Kodėl rudenį lapai keičia spalvą?

Lapų pigmentai keičia spalvą rudens lapuose

Šis klevas pasižymi nuostabiu rudens spalvų pasikeitimu. Noppawat Tom Charoensinphon / Getty Images

Kodėl rudenį lapai keičia spalvą? Kai lapai atrodo žali, taip yra todėl, kad juose yra gausu chlorofilas . Aktyviame lape yra tiek daug chlorofilo, kad žalia užmaskuoja kitus pigmento spalvos . Šviesa reguliuoja chlorofilo gamybą, todėl trumpėjant rudens dienoms chlorofilo susidaro mažiau. Chlorofilo skilimo greitis išlieka pastovus, todėl nuo lapų pradeda blukti žalia spalva.

Tuo pačiu metu banguojantis cukraus koncentracijos padidina antocianinų pigmentų gamybą. Lapai, kuriuose daugiausia yra antocianinų, bus raudoni. Karotinoidai yra kita pigmentų klasė, randama kai kuriuose lapuose. Karotinoidų gamyba nepriklauso nuo šviesos, todėl jų kiekis nesumažėja dėl sutrumpėjusių dienų. Karotinoidai gali būti oranžiniai, geltoni arba raudoni, tačiau dauguma šių pigmentų, esančių lapuose, yra geltoni. Lapai, kuriuose yra daug antocianinų ir karotinoidų, atrodys oranžiniai.

Lapai, kuriuose yra karotinoidų, bet mažai arba visai nėra antocianino, pasirodys geltoni. Jei šių pigmentų nėra, kitos augalų cheminės medžiagos taip pat gali paveikti lapų spalvą. Pavyzdžiui, taninai, kurie yra atsakingi už kai kurių ąžuolo lapų rusvą spalvą.

Temperatūra turi įtakos cheminių reakcijų greitis , įskaitant esančius lapuose, todėl jis turi įtakos lapų spalvai. Tačiau daugiausia šviesos lygis lemia rudens lapijos spalvas. Ryškiausių spalvų ekranams reikia saulėtų rudens dienų, nes antocianinams reikia šviesos. Debesuotomis dienomis bus daugiau geltonos ir rudos spalvos.

Lapų pigmentai ir jų spalvos

Pažvelkime atidžiau į lapų pigmentų struktūrą ir funkcijas. Kaip jau sakiau, lapo spalva retai atsiranda dėl vieno pigmento, o veikiau dėl skirtingų augalo gaminamų pigmentų sąveikos. Pagrindinės pigmentų klasės, atsakingos už lapų spalvą, yra porfirinai, karotenoidai ir flavonoidai. Spalva, kurią suvokiame, priklauso nuo esamų pigmentų kiekio ir tipų. Cheminė sąveika augale, ypač reaguojant į rūgštingumą (pH), taip pat turi įtakos lapų spalvai.

Pigmento klasė	Junginio tipas	Spalvos
Porfirinas	chlorofilas	žalias
Karotinoidas	karotino ir likopeno ksantofilas	geltona, oranžinė, raudona geltona
Flavonoidas	flavonai flavonolis antocianinas	geltona geltona raudona, mėlyna, violetinė, purpurinė

Porfirinai turi žiedinę struktūrą. Pagrindinis porfirinas lapuose yra žalias pigmentas, vadinamas chlorofilu. Yra įvairių cheminių chlorofilo formų (ty chlorofilo a ir chlorofilas b ), kurios yra atsakingos už angliavandenių sintezę augale. Chlorofilas susidaro reaguojant į saulės šviesą. Keičiantis metų laikams ir mažėjant saulės spindulių kiekiui, susidaro mažiau chlorofilo, o lapai atrodo mažiau žali. Chlorofilas pastoviu greičiu skaidomas į paprastesnius junginius, todėl žalia lapų spalva pamažu blunka, nes chlorofilo gamyba sulėtėja arba sustoja.

Karotinoidai yra terpenai pagamintas iš izopreno subvienetų. Lapuose randamų karotinoidų pavyzdžiai:likopenas, kuris yra raudonas, ir ksantofilas, kuris yra geltonas. Šviesa nereikalinga, kad augalas gamintų karotenoidus, todėl šių pigmentų visada yra gyvame augale. Be to, karotinoidai suyra labai lėtai, palyginti su chlorofilu.

Flavonoidai turi difenilpropeno subvienetą. Flavonoidų pavyzdžiai yra flavonas ir flavolas, kurie yra geltoni, ir antocianinai, kurie gali būti raudoni, mėlyni arba violetiniai, priklausomai nuo pH.

Antocianinai, tokie kaip cianidinas, suteikia augalams natūralią apsaugą nuo saulės. Kadangi antocianino molekulinė struktūra apima cukrų, šios klasės pigmentų gamyba priklauso nuo prieinamumo angliavandenių augalo viduje. Antocianinas spalva keičiasi priklausomai nuo pH , todėl dirvožemio rūgštingumas turi įtakos lapų spalvai. Antocianinas yra raudonas, kai pH yra mažesnis nei 3, violetinis, kai pH yra apie 7–8, o mėlynas, kai pH didesnis nei 11. Antocianino gamybai taip pat reikia šviesos, todėl ryškiai raudoniems ir purpuriniams tonams sukurti reikia kelių saulėtų dienų iš eilės.

Šaltiniai

• Archetti, Marco; Döringas, Thomas F.; Hagenas, Snorre B.; Hughesas, Nicole M.; Oda, Simonas R.; Lee, Davidas W.; Lev-Yadun, Simcha; Manetas, Yiannis; Ougham, Helen J. (2011). „Rudens spalvų evoliucijos išaiškinimas: tarpdisciplininis požiūris“. Ekologijos ir evoliucijos tendencijos . 24 (3): 166–73. doi: 10.1016/j.tree.2008.10.006
• Hortensteiner, S. (2006). „Chlorofilo skilimas senėjimo metu“. Kasmetinė augalų biologijos apžvalga . 57: 55–77. doi: 10.1146/annurev.arplant.57.032905.105212
• Lee, D; Gould, K (2002). 'Antocianinai lapuose ir kituose vegetatyviniuose organuose: įvadas.' Botanikos tyrimų pažanga . 37: 1–16. doi: 10.1016/S0065-2296(02)37040-X ISBN 978-0-12-005937-9.
• Tomas, H; Stoddart, J. L. (1980). „Lapų senėjimas“. Kasmetinė augalų fiziologijos apžvalga . 31: 83–111. doi: 10.1146/annurev.pp.31.060180.000503