Почему листья меняют цвет осенью?

Почему листья меняют цвет осенью? Когда листья кажутся зелеными, это потому, что они содержат много хлорофилла. В активном листе так много хлорофилла, что зеленый маскирует другие цвета пигмента. Свет регулирует выработку хлорофилла, поэтому по мере того, как осенние дни становятся короче, вырабатывается меньше хлорофилла. Скорость разложения хлорофилла остается постоянной, поэтому зеленый цвет листьев начинает тускнеть.

В то же время резкое повышение концентрации сахара приводит к увеличению производства антоциановых пигментов. . Листья, содержащие в основном антоцианы, станут красными. Каротиноиды – это еще один класс пигментов, содержащихся в некоторых листьях. Производство каротиноидов не зависит от света, поэтому сокращение количества дней в них не снижает. Каротиноиды могут быть оранжевыми, желтыми или красными, но большинство этих пигментов, содержащихся в листьях, желтого цвета. Листья с большим количеством антоцианов и каротиноидов будут оранжевыми.

Листья с каротиноидами, но с небольшим количеством антоцианов или без них, будут желтыми. В отсутствие этих пигментов другие химические вещества растений также могут влиять на цвет листьев. Пример включает дубильные вещества, которые отвечают за коричневатый цвет некоторых дубовых листьев.

Температура влияет на скорость химических реакций, в том числе в листьях, поэтому она играет роль в окраске листьев. Однако за цвет осенней листвы в основном отвечает уровень освещенности. Солнечные осенние дни нужны для самых ярких цветных проявлений, так как антоцианы требуют света. В пасмурные дни будет больше желтых и коричневых.

Пигменты листьев и их цвета

Давайте подробнее рассмотрим структуру и функция пигментов листьев. Как я уже сказал, цвет листа редко является результатом одного пигмента, а скорее является результатом взаимодействия различных пигментов, производимых растением. Основными классами пигментов, отвечающих за цвет листьев, являются порфирины, каротиноиды и флавоноиды. Воспринимаемый нами цвет зависит от количества и типов присутствующих пигментов. Химические взаимодействия внутри растения, особенно в ответ на кислотность (pH), также влияют на цвет листьев.

Класс пигмента	Тип соединения	Цвета
Порфирин	хлорофилл	зеленый
Каротиноид	каротин и ликопин ксантофилл	желтый, оранжевый, красный желтый
Флавоноид	флавон флавонол антоцианин	желтый желтый красный, синий, фиолетовый, пурпурный

Порфирины имеют кольцевую структуру.. Первичный порфирин в листьях – это зеленый пигмент, называемый хлорофиллом. Существуют различные химические формы хлорофилла (например, хлорофилл a и хлорофилл b ), которые отвечают за синтез углеводов в растении. Хлорофилл вырабатывается под действием солнечного света. По мере смены сезонов и уменьшения количества солнечного света вырабатывается меньше хлорофилла, и листья становятся менее зелеными. Хлорофилл распадается на более простые соединения с постоянной скоростью, поэтому зеленый цвет листьев будет постепенно исчезать по мере замедления или прекращения выработки хлорофилла.

Каротиноиды – это терпены, состоящие из изопрена. субъединицы. Примеры каротиноидов, обнаруженных в листьях, включают ликопин, который имеет красный цвет, и ксантофилл, который имеет желтый цвет. Свет не нужен для того, чтобы растение вырабатывало каротиноиды, поэтому эти пигменты всегда присутствуют в живом растении. Кроме того, каротиноиды разлагаются очень медленно по сравнению с хлорофиллом.

Флавоноиды содержат субъединицу дифенилпропена. Примеры флавоноидов включают флавон и флавол, которые имеют желтый цвет, и антоцианы, которые могут быть красными, синими или пурпурными, в зависимости от pH.

Антоцианы, такие как цианидин, обеспечивают растениям естественный солнцезащитный крем. Поскольку молекулярная структура антоциана включает сахар, производство этого класса пигментов зависит от наличия углеводов в растении. Цвет антоцианов меняется с изменением pH, поэтому кислотность почвы влияет на цвет листьев. Антоцианин имеет красный цвет при pH менее 3, фиолетовый при pH около 7-8 и синий при pH более 11. Для производства антоцианов также требуется свет, поэтому для развития ярко-красных и пурпурных тонов необходимо несколько солнечных дней подряд. /p>

Источники

Аркетти, Марко; Деринг, Томас Ф .; Hagen, Snorre B .; Хьюз, Николь М .; Кожа, Саймон Р .; Ли, Дэвид В .; Лев-Ядун, Симха; Манетас, Яннис; Угам, Хелен Дж. (2011). «Раскрытие эволюции осенних красок: междисциплинарный подход». Тенденции в экологии и эволюции . 24 (3): 166–73. DOI: 10.1016/j.tree.2008.10.006
Хортенштайнер, С. (2006). «Деградация хлорофилла при старении». Ежегодный обзор биологии растений . 57: 55–77. doi: 10.1146/annurev.arplant.57.032905.105212
Ли, D; Гулд, К. (2002). «Антоцианы в листьях и других вегетативных органах: введение». Достижения в ботанических исследованиях . 37: 1–16. DOI: 10.1016/S0065-2296 (02) 37040-X ISBN 978-0-12-005937-9.
Thomas, H; Стоддарт, Дж. Л. (1980). «Старение листьев». Ежегодный обзор физиологии растений . 31: 83–111. DOI: 10.1146/annurev.pp.31.060180. 000503