树叶变颜色是因为丢失叶绿素?叶黄素胡萝卜素花青素表示不服

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  最近北京已经刷地一下冷下来了,树叶也开始变颜色啦,今天就讲讲这些树叶在脱落之前为什么变成了黄色或者红色吧。

  图片:walldevil.com

  平时叶子大多数情况下都是绿的,这自然是来自叶绿素了。而在秋天,那些落叶植物叶片里的叶绿素合成减少,原有的叶绿素降解,于是绿色就逐渐褪去。褪去之后露出的底色就是黄色,这是胡萝卜素、叶黄素的颜色。这些黄色色素平时也存在于叶片中,高中生物有一个实验是用纸色谱分离叶片中的色素,其中就能观察到属于它们的条带。

  用纸色谱法分离菠菜叶的色素,得到如图色谱样带。图片:pulpbits.net

  不同颜色的树叶,跑出来的结果颜色各不相同。图片:Noirin Lynch / playdoughtoplato.com

  叶片出现红色的情况比较不同,这不是绿色褪去的结果,而是来自新生成的花青素。在马上就要落掉的叶子里面还费力地去合成新的色素,这是为什么?这个问题的答案目前还不是非常清晰,一个比较常见的解释是,新生成的色素能起到保护作用,避免光照对植物造成损伤。这也可以解释为什么有些植物新生的嫩芽也是红色的。

  图片:lena1

  刚萌发的红色枝嫩叶。图片:PopsDigital

  此外也有一些其他的假说,比如鲜艳的颜色用来吸引或是警示动物等。下图中,从左起分别是叶绿素、叶黄素、胡萝卜素和花青素的化学结构:

  图片:chercheurjourapresjour.blogspot.com

  秋色叶的植物都有哪些呢?停车坐爱枫林晚,霜叶红于二月花。可能很多人首先想到的是枫树。“枫”,一木一风也,用来形容落叶乔木正合适——

  图片:harum.koh / wikipedia

  “枫”字最早就是用来描述上图的枫香Liquidambar formosana,它是常见的园林庭荫树。枫香树的叶子呈掌状三裂,有着特殊的气味,并且会在秋天变红。由于秋天气温降低、光照减少,有利于花青素的合成,而此时枫树等红叶树种的叶片细胞液呈酸性,花青素在酸性细胞液中呈红色,整个叶片也就因此变红。可以说,是秋天的气象条件染红了枫香叶。

  枫香,秋日红叶之一。图片:Gillian Everett / flickr

  不过由于槭[qì]树大家族的很多成员也有秋叶如火的特征,使得这个“枫”字的概念泛化为一切“叶片分裂、秋季变红”的树木的统称。而又由于我国所在的东亚地区是槭树家族的分布中心之一,因此槭树家族逐渐抢去了枫香本来的名头,成为了人们心目中“枫”的形象。

  秋日泛红的元宝枫,就是槭树科的成员之一。图片:Christiaan Legan / flickr

  从叶形上来看,元宝枫Acertruncatum就有着典型的“枫叶”外观:它的叶片五裂,和枫香的三裂叶相比,多出了下部的两个裂片。元宝枫的叶片在入秋之后,随着叶绿素的降解以及冷和光诱导的花青素合成,叶片会呈现绿—黄—橙红的变化,是色彩极佳的庭院树种。

  叶片五裂的元宝枫。图片:John Hagstrom / flickr

  除了上述的枫香、元宝枫,我们还介绍过银杏、洋白蜡、地锦、鹅掌楸等秋色叶植物,轻戳图片去看看吧。

  

  银杏 Ginkgo biloba

  

  洋白蜡Fraxinus pennsylvanica

  

  北美鹅掌楸Liriodendrontulipifera

  

  地锦Parthenocissus tricuspidata

  文章部分引用自2015年城市物种日历,作者德一同学、fengfeixue0219。图片作者:Hugh Stickney、WBLA_Corky、Stefano Trucco、Kasia Ociepa / flickr

  

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