Herfstkleurenchemie

Het is er weer de tijd voor: met het korter en kouder worden van de dagen tooien de Nederlandse bossen zich langzaam maar zeker met hun veelkleurig herfstpalet. Beschenen door een helder zonnetje knallen de kleuren haast van de bladeren. Maar waar komen ze eigenlijk vandaan?

door

Hoe mooi kan de dood zijn? Stervende bladeren verrassen ons keer op keer met hun herfstige kleurenpracht. In dit vaak zo sombere jaargetij bespeelt Moeder Natuur ons gemoed en schakeert ze met een rijkheid aan tinten uit een palet dat van helder geel langs zwoel oker tot diepwarm rood loopt. Geen wonder dat de herfst een niet aflatende bron van inspiratie is voor schrijvers, dichters en musici.

Amersfoortse laan in herfsttooi. Foto: Daniël Paalvast

Ook wetenschappers laat de herfst niet onberoerd. Luister naar wat zij vertellen over dit bijzondere seizoen: xanthofyl, flavonoïde, anthocyaan…. Klinkt poëtisch toch?

Pigmenten

Geen poëzie maar pure scheikunde is het. Herfstkleuren hebben alles met pigmenten te maken en de dichterlijk klinkende termen zijn gewoon de scheikundige namen van de kleurstoffen die onderzoekers in de bladeren aantroffen. En, verrassend genoeg, niet alleen in de herfst maar ook in andere seizoenen.

Nadine Böke legt in dit filmpje van videoblog Wetenschap101 uit hoe die mooie herfstkleuren ontstaan.

De kleur van een blad is het resultaat van de interactie van licht met de in het blad aanwezige pigmenten. Het gaat daarbij vooral om porfirines, carotenoïden en flavonoïden. De eerste klasse is zowel voor de plant als voor ons letterlijk van levensbelang want zij bevat het bekende chlorofyl dat onmisbaar is bij de zuurstofhuishouding van planten. Het groene chlorofyl wordt in grote hoeveelheden aangemaakt in de chloroplasten of bladgroenkorrels. Daarom is groen het grootste deel van het jaar de overheersende kleur van het blad.

In de herfst, als de dagen korter worden, het licht fletser en de nachten kouder, verandert dat. Aan de voet van het blad wordt in de herfst een kurklaagje gevormd. De cellen onder deze laag worden kurkachtig en waterdicht. Het transport van stoffen naar en van het blad wordt belemmerd zodat de vorming van bladgroen verstoord raakt. Als de voorraden voor het opnieuw aanmaken van bladgroen zijn uitgeput, verliezen de bladeren snel hun groene kleur.

Wat we dan zien wordt bepaald door andere pigmenten. Zoals daar zijn caroteen en xanthofyl, beide uit de klasse van de carotenoïden en onder andere bekend van de wortel en de eierdooier. Deze pigmenten zijn ook in de chloroplasten aanwezig maar in hun bestaan speelt licht geen rol. Hun afbraak gaat ook een stuk langzamer dan bij chlorofyl. Vandaar dat zij het in de herfst voor het zeggen krijgen. In plaats van groen zien we dan geel, oker, oranje en vergelijkbare schakeringen. Soms zijn in het blad ook roodkleurende carotenoïden aanwezig, zoals lycopeen, die de gelige kleur verdiepen en een warme gloed geven.

Echte herfstkleurders

Maar hoe zit het dan met het prachtige diepe rood dat bijvoorbeeld de Canadese esdoorn kleurt? Dat blijkt afkomstig van anthocyanen, pigmenten uit de flavonoïden-groep. Behalve rood kunnen ze – afhankelijk van de zuurgraad – ook blauw of paars kleuren. De anthocyanen bevinden zich in het bladvocht en zijn soms ook al aan het begin van de lente waar te nemen in de rossige randen van ontluikende blaadjes. Ze zijn trouwens ook te vinden in allerlei bessen, kersen, aardbeien en pruimen.

De anthocyanen zijn eigenlijk de echte herfstkleurders want zij worden in het afstervend blad speciaal aangemaakt uit overtollige suikers. Omdat licht daarbij weer wel een rol speelt, zijn zonnige herfstdagen bijzonder gunstig voor het verkleuren van bomen zoals de esdoorn. De rode anthocyaankleur overbluft dan de wel aanwezige maar minder effectieve carotenoïde-pigmenten.

Tannines

Tenslotte is er nog het vale bruin zoals dat van het eikenblad. Bij de afwezigheid van echte pigmenten zijn tannines hiervoor verantwoordelijk; dat zijn polyfenolen die in vrijwel alle houtachtige structuren (zoals ook de steeltjes van druiven) te vinden zijn. Eiken zitten vol met tannines maar ook in andere bomen zijn ze te vinden. Omdat de wateroplosbare pigmenten in alle uitdrogende bladeren uiteindelijk hun kracht verliezen, resteert op de grond uiteindelijk slechts een bruin bladertapijt. En dan rest ons niets dan wachten op de volgende herfst…

Doorsnede van een blad. Aan de bovenzijde bevind zich een transparante wasachtige laag die zonlicht doorlaat maar het blad afsluit om de verdamping van water te minimaliseren. Daaronder bevinden zich in de bovenste helft van het blad de pallisaden parenchym cellen die het zonlicht opvangen. De nerven in het midden van de doorsnede zorgen voor stevigheid en verzorgen het transport van voedingstoffen en water. Aan de onderzijde van het blad zitten losjes gestapelde sponsparenchym cellen en tenslotten bieden huidmondjes aan de onderzijde van het blad de mogelijkheid voor gassen om het blad in en uit te kunnen. De cijfers geven aan waar de pigmenten te vinden zijn: bij 1 en 2 vinden we respectievelijk chlorofyl en de carotenoïden, aanwezig in de chloroplasten (bladgroenkorrels) in het parenchymweefsel. 3 duidt de locatie aan van de anthocyanen, die zich in in het bladvocht bevinden. Bron: United States Forest Service en de forestry.about.com website.

Zie ook:

Achtergrond bij herst en verkleurende bladeren – Nederlandstalig

Kennislinkdossier

Achtergrond bij herst en verkleurende bladeren – Engelstalig

In de Verenigde Staten tooien de bossen zich dankzij de gunstige klimatologische omstandigheden met de meest fantastische kleuren. Aangezien de mooiste beelden slechts gedurende een week of twee te zien zijn is het een hele kunst om op tijd op de goede plek te zijn. Internet biedt de gelegenheid de Amerikaanse ‘Indian Summer’ te volgen, bijvoorbeeld via de volgende websites: