Deze pluisjes weten wat wervelen is

Natuurkunde De pluizige kopjes van paardenbloemzaadjes creëren bijzondere luchtwervelingen, die hen langer in de lucht houden.

Foto Getty Images / iStockphoto

Mensen helpen paardenbloemen graag met het verspreiden van hun zaadjes. Als je in één keer alle pluisjes van een uitgebloeide bol blaast, mag je een wens doen. De zaadpluisjes dansen intussen dankbaar weg in de wind, opzoek naar nieuwe plekken om paardenbloemen te laten groeien.

Paardenbloemen zijn niet de enige die hun zaad verspreiden door het mee te geven aan de wind. Ook andere soorten zoals esdoorns doen dat. Esdoornzaadjes gebruiken een goed begrepen techniek. Ze hebben een vleugelachtige vorm waardoor ze tollend als de rotor van een helikopter traag naar beneden dwarrelen en meegenomen worden door de wind.

Paardenbloemzaadjes pakken het anders aan. Ze drijven als een parachutist door de lucht dankzij hun pluizige kop. Die zorgt ervoor dat ze lang genoeg blijven zweven om enkele meters verder neer te komen. Af en toe treft een zaadpluisje een gunstige windstroming waardoor het meer dan kilometers door de lucht reist. De fysica die achter dit efficiënte luchttransport verborgen gaat, is nu pas ontrafeld.

In een artikel in Nature beschrijven wetenschappers van de University of Edinburgh in Schotland hoe ze ontdekten dat in het kielzog van zaadpluisjes een bijzondere soort luchtwerveling ontstaat die het zaadje een beetje omhoog trekt, waardoor het langer blijft zweven.

Voor hun onderzoek maakten ze gebruik van een verticale windtunnel waarmee ze de zaadpluisjes lieten zweven. Vervolgens observeerden ze de luchtstromen rondom het pluisje met behulp van een laser en hogesnelheidscamera’s.

„We zagen dat boven het paardenbloemzaadje een ringvormige luchtwervel ontstaat die qua vorm vergelijkbaar is met een rookring”, vertelt Ignazio Maria Viola van de University of Edinburgh in een mail. „Die werveling hangt stabiel boven het zaadpluisje. Als een soort halo.” De wervelring zorgt ervoor dat de luchtdruk boven het zaadpluisje lager is dan eronder. En lucht heeft de neiging om van hoge naar lage druk te stromen. Zo duwt de luchtstroom, die aangetrokken wordt door de lage druk van de werveling, het pluisje omhoog.

Theoretisch was deze soort luchtwervel al wel beschreven. Maar wetenschappers dachten dat die te onstabiel zou zijn om in de echte wereld voor te komen. Hoe hebben de paardenbloempluisjes het voor elkaar gekregen om die ringvormige werveling toch te laten ontstaan?

Hiervoor blijkt de poreusheid van de pluiskop van belang. „Als het zaadpluisje naar beneden valt, stroomt de lucht door de pluizige haartjes”, vertelt Viola. De luchtstroom die vervolgens aan de bovenkant uit het pluis komt, heeft daardoor een lage luchtdruk en botst met de hoge luchtdruk in de omgeving. Daardoor begin het rond te wervelen en vormt uiteindelijk een stabiele ring.

Die ring is alleen stabiel als het pluis precies de juiste hoeveelheid lucht doorlaat. Dit testten de onderzoekers door verschillende silicium schijfjes ter grootte van het zaadpluisje te maken, allemaal met verschillende poreusheid. Boven de dichte schijfjes en de schijfjes die weinig lucht doorlieten, bleek geen stabiele wervelring te ontstaan. De paardenbloempluisjes blijken precies de goede doorlaatbaarheid te hebben om een werveling te generen die ze omhoogtrekt.

Een ingewikkelde techniek dus. Waarom hebben paardenbloemzaadjes niet simpelweg vleugels, zoals esdoornzaadjes? De onderzoekers vermoeden dat vleugelzaadjes van hoger moeten vallen. Alleen dan hebben ze genoeg tijd om snel te gaan roteren en een opwaartse kracht te generen. Voor kleinere, laag groeiende planten is een pluizige kop daarom een betere techniek.

De borstelige structuur van paardenbloempluis is ook terug te vinden op de vleugels van kleine, lichte insecten zoals tripsen (donderbeestjes), schrijven de onderzoekers. Ze denken dat de wervelringen het voor deze beestjes makkelijker maken om hun vleugels te bewegen of om rustig door de lucht te zweven.

    • Dorine Schenk