מדוע עלים משנים צבע בסתיו?

מדוע עלים משנים צבע בסתיו? כאשר העלים נראים ירוקים, זה מכיוון שהם מכילים שפע של כלורופיל. יש כל כך הרבה כלורופיל בעלה פעיל שהירוק מסכה אחר צבעי פיגמנט. האור מווסת את ייצור הכלורופיל, כך שככל שימי הסתיו הולכים ומתקצרים, נוצר פחות כלורופיל. קצב הפירוק של הכלורופיל נשאר קבוע, ולכן הצבע הירוק מתחיל לדעוך מעלים.

במקביל, זורמים סוכר ריכוזים גורמים לייצור מוגבר של פיגמנטים של אנתוציאנין. עלים המכילים בעיקר אנתוציאנינים יופיעו אדומים. קרוטנואידים הם סוג נוסף של פיגמנטים שנמצאים בכמה עלים. ייצור הקרטנואידים אינו תלוי באור, ולכן הרמות אינן מופחתות בימים מקוצרים. קרוטנואידים יכולים להיות כתומים, צהובים או אדומים, אך מרבית הפיגמנטים הללו הנמצאים בעלים הם צהובים. עלים עם כמויות טובות של אנתוציאנינים וגם קרוטנואידים יופיעו כתומים.

עלים עם קרוטנואידים אך מעט או ללא אנטוציאנין יופיעו בצהוב. בהיעדר פיגמנטים אלה, כימיקלים אחרים מהצומח יכולים גם הם להשפיע על צבע העלים. דוגמא לכך כוללת טאנינים, האחראים על הצבע השחום של כמה עלי אלון.

הטמפרטורה משפיעה על שיעור התגובות הכימיות, כולל אלה בעלים, כך שהיא משחקת חלק בצבע העלים. עם זאת, מדובר בעיקר ברמות אור שאחראיות על צבעי העלווה בסתיו. נדרשים ימי סתיו שטופי שמשמשים לתצוגות הצבעים הבהירות ביותר, מכיוון שאנתוציאנינים דורשים אור. ימים מעוננים יובילו לעוד צהובים ושחומים.

בואו נסקור מקרוב את המבנה ותפקודם של פיגמנטים העלים. כפי שכבר אמרתי, צבע העלים נובע לעתים נדירות מפיגמנט יחיד, אלא מאינטראקציה של פיגמנטים שונים המיוצרים על ידי הצמח. שיעורי הפיגמנט העיקריים האחראים על צבע העלים הם פורפירינים, קרוטנואידים ופלבנואידים. הצבע שאנו תופסים תלוי בכמות ובסוגי הפיגמנטים הקיימים. אינטראקציות כימיות בתוך הצמח, במיוחד בתגובה לחומציות (pH) משפיעות גם על צבע העלים.

פורפירינים הם בעלי מבנה טבעתי. הפורפירין העיקרי בעלים הוא פיגמנט ירוק הנקרא כלורופיל. ישנן צורות כימיות שונות של כלורופיל (כלומר, כלורופיל א וכלורופיל ב) האחראים על סינתזת הפחמימות בצמח. הכלורופיל מיוצר כתגובה לאור השמש. ככל שהעונות משתנות וכמות אור השמש פוחתת, נוצר פחות כלורופיל, והעלים נראים פחות ירוקים. הכלורופיל מתפרק לתרכובות פשוטות יותר בקצב קבוע, כך שצבע העלים הירוק ידהה בהדרגה ככל שייצור הכלורופיל מאט או ייפסק.

קרוטנואידים הם טרפנים עשוי מיחידות תת איזופרן. דוגמאות לקרוטנואידים שנמצאו בעלים כוללות ליקופן, שהוא אדום, והקסנטופיל, שהוא צהוב. אור אינו נחוץ על מנת שיצמח ייצר קרוטנואידים, ולכן פיגמנטים אלה קיימים תמיד בצמח חי. כמו כן, קרוטנואידים מתפרקים לאט מאוד בהשוואה לכלורופיל.

פלבנואידים מכילים תת יחידה דיפנילפרופן. דוגמאות לפלבנואידים כוללות פלבון ופלבול, שהם צהובים, והאנתוציאנינים העשויים להיות אדומים, כחולים או סגולים, תלוי ב pH.

אנתוציאנינים, כמו ציאנידין, מספקים קרם הגנה טבעי לצמחים. מכיוון שהמבנה המולקולרי של אנתוציאנין כולל סוכר, ייצור סוג זה של פיגמנטים תלוי בזמינות של פחמימות בתוך צמח. אנתוציאנין משתנה צבע עם pHכך שחומציות האדמה משפיעה על צבע העלים. האנתוציאנין אדום באיזון pH נמוך מ -3, סגול בערכי pH בסביבות 7-8, וכחול בחומציות גבוהה מ- 11. ייצור אנתוציאנין מצריך גם אור, ולכן דרושים מספר ימי שמש ברצף בכדי לפתח גוונים אדומים וסגולים בהירים.

• ארצ'טי, מרקו; דורינג, תומאס פ.; האגן, סנורור ב.; יוז, ניקול מ '; עור, סיימון ר.; לי, דייויד וו.; לב ידון, שמחה; מנטס, יאניס; אוגאם, הלן ג'. (2011). "פירוק ההתפתחות של צבעי הסתיו: גישה בין-תחומית". מגמות באקולוגיה והתפתחות. 24 (3): 166–73. doi:10.1016 / j.tree.2008.10.006
• Hortensteiner, S. (2006). "השפלה של כלורופיל בזמן ההתחלה". סקירה שנתית של ביולוגיה מהצומח. 57: 55–77. doi:10.1146 / annurev.arplant.57.032905.105212
• לי, ד; גולד, K (2002). "אנתוציאנינים בעלים ואיברים צמחיים אחרים: הקדמה." התקדמות במחקר בוטני. 37: 1–16. doi:10.1016 / S0065-2296 (02) 37040-X ISBN 978-0-12-005937-9.
• תומאס, ח; סטודרט, ג'יי ל (1980). "עליית סהרנסנס". סקירה שנתית של פיזיולוגיה של הצומח. 31: 83–111. doi:10.1146 / annurev.pp.31.060180.000503