Kleurige kwallen
Door: Tim van Oijen
Datum: 24 november 2020
Wie wel eens een klein rond kwalletje, een zeedruif, langs het strand heeft gevonden, weet dat de ribben die langs haar lijf lopen alle kleuren van de regenboog kunnen aannemen. Dit lichtspektakel komt doordat de ontelbare trilhaartjes op de ribben samen een iriserend oppervlak vormen. Wetenschappers zien nuttige toepassingen.
De zeedruif behoort, net als de meloenkwal en de invasieve Amerikaanse langlobribkwal, tot de ctenophora, de ribkwallen. Het zijn dus geen schijfkwallen, zoals de meeste andere kwallensoorten in onze wateren. Ze zijn er zelfs niet nauw mee verwant. De meeste ribkwalsoorten hebben geen netelcellen en kun je dus gerust aanraken. De zeedruif en de meloenkwal kunnen 3 cm lang worden; de Amerikaanse langlobribkwal wordt zeker dubbel zo groot. Met name in het voorjaar en zomer komen ribkwallen veel in de Noordzee en Waddenzee voor.
Ribkwallen heten zo omdat er ribben langs hun lijf liggen waarop, geordend in kammen, ontelbare trilharen zitten. Met deze haren bewegen ze zich voort. Een bijzondere eigenschap van de ribben is dat ze een waaier aan kleuren kunnen aannemen. Je zou kunnen denken dat deze kleuren komen door bioluminiscerende (=lichtgevende) pigmenten. Het regenboog-effect ontstaat echter doordat ze iriseren. Dit betekent dat ze een andere kleur krijgen wanneer je er onder een andere hoek naar kijkt. Bij de meloenkwal is met elektronenmicroscopie onderzocht welke structuur nu precies voor dit fenomeen zorgt.
Disco
Met de elektronenmicroscoop zijn structuren te zien die kleiner zijn dan een micrometer. Het iriseren blijkt te komen door de selectieve reflectie door het fotonische kristal dat de dicht opeen gepakte trilharen samen vormen. Wanneer de zon op deze structuur valt, wordt licht van verschillende golflengtes in verschillende richtingen afgebogen. Doordat de hoek waaronder je naar dit kristal kijkt door de beweging van de trilharen verandert, ontstaat een disco-effect. De kleuren zijn sterk verzadigd en beslaan een groot deel van het zichtbare lichtspectrum en het ultraviolette lichtspectrum.
De structuur die de trilhaartjes samen vormen vertoont veel overeenkomsten met de interne structuur in de haren van de zeemuis. Dat is een wormensoort die in Noordzee voorkomt en in het waddengebied als strandvondst op de Waddeneilanden wordt gezien. Ook bij de haren van de zeemuis leidt irisatie tot een prachtig spektakel. De exacte functie is zowel bij de zeemuis als de ribkwallen onduidelijk. Het is mogelijk dat de lichtshow dient om predatoren af te schrikken.
Glasvezel
Iriseren is een fenomeen dat vaker voorkomt in de natuur. Biofilms op het wad kunnen bijvoorbeeld een regenboog-effect laten zien door interferenties die optreden tussen reflecties op de oppervlakken van dicht tegen elkaar gelegen transparante lagen. Volgens wetenschappers kunnen in de natuur voorkomende iriserende structuren een inspiratie vormen voor het ontwerp van glasvezelkabels omdat ze licht zo effectief reflecteren en dus ook kunnen doorzenden. Een andere toepassing is het gebruik van iriserende schermen als alternatief voor digitale reclameborden. Bij iriserende schermen is het tonen van verschillende kleuren mogelijk door er simpelweg zonlicht op te laten vallen. Er is dus geen elektriciteit nodig. Bovendien zijn ze goed zichtbaar in natuurlijk licht, terwijl de meeste digitale displays dat niet zijn. Alleen ’s nachts heb je nog een digitaal alternatief nodig.
Bronnen
Welch, V., J.P. Vigneron, V. Lousse en A. Parker (2006). Optical properties of the iridescent organ of the comb-jellyfish Beroë cucumis (Ctenophora). Physical Review E 73, 041916. Doi: 10.1103/PhysRevE.73.041916.