变色,落叶植物的防寒法宝
来源:科普时报 2022-10-25


当经过我们身边的秋风,一阵冷似一阵,我们会自觉地添加衣裳,这是一种本能。

那么,没有脚不会移动、没有御寒服的植物们,面对秋风和接下来的“一场秋雨一场寒”,该如何应对?变色,是大部分落叶植物首先采取的御寒法宝。

反过来说,当树叶开始变红、变橙或者变黄时,都可以看作是寒冷即将来临的预告,即所谓的“一叶知秋”。

诗人杜牧的名句:“停车坐爱枫林晚,霜叶红于二月花。”不仅仅是对枫叶红艳外貌的赞美,更是对其傲霜精神的肯定。

说起秋天的红叶,总也绕不开其代表“红枫”。

秋天的枫叶为什么会这样红?《山海经》中的传说很有意思:“黄帝杀蚩尤于黎山,弃其械,化为枫树。”是说黄帝在黎山上杀了蚩尤后,兵器因为染上了血,被黄帝丢弃后变成了红枫树。

我国古代诗人的理解各有千秋。宋代诗人杨万里在《红叶》一诗中,这样描述红枫:“小枫一夜偷天酒,却情孤松掩醉客。”在杨大诗人的眼里,枫叶,因为偷偷喝了“天酒”而酩酊大醉,“脸颊”因此变得绯红;清朝诗人赵翼则在诗《野步》中描述:“最是秋风管闲事,红他枫叶白人头。”

现在我们知道,染红枫叶的,既不是“酒”,也不是“血”,而是秋天本身——秋天的光照、越来越大的日夜温差,以及秋天的环境温度等。这样看来,还是诗人赵翼的理解最接近科学。当然,秋天不仅仅只染红枫,还会为许许多多植物,涂抹出与其他季节里完全不同的“妆容”,也“渲染”出了一个植物大类——“秋色叶树种”。

每种树叶里,都含有天然色素:叶绿素、叶黄素、胡萝卜素等等,但这些色素在叶子中含量的比例差别很大,叶片中哪种色素的比例占主导地位,叶子就呈现出那种颜色。

春夏时分,大部分植物叶子中,叶绿素的含量占绝对优势,而叶黄素、胡萝卜素的含量远远低于叶绿素,因而,它们的“光辉”被叶绿素掩盖,叶片只会显现出主导色素的绿色。

到了秋天,气温不断下降,昼夜温差加大,光照一日日变弱,这些对合成时需要较强光照和较高温度的叶绿素来说,是致命的。此时,不仅合成叶绿素受阻,叶绿素还很不稳定,见光容易分解,分解的叶绿素又得不到补充。所以,当叶子中叶绿素的比例,降到低于叶子中的叶黄素和胡萝卜素的比例后,叶片就显现出后者的黄色和橙色。叶黄素和胡萝卜素相对比较“沉稳”,不那么容易受外界尤其是季节的影响。

可以这样说:秋天的绿叶转黄,只不过是植物叶子里色素的“轮流坐庄”。可是,红色素却没有在整个春夏里排队等候,它是叶子在其衰老期里制造出来的。当叶子意识到自己快要离开枝头时,在高温、低温和干旱等季节的诱导下,竭尽全力制造出了红色素。

树叶中几乎所有的红色素,都是花青素的产物。花青素是一小组黄酮醇分子,它们产生于细胞质中,并被运往细胞的空胞液泡。花青素开始是无色的,但在加入了糖分子和其他一些化学成分后,就产生了红色、栗色、紫色和蓝色。这个过程十分复杂,非常地消耗能量,所以除非有重要作用,否则植物是不可能如此劳神费力地来制造色素的。

到了深秋时节,白天变短,天气变寒,叶子在白天制造的淀粉由于输送作用的减弱,到了晚上也不能完全变为葡萄糖从叶子输出。而此时,叶子内的水分逐渐减少,于是葡萄糖就滞留在叶子里,浓度越来越高。正是葡萄糖的增多和季节因素,“催生”了花青素。

花青素是一种“变色龙”,它在酸性液中呈红色,碱性液中呈蓝色。进入秋天,枫树等红叶树种的叶片细胞液会逐渐呈现酸性,在糖分子的作用下,花青素便让整个树叶显现出靓丽的“姹紫嫣红”。



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祁云枝
研究员,中国科普作家协会会员
专家简介
祁云枝,研究员,中国科普作家协会会员,陕西省科普作家协会副主席,陕西省作家协会会员。《美文》《科学画报》《科普时报》《西安晚报》等专栏作家。散文刊《人民文学》《北京文学》等,入选《中国2021生态文学年选》《中国文学年鉴2022》《2022年民生散文选》。著有《植物 不说话的邻居》《我的植物闺蜜》等。获中华宝石文学奖、丝路散文奖、首届国际生态文学奖、冰心儿童文学新作奖。
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