红橙黄层林尽染,但秋叶变色可不是为了美

2020-11-12

  红橙黄层林尽染,但秋叶变色可不是为了美

  廖鑫凤

  秋天来临之际,许多木本植物的叶子纷纷变成红色、黄色或者橙色。尤其在暖温带落叶阔叶林中,大面积不同种的落叶性乔木由于变色时间、变色程度不一致,使整片林子呈现出多种多样的色彩。

  不仅仅局限于温带,在亚热带甚至热带,也存在着季节性落叶的树木。

  据保守统计,全球范围内有超过600种植物会参与这场秋季的变装,包括在北美常见的各种枫树、在欧洲常见的几种温带栎属乔木,它们都是由一些常绿木本植物演化而来的。

  那这些乔木为何要选择在秋天落叶呢?

  落叶是为了开源节流

  一般认为,落叶是乔木对所处环境气候的季节变换做出的响应。

  气候适宜时,叶子可以通过光合作用吸收光能,把二氧化碳和水合成树木生长所需的有机物,同时释放氧气。但随着秋天到来,气温开始降低,降雨开始变少,日照时间也开始变短。

  叶片没有枝干那样逐年加厚的树皮用来保暖,也不像根可以埋在土里御寒,为了接收光照而变得宽大的叶面,反而会让叶片面对寒冷无所适从。在气温低于零摄氏度时,叶片还会面临冻伤的风险。

  同时,由于气温变低与降水减少,根从土中吸取水分也变得困难,而叶片上密布的气孔会随着呼吸作用而损耗大量的水分。

  因此,树木为了开源节流,选择在气候条件不利的时候舍弃叶子。

  变色是树木的生存策略

  在感应到长期低温后,树木开始准备落叶,但是在这之前需要对叶子中的营养物质进行回收,尤其是叶片中的叶绿素含有丰富的氮,这对树木来说是紧俏的营养元素。

  这场缓慢的回收之旅会将叶绿素降解殆尽,同时叶子中的蛋白质也会被回收近三分之二。随着叶绿素的降解,叶子中的类胡萝卜素开始充当起这个调色盘的主角,使叶片呈现出从橙色到金黄色的变化。

  类胡萝卜素是一种辅助光合色素,在叶绿素被降解回收的阶段,类胡萝卜素充当起保护者的角色,防止叶片因无法进行光合作用而被光灼伤。因为秋高气爽的天气里,少了云层的遮挡,光照强度反而增强了。

  我们观赏到的秋叶还有很多是以红色为主调,这是因为很多叶子中还含有第二类色素物质——花青素。

  秋叶中花青素与类胡萝卜素两类色素搭配起来,使得秋叶呈现出五光十色的变化,从黄到紫到红到棕,再加上森林中不同落叶树对秋季响应的时间不同,使得典型的温带落叶林在秋季时会变幻出万紫千红的颜色。

  有意思的是,花青素并不是原本就存在于绿叶之中的,它不是光合色素,而是叶片在落叶过程中主动生产的。

  花青素或起到防御虫害作用

  花朵中产生的花青素主要用于吸引昆虫过来访问,那么在行将就木的叶子中产生花青素是什么目的呢?

  一种解释是花青素被植物用来应对环境胁迫。这种水溶性的色素,不仅能过滤紫外光,防止光损伤,还能溶解在细胞中,增强细胞的渗透压,使植物能够应对秋季的干旱环境。

  但这个理由还不够充分,因为应对胁迫环境,生产色素其实并不是最经济的解决方法。

  另一种解释是,产生花青素是植物的利用色彩防虫的一种策略,是在与动物协同进化中衍生的做法。

  比如有观点认为,秋季大面积的蚜虫迁移到树上越冬,在来年春天绿叶产生时,会对植物造成毁灭性的打击。但是在大多数昆虫的眼中,红色是不可见的,红色的叶子在它们看来是黑色的,这样一来,秋叶转变为红色,会让昆虫误以为这种叶子没有太大的利用价值。也就是说,秋叶转红能够蒙蔽敌人,进而起到防御侵害的效果。

  巧合的是,许多刚萌生的新叶也是红色的,这些容易被啃食的幼叶也能依靠红色将自己保护起来。

  秋叶还能让原本在绿叶之中伪装的、以植物为食的各类昆虫暴露,因为许多植食性昆虫都是绿色的,变色的叶子会让它们变得显眼起来,从而被昆虫的天敌发现并捕食,减少树木上藏着的各类有害食客,让树木可以安全过冬。

  还有假说认为,秋叶可以充当果实的旗帜,秋季也是果实成熟的季节,同果实颜色一致的红叶更容易吸引鸟类等种子散布者的注意,从而助力果实种子的散布。(来源:科普中国)

【编辑:田博群】