Waarom het behoud van orchideeën geen eenvoudige zaak is

Editor's Note, 7 augustus 2019: The Smithsonian's podcast Sidedoor heeft een nieuwe aflevering over orchideeën uitgebracht. We duiken in 2018 op over het behoudswerk dat wordt gedaan om deze extreem kwetsbare planten beter te begrijpen.

gerelateerde inhoud

• Dit is hoe tuinbouwers de Michelle Obama-orchidee hebben gemaakt

Orchideeën zijn de ultieme diva's van de plantenwereld, en niet alleen de flamboyante sierplanten die favoriet zijn bij bloemisten en tuinbouwers. Er zijn ongeveer 30.000 verschillende soorten orchideeën - meer dan elke andere bloeiende plantenfamilie - en sommige van hen zijn zo kieskeurig dat ze een decennium of meer ondergronds doorbrengen, gewoon wachtend op de precieze omstandigheden om een ​​verschijning te maken.

Inheems in een verscheidenheid aan habitats op elk continent behalve Antarctica, worden ze vaak gebruikt in cosmetica en parfums, en zelfs gemalen in snackcakes in sommige delen van de wereld. Vanille is een orchidee die elke bakker kent. Duizenden orchideeën zijn jaarlijks te zien in Washington, DC, wanneer de US Botanic Garden en de Smithsonian Gardens-partner debuteren met zelden geziene orchideeën uit de twee collecties.

(Luister naar deze nieuwe aflevering van de Smithsonian podcast Sidedoor, waarin wordt onderzocht hoe wetenschappers van het Smithsonian Environmental Research Center orchideeën, zoals de kleine whorled pogonia, in het wild proberen te herstellen.)

Ondanks hun alomtegenwoordigheid zijn orchideeën uiterst kwetsbaar voor habitatverlies en overoogst. Populaties zijn meestal klein, soms slechts een of twee dozijn planten, en ze leven in zeer beperkte reeksen waar ze zeer gespecialiseerde bestuivers nodig hebben. Orchideeën die in het wild groeien, zijn ook volledig afhankelijk van schimmels om vroeg in hun levenscyclus te overleven. De complexiteit van hun ecologie vormt grote uitdagingen voor natuurbeschermers.

Het kan decennia duren om te leren wat een orchidee nodig heeft, maar sommige soorten hebben misschien niet zo lang. Alleen al in de Verenigde Staten en Canada wordt ongeveer de helft van alle inheemse orchideeën bedreigd in ten minste een deel van hun bereik. Daarom bouwt het North American Orchid Conservation Center (NAOCC) een nationaal netwerk van repositories om orchideezaden en de schimmels in hun wortels te bewaren. Hun doel is om het genetische materiaal op te slaan dat nodig is om alle meer dan 200 soorten orchideeën inheems in de VS en Canada te behouden.

"Er zijn internationale inspanningen op het gebied van zaadbankieren, maar weinig mensen hebben zich op orchideeën gericht, omdat ze niet veel weten over hun ecologie, " zegt Dennis Whigham, hoofd van het Plant Ecology Lab van het Smithsonian Environmental Research Center (SERC) in Edgewater, Maryland.

Cymbidium tracyanum (Amerikaanse botanische tuin) Dendrobium ceraula (Amerikaanse botanische tuin) Cymbidium Baltische dauw "sproetgezicht" (Amerikaanse botanische tuin) Epicatanthe Volcano Trick "Orange Fire" (Amerikaanse botanische tuin) Cymbidium Pierrette "Milk Tea" (Amerikaanse botanische tuin) Paphiopedilum haynaldianum (US Botanic Garden) Rhyncolaeliocattleya Toshie Aoki (Amerikaanse botanische tuin) Bulbophyllum echinolabium (US Botanic Garden)

In 2012 richtte Whigham NAOCC op in samenwerking met de US Botanic Garden. Ze hebben gestandaardiseerde protocollen ontwikkeld voor het verzamelen van orchideezaden en -wortels, en ze werken samen met andere groepen in het hele land om regionale opslagplaatsen op te zetten waaraan natuurbeschermers en liefhebbers van orchideeën kunnen bijdragen.

Hun doel is om collecties van elke soort uit elke staat te hebben. Binnen elke staat willen ze collecties uit elke regio waar een soort groeit, omdat dezelfde soort kan worden geassocieerd met compleet verschillende schimmels, afhankelijk van de omgeving.

"Dit op nationaal niveau doen, is echt belangrijk", zegt Kingsley Dixon, wetenschappelijk directeur van Kings Park en Botanic Garden in West-Australië. Met uitzondering van de Millennium Seed Bank, die tot doel heeft zaden van alle planten in de wereld te bewaren, zijn orchideeënzaadbanken tot dusverre op staatsniveau of onafhankelijk beheerd door universiteiten en botanische tuinen.

Melissa McCormick knielt in het bos bij een cranefly orchidee, Tipularia discolor, die een enkel blad ontspruit tijdens koude wintermaanden. (SERC)

Dixon zegt dat het NAOCC-model een belangrijke stap is voor het behoud van orchideeën. Hij repliceert het in Australië en werkt samen met China, Saoedi-Arabië en Zuidoost-Aziatische landen om zijn voorbeeld te volgen. "We willen van de sporadische ad-hocbenadering overgaan op een meer systematische aanpak om alle orchideeën voor altijd te behouden, " zegt hij. "Het zou geweldig zijn om een ​​wereldwijd NAOCC te hebben."

Zaden en schimmels bewaren is echter slechts de eerste stap. Er is nog een enorme hoeveelheid onderzoek nodig om het behoud van orchideeën succesvol te maken. In tegenstelling tot zaden van andere planten bevatten orchideeënzaden niet de voeding die ze nodig hebben om te ontspruiten. Ze krijgen het van schimmels.

Velen blijven schimmels consumeren via hun wortels, zelfs nadat ze uit de grond komen en suiker beginnen te maken door fotosynthese. Sommige orchideeën hebben één soort schimmel nodig om te ontspruiten en een heel andere om als volwassene te overleven. Sommige soorten kunnen jarenlang gelukkig van schimmels leven totdat iets hen inspireert om uit de grond te komen, misschien een andere schimmel. Nog andere orchideeën vereisen schimmels die alleen in levende boomwortels voorkomen. Hun complexiteit is waarom er zo weinig over hen bekend is.

Calopogon tuberosus, de grasroze orchidee, is een orchidee afkomstig uit het oosten van Noord-Amerika. Bedreigd in Illinois, Kentucky en Maryland en vermeld als uitbuitbaar kwetsbaar in New York. (Melissa McCormick, SERC)

"Eerst moet je de schimmel vinden, " zegt Melissa McCormick, een botanicus die met Whigham werkt in het SERC plantenecologie-lab, "dan moet je uitzoeken wat het is en wat het nodig heeft om te overleven, wat natuurlijk is, wat de orchidee nodig heeft om te overleven. "

McCormick isoleert het DNA voor bijna 800 monsters van schimmels die het lab heeft gekweekt uit wortels die zijn verzameld door NAOCC-medewerkers. De monsters vertegenwoordigen ongeveer 100 verschillende orchideeënsoorten uit verschillende regio's. Omdat orchideeën zo specifiek zijn voor hun omgeving, hebben planten van dezelfde soort vaak verschillende schimmels, afhankelijk van waar ze zijn verzameld. Volgens Whigham is 99, 9 procent van de schimmels die McCormick tot nu toe heeft gesequeneerd nieuw voor de wetenschap.

Zoveel over deze planten is nieuw voor de wetenschap. Zelfs na het identificeren van de schimmels die een orchidee nodig heeft, is het moeilijk gebleken om de zaden in het laboratorium te laten groeien. Jay O'Neill, de hoofdtechnicus van het laboratorium voor plantenecologie, heeft geprobeerd de door de federale bedreigde kleine whorled pogonia geproduceerde twee decennia te propageren. Zaden die bijna zeven jaar in een petrischaaltje met de bijbehorende schimmels hebben geleefd, zijn gezwollen alsof ze op het punt stonden te ontkiemen. Maar dat is zover als het ging. Er moet iets ontbreken.

Cypripedium acaule, mocassin bloem of roze damespantoffel (Melissa McCormick, SERC)

Het is echter niet allemaal slecht nieuws geweest. O'Neill heeft met succes de helft van de tien inheemse soorten in het bos bij SERC ontkiemd. Het team heeft zelfs een van hen, de ratelslangweegbree, geïntroduceerd in experimentele percelen in het bos. En zoals bijna al het andere met orchideeën, vereist wild zaaien de ontwikkeling van een volledig nieuwe techniek. Omdat ze geen voedingsstoffen zoals een boon of fruit bevatten, zijn orchideeënzaden klein. Tienduizenden van hen vormen ongeveer een halve theelepel stof. Om ervoor te zorgen dat de zaden zo lang als nodig kunnen blijven ontkiemen, heeft het lab zaadpakketten ontwikkeld die indien nodig jaren kunnen meegaan. Hun pakkettechniek wordt nu overal ter wereld gebruikt.

Verpakking is natuurlijk maar een deel ervan. Diva's tot het einde, locatie staat voorop bij een orchidee. "Als je orchideeën gaat planten, wil je ze daar kunnen planten waar de schimmels zijn", zegt McCormick. Ze ontwikkelt nu technieken voor het vinden van doelschimmels in grondmonsters. Dat is nog steeds een werk in uitvoering.

Cleistesiopsis divaricata rosebud-orchidee is inheems in de oostelijke en zuidoostelijke Verenigde Staten, van New Jersey in het zuiden tot Florida en in het westen tot Kentucky en Louisiana. (Melissa McCormick, SERC)

Zeer weinig mensen zijn zich bewust van de moeilijkheid om orchideeën te behouden en terug te zetten in het wild, of de kwetsbaarheid van gezonde populaties. Commerciële orchideeën die door bloemisten en in supermarkten worden verkocht, zijn variëteiten die in een kas met suiker in plaats van schimmels kunnen worden gekweekt, of ze worden gehybridiseerd om zonder te groeien. Ongeïnformeerde tuiniers en hobbyisten gaan er vaak van uit dat ze een orchidee uit het bos kunnen verzamelen om deze te laten sterven kort nadat ze zijn opgegraven.

Als wetenschappers zouden leren orchideeën te vermeerderen, zouden ze commercieel kunnen worden geproduceerd of gekweekt door hoveniers. "Dat is een van onze langetermijndoelen, " zegt Whigham. "Als we eenmaal weten hoe we alle inheemse orchideeën moeten vermeerderen, hoef je ze niet op te graven om ze in je tuin te hebben."

Calopogon tuberosus_alba is een zeldzame witte bloei van de grasroze orchidee (Melissa McCormick, SERC)