Ondanks de uitzonderlijk warme oktoberdagen, doemt de herfst al wel op aan de horizon. De bladeren van sommige bomen zijn namelijk al begonnen aan de overgang naar hun levendige herfstkleuren. Hoewel deze verandering eenvoudig lijkt, zijn de vele levendige kleuren het resultaat van een reeks chemische verbindingen, maar welke?

Voordat we de verschillende stoffen bespreken die leiden naar de kleuren van herfstbladeren, is het de moeite waard om te bespreken hoe de kleuren van deze stoffen in de eerste plaats ontstaan. Om dit te doen moeten we de chemische bindingen onderzoeken die ze bevatten – dit kunnen enkelvoudige bindingen zijn, die bestaan uit één gedeeld paar elektronen tussen aangrenzende atomen, of dubbele bindingen, die bestaan uit twee gedeelde paren van elektronen tussen aangrenzende atomen. De moleculen die de kleur veroorzaken in herfstbladeren bevatten systemen van afwisselend dubbele en enkele bindingen – dit wordt conjugatie genoemd. Een grote hoeveelheid conjugatie in een molecuul kan ertoe leiden dat ze in staat zijn om golflengten van licht in het zichtbare spectrum te absorberen. Dit leidt tot het verschijnen van kleur.

Chlorofyl (bladgroen)

Chlorofyl is de chemische verbinding die verantwoordelijk is voor de gebruikelijke, groene kleur van de meeste bladeren. Deze chemische stof zit in chloroplasten in de bladcellen en is een essentieel onderdeel van het fotosyntheseproces waarmee planten energie uit de zon gebruiken om koolstofdioxide en water om te zetten in suikers. Voor de productie van chlorofyl hebben bladeren warme temperaturen en zonlicht nodig – naarmate de zomer begint te vervagen, neemt ook de hoeveelheid licht af en dus de productie van chlorofyl, en ontleedt het bestaande chlorofyl. Als een resultaat hiervan kunnen andere verbindingen die in de bladeren aanwezig zijn naar voren komen en de waargenomen kleuring beïnvloeden.

Carotenoïden en flavonoïden

Carotenoïden en flavonoïden zijn beide grote families van chemische verbindingen. Deze verbindingen zijn aanwezig in de bladeren samen met chlorofyl, maar de hoge niveaus van chlorofyl die aanwezig zijn in de zomermaanden maskeren meestal hun kleuren. Naarmate het chlorofyl in de herfst afbreekt en verdwijnt, worden hun kleuren meer zichtbaar – beide families van verbindingen dragen geel bij, terwijl carotenoïden ook oranje en rood bijdragen. Deze verbindingen breken ook af samen met chlorofyl naarmate de herfst vordert, maar doen dit veel trager dan chlorofyl, en dus worden hun kleuren zichtbaar. Opvallende carotenoïden zijn bètacaroteen, de oorzaak van de oranje kleur van wortels, luteïne, wat bijdraagt aan de gele kleur van eierdooiers en lycopeen, dat ook verantwoordelijk is voor de rode kleur van tomaten.

Anthocyanen

Anthocyanen, zijn ook een lid van de flavonoïdeklasse van verbindingen. In tegenstelling tot carotenoïden zijn anthocyanen niet het hele jaar door aanwezig in bladeren. Naarmate de dagen donkerder worden, wordt hun synthese geïnitieerd door verhoogde concentratie van suikers in de bladeren, gecombineerd met zonlicht. Hun precieze rol in het blad is nog steeds onduidelijk – er is echter enige suggestie geweest dat ze een soort lichtbeschermende rol kunnen spelen, waardoor de boom zijn bladeren kan beschermen tegen lichtschade en de hoeveelheid tijd kan verlengen voordat ze worden afgeworpen. In termen van hun bijdrage aan de kleur van herfstbladeren, bieden ze levendige rode, paarse en magenta tinten. Hun kleur wordt ook beïnvloed door de zuurgraad van boomsap, waardoor een scala aan kleuren ontstaat.

(Bron afbeelding: Compound Interest)