klimaatverandering zijn deze wilde variëteiten opnieuw belangrijk geworden als afdekking tegen zwakheden in moderne gewassen die zijn ontwikkeld onder stabielere omstandigheden die genetisch minder divers zijn. Onderzoekers verzamelen en bewaren wilde relatieve zaden van gewassen en evalueren hun genen als tegenhangers van stressoren zoals droogte en zoutgehalte. Telers experimenteren met nieuwe tomatenrassen die het goed kunnen doen ondanks de uitdagingen van overstromingen en droogte, verschuivingen in het groeiseizoen, plagen en verliezen van bestuivers zoals bijen. In Kenia reageren boeren bijvoorbeeld op klimaatbedreigingen door hun plant- en oogsttijden aan te passen, nieuwe variëteiten te planten en geplukte producten te vervoeren op koelere tijden van de dag. In de Verenigde Staten introduceert tomatenexpert Brad Gates sinds mid jaren negentig nieuwe rassen. Betere veredeling en meer diversiteit, zegt hij, zullen het voortbestaan ​​en het toekomstige succes van de tomaat verzekeren.

Foto van Scanning Electron Microscope Robert Dash

De delicate takken van een bescheiden wortelblad creëren een statige vorm bij een vergroting van 300 keer. Wilde schommelingen van droogtes en overstromingen treffen wortelen, zoals bij zoveel groentegewassen. Wortelzaden hebben constant vocht nodig en worden beschadigd door intermitterend drogen. Overmatige hitte zorgt ervoor dat de planten sneller bladeren laten groeien en voortijdig bloeien, waardoor de wortel bitter en houtachtig wordt. In Californië hebben wortelen te lijden gehad van uitdrogende grond na jaren van droogte, daarom wordt er geëxperimenteerd  met als doel wortelen te ontwikkelen die beter bestand zijn tegen dergelijke omstandigheden. Australische onderzoekers hebben bevestigd dat wortelen die bij hoge temperaturen zijn gekweekt, minder smaak en textuur hebben, wat suggereert dat het optimale groeibereik van wortelen naar het zuiden zal verschuiven naar het koelere, nattere Tasmanië. Naarmate de temperatuur en het CO2-gehalte stijgen, zullen wortelen waarschijnlijk aan voedingswaarde verliezen. Het Crop Wild Relatives Project kruist de huidige wortelen en andere gewassen met hun wilde verwanten om de weerstand tegen droogte, hitte en een verhoogd zoutgehalte te vergroten. Door gebruik te maken van wilde planten om meer divers genetisch materiaal te introduceren, kunnen onze essentiële voedselplanten in een uitdagende toekomst robuust en voedzaam blijven.

Foto van Scanning Electron Microscope Robert Dash

Gezien met een vergroting van 240 keer, lijkt de helmknop van een boerenkoolbloem bedekt met stuifmeel hongerige waarnemers te wenken. In de VS heeft de jaarlijkse verkoop van biologisch voedsel de $ 50 miljard overschreden en het blijft stijgen. Dit vertegenwoordigt ongeveer 6 procent van de totale voedselomzet. Een sterke stijging van de vraag naar de eens zo bescheiden boerenkool is kenmerkend voor deze verschuiving. Marketeers noemden boerenkool een superfood, waardoor het zijn status als een must-have voor gezondheidsbewuste mensen verheft. Maar als het gaat om broeikasgassen die het gevolg zijn van biologische landbouwpraktijken, is het beeld niet altijd zo rooskleurig. Er komen steeds meer aanwijzingen dat grootschalige biologische boerderijen mogelijk meer broeikasgassen uitstoten dan conventionele boerderijen. Veel biologische boerderijen vertrouwen op dieselbrandende machines om onkruid en ongedierte te onderdrukken. Gewassen die op grote biologische boerderijen worden geteeld, kunnen ook sterk afhankelijk zijn van grondbewerking. Deze diepe scheuring van de bodem vernietigt microbiële en myceliumnetwerken die nodig zijn voor de gezondheid van de bodem en het vastleggen van koolstof. Mest dat door veel biologische boerderijen wordt gebruikt, verhoogt het methaan, een broeikasgas. Industriële landbouw blinkt uit in het verhogen van gewasopbrengsten door het gebruik van zware machines, chemische meststoffen, fungiciden, pesticiden, irrigatie en geautomatiseerd oogsten. Wat verloren is gegaan, is de expertise om de biologische en ecologische gezondheid van de bodem en zijn koolstofopnamepotentieel te stimuleren. Als boerenkool onder ideale omstandigheden wordt gekweekt, is het een echt superfood.

Foto van Scanning Electron Microscope Robert Dash

Stuifmeel bedekt twee helmknoppen van een rijstbloem, hier te zien met een vergroting van 340 keer. Meer dan een miljard mensen zijn voor hun economisch en cultureel levensonderhoud afhankelijk van de rijstteelt. De Anishinaabe- en Menominee-naties in het Midden-Westen van de VS hebben al honderden jaren duurzaam wilde rijst geoogst die ze manoomin noemen. Dit voedsel staat zo centraal in hun cultuur dat de Menominee er hun naam aan ontleent. Het belang van rijst maakt alle bedreigingen voor de opbrengsten, zoals een verminderd gehalte aan voedingsstoffen en zoutschade, een humanitaire zorg. Technologische innovaties die worden gebruikt om rijst te versterken, beloven meer voeding. Genetisch gemodificeerde "gouden rijst" is goedgekeurd voor productie in Bangladesh en de Filippijnen, waar het verhoogde vitamine A-gehalte kinderlevens kan helpen redden. Maar GGO-tegenstanders prijzen zoete aardappelen, wortelen en de vruchten van de moringaboom aan als planten met het juiste spul om vitamine A-tekorten aan te pakken. De betekenis van rijstgewassen gaat verder dan voeding. Rijstplanten halen silica uit de grond en verpakken het in kaf om zaden te beschermen tegen ongedierte. Afvalschillen met hun silica kunnen worden teruggewonnen voor industrieel gebruik, van banden en siliconenwafels tot tandpasta en batterijen. Husks kunnen ook worden gebruikt om biochar te produceren, wat helpt om koolstof in de bodem op te slaan. Volgens sommige schattingen dragen rijstvelden echter tot 17 procent bij aan de wereldwijde methaanemissie, omdat de bacteriën die tussen hun wortels gedijen het gas uitstoten. Er worden nieuwe landbouwmethoden ontwikkeld die deze bacteriën elimineren.

Foto van Scanning Electron Microscope Robert Dash

Chiazaden, hier te zien met een vergroting van 800 keer, zijn een pseudo-graan dat mineralen, antioxidanten, vezels, vetzuren en alle negen essentiële aminozuren bevat. Ze waren hoofdvoedsel voor de Maya's die meer dan 3000 jaar geleden begonnen. Chia wordt tegenwoordig aangeprezen als een glutenvrij superfood met klimaatvriendelijke toepassingen, en het biedt een goedkope bron van essentiële voeding voor arme gemeenschappen. De groeiende vraag heeft de belangstelling voor chia in landbouwregio's, vooral in Oeganda en Oost-Afrika, aangewakkerd. Daar kunnen kleine boeren en gevluchte boeren tot vijf keer meer verdienen met chia dan met hun traditionele katoenoogst. Chiazaden hebben een gelatineuze laag die helpt om water vast te houden. Onderzoekers analyseren dit met als doel het aan te passen voor andere door droogte bedreigde soorten. Chia wordt ook in Egypte en het Midden-Oosten gepromoot als een waardevol gewas dat veel minder water nodig heeft dan traditioneel geteelde tarwe.

Foto van Scanning Electron Microscope Robert Dash

Bij een vergroting van 240 keer is het oppervlak van een hopblad bedekt met haarachtige uitsteeksels die trichomen worden genoemd. Hop en gerst zijn cruciaal voor het brouwen van bier, maar sommige hopsoorten die worden gebruikt voor populaire ambachtelijke bieren worden bedreigd door droogte, hoge temperaturen en extreem weer. De Yakima-vallei in de staat Washington is een van 's werelds grootste hopteeltregio's, maar minder sneeuw en minder gletsjers in de Cascade Mountains betekenen minder water voor hopboerderijen. Hop is vatbaar voor plagen en schimmels, uitdagingen die nog worden verergerd door onvoorspelbaar weer. Binnenshuis hop produceren is een oplossing. Ondertussen maken onderzoekers bier met een gen-bewerkte gefermenteerde gist, geperst met munt en basilicum in plaats van hop. Afgelegen regio's in het zuidwesten van de VS bieden winterharde, wilde hopsoorten die een smakelijk klimaatvriendelijk bier kunnen opleveren, en sommige staten, zoals Florida, hebben nieuw succes met het kweken van hop in de winter.

Foto van Scanning Electron Microscope Robert Dash

De rank van een leeuwenmanenpaddenstoel onthult zijn complexiteit, gezien bij een vergroting van 400 keer. Het belang van schimmelnetwerken voor het creëren van een gezonde bodem, optimale omstandigheden voor plantengroei en, opmerkelijk genoeg, regen is moeilijk te overschatten. De met elkaar verweven draden, bekend als het schimmelmycelium, werken als een internet van de bodem en transporteren micronutriënten naar planten via hun vertakkende filamenten. In ruil daarvoor wordt deze schimmel-mat gevoed met suikers die tijdens de fotosynthese door planten worden geproduceerd. De mat bindt de grond en helpt dode planten en dieren af ​​te breken, en het laat biljoenen schimmelsporen in de lucht vrij die fungeren als regen-"zaden", die helpen wolken te creëren. In noordelijke bossen, waar 16 procent van de planetaire koolstof wordt opgeslagen, zijn paddenstoelen beter dan bomen in het vastleggen van koolstof. Daarnaast zijn verschillende soorten paddenstoelen effectief gebleken bij het bestrijden van kanker en andere ziekten, en extracten ervan kunnen worden gebruikt om de immuniteit van honingbijen tegen virale infecties te versterken die ervoor kunnen zorgen dat kolonies van deze cruciale bestuivers instorten. Schimmelnetwerken hebben ook industriële toepassingen. Myceliumdraden vermengd met afvalmaïsstengels en houtvezels vormen composieten voor verpakkingsmaterialen, kunststoffen en lijmen. Deze producten gedragen zich als kurk, rubber, plastic en leer. En wanneer ze worden weggegooid, voegen ze voedingsstoffen toe aan de grond.

Foto van Scanning Electron Microscope Robert Dash

Een klein bosbessenzaadje lijkt bedekt met schubben bij een vergroting van 300 keer. Seizoens-verschuivingen die nieuwe plagen, extreem weer en minder bestuivers met zich meebrengen, hebben wereldwijd gevolgen voor blauwe bessen. Willekeurige bevriezingen bovenop vroege ontluikende gewassen kunnen gewassen wegvagen. In de jaren 1850 documenteerde Henry David Thoreau 16 mei als de gemiddelde bloeitijd voor bosbessen met hoge struiken in de buurt van zijn huis in Walden Pond, in Massachusetts. In 2012 ontdekte de bioloog van de Boston University, Richard Primack, dat het gemiddelde nu 23 april is, met als vroegste datum 1 april. Zoals met zoveel gewassen op het noordelijk halfrond, verschuift het bereik waarin bosbessen gedijen naar hogere breedtegraden, waar Quebec nu concurreert met Maine als de bron van wilde bosbessen. Extra bedreigingen komen van de invasieve drosophila met gevlekte vleugels, een soort fruitvlieg die jonge bessen schaadt en gedijt bij warm weer. Slimme consumenten letten goed op de geografische herkomst van hun voedsel. Maar veel locavors zullen misschien verrast zijn om te horen dat het de manier van transport is, meer dan de afgelegde afstand, die een grotere impact kan hebben op de ecologische voetafdruk van een voedsel. Zodra bosbessen bijvoorbeeld zijn geoogst, verschillen de CO2-voetafdruk van hun transportmethoden enorm. "Climate-Smart Food"-auteur David Reay ontdekte dat een doos bosbessen die lokaal in het VK wordt geteeld, of een doos die per schip vanuit andere landen daarheen wordt vervoerd, een vergelijkbare ecologische voetafdruk heeft - ongeveer een tiende van die van een doos die per vliegtuig wordt verzonden. Het is een goed argument voor "pluk-je-eigen" boerderijen.

Foto van Scanning Electron Microscope Robert Dash
Lees meer

Ontdek Nat Geo

  • Dieren
  • Milieu
  • Geschiedenis en Cultuur
  • Wetenschap
  • Reizen
  • Fotografie
  • Ruimte
  • Video

Over ons

Abonnement

  • Abonneren
  • Schrijf je in
  • Shop
  • Disney+

Volg ons

  • Gebruiksvoorwaarden
  • Privacyverklaring
  • Cookiebeleid
Copyright © 1996-2015 National Geographic Society. Copyright © 2015-2017 National Geographic Partners, LLC. Alle rechten voorbehouden.