Hier in Europa is het ook een prachtig gezicht, maar de mooiste herfstkleuren vind je in Amerika. Vooral bij de esdoorns, berken en eiken in de bossen van New England spat het rood, geel en oranje er vanaf. De indianen geloofden dat die kleuren ontstonden doordat hemelse jagers in de herfst het sterrenbeeld van de grote beer neerhalen. Daarbij druppelt het bloed van de beer sommige blaadjes rood. Andere blaadjes worden geel door vet dat uit de pan spettert als de jagers het vlees bereiden. De blanke Amerikanen hebben de hemelse jagers vervangen door de mythe van Jack Frost: een klein jongetje dat met ijskoude vingers in alle blaadjes knijpt, zodat ze rood worden .

Niks bijzonders

Wetenschappers hebben er zich nooit zo om bekommerd. Mooi, maar niks bijzonders. Lage temperaturen en korte dagen stimuleren de afbraak van chlorofyl in de bladgroenkorrels. De groene kleur van chlorophyl maskeert andere pigmenten. Als het chlorofyl is verdwenen, komen de andere kleuren – voor korte tijd – aan het licht.

Maar zo simpel is het niet. Het klopt voor de gele en oranje bladeren. Die kleuren worden veroorzaakt door carotenoïden en xanthofyllen, pigmenten die ook in de chloroplasten zitten en helpen bij de fotosynthese. Maar het rood en karmozijn van de Canadese es en de fluweelboom zijn afkomstig van anthocyanen.

Deze pigmenten zijn normaal niet aanwezig en worden speciaal tijdens de herfst aangemaakt. En dat is vreemd, want de productie van deze rode pigmenten kost energie. En waarom zou je energie steken in een blad dat er vervolgens toch afvalt?

Luizen

Er zijn veel verklaringen geopperd voor de rode kleur van herfstbladeren. Eén daarvan is de theorie van de sugar trap. Overdag produceren de bladeren suiker onder invloed van zonlicht. ’s Nachts wordt dat afgevoerd, maar als het te koud is, lukt dat niet meer en zitten de suikers gevangen in het blad. Vervolgens worden er dan maar anthocyanen van gemaakt.

Mooi bedacht, en het klopt dat anthocyanen van suikermoleculen gemaakt worden, maar het nut voor de plant blijft onduidelijk. Ook de onlangs gepubliceerde luizentheorie is omstreden. Onderzoekers vonden een verband tussen de intensiteit van herfstkleuren van 262 boomsoorten in Amerika en Europa en het aantal luizen dat erop voorkomt. Daarop suggerereerden zij dat de felle kleuren insecten waarschuwen de bladeren niet op te eten. Hoe gekleurder, hoe gevaarlijker.

Een interessante signaaltheorie, maar volgens een recent gepubliceerd onderzoek van de Universiteit van Chicago hebben luizen helemaal geen roodreceptor. Dat zou ook de reden zijn waarom jonge en kwetsbare bladscheuten vaak rood gekleurd zijn: onzichtbaar voor de luis.

Rode wijn

Een betere verklaring voor het rood van herfstbladeren komt van de Nieuw-Zeelandse onderzoeker Kevin Gould. Volgens hem is de productie van anthocyanen in bladeren bijna altijd een reactie op stress.

Gould is een expert, hij houdt zich sinds de jaren zeventig bezig met de functie van anthocyanen. Niet verwonderlijk, want in Nieuw- Zeeland komen enorm veel bomen en planten voor met rood blad. Niet alleen in de herfst, maar in alle seizoenen zijn er rode bladeren te vinden. Sommige planten laten hun bladeren verkleuren naar rood in tijden van grote droogte. Andere planten krijgen rode vlekken op de plek waar ze door een insect worden aangevreten. Er zijn ook planten die afhankelijk van de hoeveelheid zon of schaduw rode of groene bladeren hebben, soms zelfs aan dezelfde plant.

Anthocyanen behoren tot de groep van flavonoïden, zo redeneerde Gould. Deze stoffen staan bekend om hun sterke anti oxidante werking. Daarom wordt gezegd dat twee glazen rode wijn per dag goed is voor onze gezondheid: de tanninen uit druiven beschermen het DNA tegen schade door vrije radicalen. Misschien, dacht Gould, geldt dat voor planten net zo. Tenslotte worden die ook constant blootgesteld aan vrije radicalen en reactieve zuurstof. En hoewel planten enzymen en fenolen hebben om deze schadelijke stoffen op te ruimen, zouden de anthocyanen een aanvulling kunnen vormen in tijden van stress.

Anthocyanen in actie

Gould keek naar groene en rode bladeren van de inheemse struik Elatostoma rugosum. Hij vergeleek extracten van de bladeren en vond dat de anti-oxidante werking van het rode extract veertien keer groter was dan dat van het groene.

Daarna keek Gould naar anthocyanen in actie in levende cellen. Daarvoor nam hij rode en groene bladeren van de boom Pseudowintera colorata. Hij impregneerde stukjes rood en groen blad met een kleurstof die oplicht onder uv-licht zodra er vrije radicalen ontstaan. Vervolgens beschadigde hij de bladeren met een naald en bekeek de respons. Onder de microscoop werden in beide weefsels direct lichte plekken zichtbaar, het bewijs dat er vrije radicalen ontstonden als gevolg van de beschadiging. In het rode weefsel verdween de lichte plek na vijf minuten, in het groene weefsel duurde het twee keer zo lang.

Anthocyanen worden dus vaak gemaakt als reactie op stress. Verklaart dat nu ook het herfstrood? Gould denkt van wel. Bomen hebben in de herfst vooral last van stress door zonlicht, vermoedt hij. Het licht is weliswaar niet zo sterk meer, maar omdat het blad veroudert en bezig is met de afbraak van de chloroplasten, is het extra gevoelig. Er zijn veel vrije chlorofylmoleculen en als die door licht geactiveerd worden ontstaan radicalen en peroxide.

De anthocyanen verwijderen deze stoffen, maar Gould denkt dat ze ook de vorming van ervan kunnen voorkomen. De rode pigmenten absorberen groen licht. Het chlorofyl re flecteert weliswaar het meeste licht van deze golflengte, maar wat er doorheen komt is hoog energetisch en extra gevaarlijk. Groen licht dringt ook dieper door in het blad dan andere golflengten. De anthocyanen in het herfstblad zouden kunnen fungeren als zonnebrandfactor.

Stress

Dan blijft er nog één vraag over. Wat maakt een beetje stress voor die stervende herfstbladeren nu uit, ze vallen er toch af? Waarom zou een boom ze beschermen met dure anthocyanen?

Amerikaans onderzoek naar de Canadese es levert het antwoord. Deze boom haalt veel voedingsstoffen terug uit de bladeren naar de stam en de wortels, zodat ze in het voorjaar opnieuw gebruikt kunnen worden. Het tijdstip en de mate waarin herfstbladeren rood kleuren, hangt af van de concentratie van stikstof en suikers. Vooral als het stikstofgehalte laag is, zijn de bladeren intens rood.

Deze reabsorptie van voedingsstoffen vindt plaats terwijl de chloroplasten worden afgebroken, met het risico op de vorming van radicalen. Anthocyanen beschermen het blad hiertegen, zodat het reabsorptieproces niet in gevaar komt en de boom in het voorjaar genoeg energie heeft om weer uit te lopen.

Koude nachten

Of een boom mooie herfstkleuren krijgt, lijkt af te hangen van een aantal factoren. Niet alle bomen halen indezelfde mate voedingsstoffen terug uit het blad. En niet alle bomen zijn in staat om anthycoyanen te produceren. Maar bomen die dat wel kunnen, doen dat vooral in stressvolle omstandigheden.

Het beste recept voor mooie herfstkleuren is dan ook zonnig en droog herfstweer, met koude nachten en eventueel wat lichte vorst. Dat is precies het klimaat van New England. In Europa is het vaak nat en bewolkt, met zachte temperaturen, daarom staan de bossen hier wat minder snel in vlam.

Bronnen

New Scientist, 28 september 2002 The Economist, 12 oktober 2002 Plant Physiology, vol 127, p566 Advances in Botanical Research, vol 37, oktober 2002