秋艳

20180925


《秋天的白桦林》D0010000001 · 2017年9月23日摄于中国内蒙古赤峰

 

秋天为什么会如此艳丽?

亿万年的竞争,使得自然界的植物总是以最高效的方式生存和繁衍,以尽可能减少能量的消耗。这似乎是自然界最基本的一条法则。

树叶存在的意义在于两个方面:一是通过其所含的「叶绿素」吸收光线以合成养份,二是通过「蒸腾作用」以避免被阳光灼伤。植物的叶子之所以呈现为绿色,正是由于叶绿素的存在。进入冬季,气温下降,日照变短,树木为了能够顺利度过严冬,通常会进入休眠状态。冬季的树叶不但显得多余,而且继续蒸发水份和消耗养份。这时,树叶自身会产生一种激素,叫「脱落酸」。在脱落酸的作用下,叶柄基部产生一个「离层」,阻断树木向树叶的水份输送,于是叶绿素开始分解,树叶不再是绿色,而是变得枯黄,并最终飘落。

但飘落前的枫叶为什么不是枯黄,而是鲜红。为什么?

树叶的颜色由其所含的色素种类所决定。一般状态下,树叶含有大量的叶绿素,因此,树叶呈现出生机盎然的绿色。但随着光照的减弱以及气温的降低,一些种类的树叶会产生出另一种叫「花青素」的色素。花青素有一个特点,就是在碱性环境下呈现蓝色,在酸性环境下则呈现红色。枫、黄栌等少数几个树种的叶细胞液是弱酸性的,因此,一到秋天,随着花青素的产生,枫、黄栌等的树叶就成了红色。

那么,枫叶中花青素的意义何在?

植物在落叶前会尽可能地回收叶子中所剩的养分。然而,回收养分需要消耗能量,这部分的能量由细胞内的叶绿素和线粒体产生。

但随着树叶老化,其中的叶绿素不断分解,而分解后所形成的物质受到太阳光直接照射会产生出有毒的「氧自由基」。氧自由基能够破坏细胞,而细胞内的叶绿素和线粒体遭到破坏,便无法产生出回收养分所必需的能量。由此推断,某些种类的植物利用叶黄素和花青素来遮蔽阳光,以保护叶子细胞,延长养分回收的时间。

但银杏树叶到了秋天却是一片金黄。为什么?

大多数的树叶中除了叶绿素之外,还有其他种类的色素,如叶黄素。通常情况下,树叶中叶绿素的的含量远高于叶黄素,因此树叶呈现出绿色。但随着叶绿素的分解,其含量逐渐降低后,树叶便渐渐地由绿转黄。

如果遵循能量利用最大化这一自然界的基本法则,叶黄素应该和叶绿素同时分解,而不是随着树叶一起飘落。但我们看到的现象并不是这样。为什么?

关于秋叶变色的意义,目前尚没有一个统一的解释。有一种说法,就是叶黄素与叶绿素一样,也会吸引特定光谱的能量,并传输给叶绿素以合成养份。基于这一观点,金黄的秋叶其实是叶黄素在完成其最后的使命,直到叶绿素完全分解,然后随枯叶一起飘落。

  1. 0楼
    薛华:

    了不起的大自然的内在规律,赋予了万物生生不息与多姿多彩的魅力,让我们看到了秋季的华丽蜕变,太美啦。

    2018-09-25 09:41 [回复]
  2. 0楼
    梅香淡淡有似无:

    叶子为何也染发呢,奥秘在这里呀。

    2018-10-03 10:55 [回复]

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