Slimme optische trucs doen boterbloem glanzen

De anatomie van de bladeren van de boterbloem vormt de eerste stap in het ontrafelen van het geheim van de intense gele kleur. De bloembladeren hebben een epidermis, of opperhuid, die slechts één cellaag dik is. Deze laag bevat geel pigment (kleurstof). Onder deze dunne cellaag bevindt zich een luchtkamer. Tijdens zijn promotieonderzoek heeft Casper van der Kooi gemeten hoe de epidermis het invallende licht reflecteert.

“We ontdekten dat die dunne laag zich gedraagt als een optische film en kleuren produceert net als een olielaagje op water, of een zeepbel”, zegt Van der Kooi. “Licht wordt aan beide kanten van de cellaag teruggekaatst, op de overgang tussen cellen en lucht. Omdat de cellaag heel glad en dun is, ontstaat er optische interferentie [lichtgolven die elkaar versterken of verzwakken, red]. De kleuren die daarbij ontstaan mengen zich, wat de witte glans oplevert die de bloembladeren doet glimmen.”

De gepigmenteerde dunne film op de boterbloemblaadjes is uniek in de plantenwereld. “Vlinders gebruiken een vergelijkbare structuur om kleur te produceren, net als sommige vogels. Maar de boterbloem is voor zover bekend de enige bloem die dit gebruikt”, zegt Van der Kooi. De structuur van de epidermis was al eerder beschreven, maar Van der Kooi en zijn collega’s hebben als eerste gemeten aan de reflectie van het licht en de conclusie getrokken dat de cellaag zich gedraagt als een dunne optische film.

Naast de luchtkamer bezitten de bloembladeren nog een unieke structuur: een laag zetmeel die ook het licht verstrooit en een deel terugkaatst door de gepigmenteerde epidermis. “Op die manier gaat het licht dat door het zetmeel wordt teruggekaatst twee keer door het pigment heen, wat zorgt voor een rijke gele kleur.” Van der Kooi gebruikte in dit onderzoek een model van de bloembladeren dat hij eerder had ontwikkeld om te verklaren hoe deze unieke anatomische kenmerken zorgen voor zowel de intensiteit van de kleur als de glans.

Maar waarom maakt de boterbloem zulke complexe bloembladeren? Van der Kooi ziet twee voordelen voor de plant. “Het eerste voordeel is dat onder de juiste condities de glans van de epidermis een heldere flits kan produceren die voor insecten op grote afstand is te zien.” Dit gebeurt als de zon hoog in een heldere lucht staat.