植物的叶子为什么会变色?
轉眼已是十一月,雖然華南地區所感受到的秋冬之意并不十分明顯,但放眼全國各地,尤其是北方地區,則早已感受到因季節變換而帶來的一系列差異。
在自然界中,這種變化體現在植物身上,是最顯著不過了。畢竟,成千上萬的它們就活生生地存在于我們的周圍,特別是它們的葉子。
1、為什么葉子大多是綠色的?
其實,僅對植物本身而言,沒辦法通過“移動”來迅速改變所處的空間位置以便尋求食物以及適應氣候環境等變化的它們,為了能夠獲得用于生長發育等生命活動的能量,維持正常的生存需求,就必須依靠和利用太陽能。
這種通過將太陽能轉化為植物所需能量的過程,就叫光合作用,它是植物自身絕大部分能量的來源。而想要利用太陽能,就得首先能夠吸收太陽能,植物葉片中能夠吸收可見光的色素,便是最重要的武器裝備了。
一般而言,葉片中的各種色素,含量最高的就是葉綠素。它主要吸收藍紫光和紅橙光,而綠光則不被它吸收,反而是不斷被葉片反射或穿透葉片,因此我們看到的葉子大多是綠色的。
2、為什么葉子能夠改變顏色?
前面提到,葉子的綠色主要是受葉綠素的影響。換言之,葉綠素的多少將決定了葉子顏色的變化。
不過,葉綠素并不是一種穩定的化合物,植物需要依靠陽光和溫暖的氣候來保持葉綠素的含量。而且,葉子中除了有葉綠素以外,還有葉黃素、胡蘿卜素等類胡蘿卜素,以及其他的一些色素,比如一種叫花青素的特殊色素,這是一種“變色龍”,遇酸偏紅,遇堿偏藍。
有很多研究表明,像光照、溫度、水分等這種外部的環境因素,可以通過影響植物體內的光合作用、水分代謝、礦質代謝等生理生化過程,進而引起植物葉片內各種色素的比例發生變化。
比如隨著秋季的到來,白天時間變短,氣溫逐漸降低。植物感受到了來自秋天的氣候變化,于是葉子中的葉綠素合成量慢慢就少于分解量,直至消失。而其他色素在葉片中所占的比例逐漸升高后,葉子就開始改變顏色。
此外,為了避免面臨被凍傷的風險,減少能量的散失,以及不在愈發干燥的環境中消耗大量水分,植物在葉子改變顏色不久后,便會選擇舍棄掉這些葉子,于是落葉就產生了。
3、為什么葉子的顏色會不同?
植物葉子因為各種原因導致綠色逐漸消失后,往往會變成金、黃、橙、棕、紫、紅等各種艷麗的色彩。這一切都要歸因于葉子中的各種色素。
其一是葉綠素,前面講過,它能讓葉片看起來綠油油的。其二是類胡蘿卜素,它主要含有兩種色素,即葉黃素和胡蘿卜素,前者呈黃色,后者呈橙黃色。它們的作用跟葉綠素相似,但在光合作用中的作用不大。其三是花青素,又稱花色素,它是廣泛存在于植物中的水溶性天然色素,本身無顏色,遇酸呈偏紅色,遇堿呈偏藍色。
進入 10 月以后的秋季,由于云量的減少,導致光照強度大、日照時間長、晝夜溫差大、相對濕度與相對溫度低等,這些都有利于光合作用的進行和光合產物的積累,光合產物的降解又利于花青素和單寧的增加,也就利于花色素苷的增加和維持。
當葉子中的葉綠素未完全流失時,會呈淺綠色或黃綠色;當葉子中含有花青素和殘留的葉綠素時,會呈褐色;而當葉子中含有花青素和類胡蘿卜素時,呈橙色。
也就是說,由于葉綠素相對含量在下降的同時,呈黃色系的類黃素、呈橙色系的胡蘿卜素、呈紅紫色系的花青素、呈棕色系的單寧等的相對含量會升高,并且不同植物的葉子內部,各種色素上升和下降的比例都不盡相同,于是衍生出了不同的顏色。
此外,有些植物葉子的顏色變化是同步的,而有些植物葉子的變化卻存在著一定的差異,甚至同一片葉子上的變化也不均勻,比如銀杏、元寶槭等。
當然,除了最主要的色素影響葉子顏色外,還有許多其他的因素也會促使葉子顏色發生變化。如溫度、濕度、PH 值,甚至是土壤條件、成分等。
或許,對于北方的朋友來說,即使秋天沒有春天的繁花似錦,沒有夏天的郁郁蔥蔥,沒有冬天的皚皚白雪,但它卻是一個浪漫的、充滿色調的季節。身處華南地區的我表示很羨慕。
本文來自微信公眾號:村里拾花 (ID:cunlishihua),作者:WingJyunGu
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總結
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