Γιατί τα φύλλα αλλάζουν το χρώμα κατά το φθινόπωρο;

Γιατί τα φύλλα αλλάζουν χρώμα το φθινόπωρο; Όταν τα φύλλα φαίνονται πράσινα, είναι επειδή περιέχουν αφθονία χλωροφύλλη. Υπάρχει τόσο πολύ χλωροφύλλη σε ένα ενεργό φύλλο που το πράσινο μάσκες άλλες χρώματα χρωστικής ουσίας. Το φως ρυθμίζει την παραγωγή χλωροφύλλης, έτσι ώστε οι μέρες του φθινοπώρου να είναι μικρότερες, παράγεται λιγότερη χλωροφύλλη. Ο ρυθμός αποσύνθεσης της χλωροφύλλης παραμένει σταθερός, έτσι ώστε το πράσινο χρώμα αρχίζει να εξασθενεί από τα φύλλα.

Ταυτόχρονα, η αύξηση ζάχαρη οι συγκεντρώσεις προκαλούν αυξημένη παραγωγή χρωστικών ανθοκυανίνης. Τα φύλλα που περιέχουν κυρίως ανθοκυανίνες εμφανίζονται κόκκινα. Τα καροτενοειδή είναι μια άλλη κατηγορία χρωστικών ουσιών που βρίσκονται σε ορισμένα φύλλα. Η παραγωγή καροτενοειδών δεν εξαρτάται από το φως, επομένως τα επίπεδα δεν μειώνονται με συντομευμένες ημέρες. Τα καροτενοειδή μπορεί να είναι πορτοκαλί, κίτρινο ή κόκκινο, αλλά τα περισσότερα από αυτά τα χρωστικές που βρίσκονται στα φύλλα είναι κίτρινα. Τα φύλλα με καλές ποσότητες τόσο ανθοκυανινών όσο και καροτενοειδών θα φαίνονται πορτοκαλί.

Φύλλα με καροτενοειδή, αλλά ελάχιστα ή καθόλου ανθοκυανίνη θα εμφανιστούν κίτρινα. Ελλείψει αυτών των χρωστικών, άλλα φυτικά χημικά μπορούν επίσης να επηρεάσουν το χρώμα των φύλλων. Ένα παράδειγμα περιλαμβάνει τανίνες, οι οποίες είναι υπεύθυνες για το καφετί χρώμα ορισμένων φύλλων δρυός.

Η θερμοκρασία επηρεάζει το ποσοστό χημικών αντιδράσεων, συμπεριλαμβανομένων εκείνων στα φύλλα, έτσι ώστε να παίζει ρόλο στο χρώμα των φύλλων. Ωστόσο, είναι κυρίως επίπεδα φωτός που είναι υπεύθυνα για τα χρώματα φύλλων πτώσης. Οι ηλιόλουστες μέρες του φθινοπώρου χρειάζονται για τις πιο φωτεινές έγχρωμες οθόνες, καθώς οι ανθοκυάνες απαιτούν φωτισμό. Οι μέρες με ζέστη θα οδηγήσουν σε περισσότερους κίτρινους και καφέδες.

Ας δούμε πιο προσεκτικά τη δομή και τη λειτουργία των χρωστικών των φύλλων. Όπως έχω πει, το χρώμα ενός φύλλου σπάνια προκύπτει από μια μεμονωμένη χρωστική ουσία, αλλά από μια αλληλεπίδραση διαφορετικών χρωστικών που παράγονται από το φυτό. Οι κύριες κατηγορίες χρωστικών ουσιών που είναι υπεύθυνες για το χρώμα των φύλλων είναι οι πορφυρίνες, τα καροτενοειδή και τα φλαβονοειδή. Το χρώμα που αντιλαμβανόμαστε εξαρτάται από την ποσότητα και τους τύπους των χρωστικών που υπάρχουν. Οι χημικές αλληλεπιδράσεις στο φυτό, ιδιαίτερα σε απόκριση της οξύτητας (pH), επηρεάζουν επίσης το χρώμα των φύλλων.

Οι πορφυρίνες έχουν δομή δακτυλίου. Η κύρια πορφυρίνη στα φύλλα είναι μια πράσινη χρωστική που ονομάζεται χλωροφύλλη. Υπάρχουν διάφορες χημικές μορφές χλωροφύλλης (δηλ. Χλωροφύλλη ένα και χλωροφύλλη σι), οι οποίες είναι υπεύθυνες για τη σύνθεση υδατανθράκων μέσα σε ένα φυτό. Η χλωροφύλλη παράγεται σε απόκριση του ηλιακού φωτός. Καθώς οι εποχές αλλάζουν και η ποσότητα του ηλιακού φωτός μειώνεται, παράγεται λιγότερη χλωροφύλλη και τα φύλλα εμφανίζονται λιγότερο πράσινα. Η χλωροφύλλη αναλύεται σε απλούστερες ενώσεις με σταθερό ρυθμό, έτσι το πράσινο χρώμα των φύλλων θα εξασθενίσει σταδιακά καθώς η παραγωγή χλωροφύλλης επιβραδύνεται ή σταματά.

Τα καροτενοειδή είναι τερπένια από υπομονάδες ισοπρενίου. Παραδείγματα καροτενοειδών που βρίσκονται στα φύλλα περιλαμβάνουν λυκοπένιο, η οποία είναι κόκκινη και η ξανθοφύλλη, η οποία είναι κίτρινη. Το φως δεν είναι απαραίτητο προκειμένου ένα εργοστάσιο να παράγει καροτενοειδή, επομένως αυτά τα πιγμέντα είναι πάντα παρόντα σε ένα ζωντανό φυτό. Επίσης, τα καροτενοειδή αποσυντίθενται πολύ αργά σε σύγκριση με τη χλωροφύλλη.

Τα φλαβονοειδή περιέχουν μια υπο-μονάδα διφαινυλοπροπενίου. Παραδείγματα φλαβονοειδών περιλαμβάνουν φλαβονο και φλαβολη, τα οποία είναι κίτρινα, και οι ανθοκυανίνες, οι οποίες μπορεί να είναι κόκκινες, μπλε ή μοβ, ανάλογα με το ρΗ.

Οι ανθοκυάνες, όπως η κυανιδίνη, παρέχουν ένα φυσικό αντηλιακό για τα φυτά. Επειδή η μοριακή δομή μιας ανθοκυανίνης περιλαμβάνει ένα σάκχαρο, η παραγωγή αυτής της κατηγορίας χρωστικών εξαρτάται από τη διαθεσιμότητα υδατάνθρακες μέσα σε ένα εργοστάσιο. Ανθοκυανίνη χρωματικές αλλαγές με ρΗ, έτσι η οξύτητα του εδάφους επηρεάζει το χρώμα των φύλλων. Η ανθοκυανίνη είναι ερυθρή σε pH μικρότερη από 3, βιολετί σε τιμές ρΗ γύρω στο 7-8 και κυανό σε pH μεγαλύτερο από 11. Η παραγωγή ανθοκυανίνης απαιτεί επίσης φως, έτσι ώστε αρκετές ηλιόλουστες ημέρες στη σειρά είναι απαραίτητες για την ανάπτυξη έντονων κόκκινων και μοβ τόνων.

• Archetti, Marco. Döring, Thomas F.; Hagen, Snorre Β.; Hughes, Nicole Μ.; Δερμάτινα, Simon R.; Lee, David W.; Λεβ-Γιαντούμ, Simcha; Μανέτας, Γιάννης. Ougham, Helen J. (2011). "Ξετυλίγοντας την εξέλιξη των χρωμάτων του φθινοπώρου: μια διεπιστημονική προσέγγιση". Τάσεις στην Οικολογία & Εξέλιξη. 24 (3): 166–73. doi:10.1016 / j.tree.2008.10.006
• Hortensteiner, S. (2006). "Αποικοδόμηση χλωροφύλλης κατά τη διάρκεια της γήρανσης". Ετήσια επισκόπηση της φυτικής βιολογίας. 57: 55–77. doi:10.1146 / annurev.arplant.57.032905.105212
• Lee, D; Gould, Κ (2002). "Ανθοκυάνες στα φύλλα και σε άλλα βλαστικά όργανα: Εισαγωγή." Προβλέψεις στην Βοτανική Έρευνα. 37: 1–16. doi:10.1016 / S0065-2296 (02) 37040-Χ ISBN 978-0-12-005937-9.
• Thomas, Η; Stoddart, J L (1980). "Leaves Senescence". Ετήσια επισκόπηση της Φυσιολογίας Φυτών. 31: 83–111. doi:10.1146 / annurev.pp.31.060180.000503