【小彭自然科普】秋日多彩的落叶

百科   2024-11-20 14:11   江苏  

秋天是一个让人心醉的季节,它有着独特的魅力,宋代杨万里的《秋山》一诗中,“乌臼平生老染工,错将铁皂作猩红。小枫一夜偷天酒,却倩孤松掩醉容。”以十分轻盈的笔调,把装扮秋天山色之美的两种树乌臼树和枫香树的红叶描绘出来。


枫香树的落叶红的鲜艳,在阳光下泛着光泽。

我国北方渐入深秋及初冬,不少乔灌木落叶植物的叶片逐渐变色,那些或红或橙或黄的树叶飘飘洒洒落到地面,交织出一幅美丽的图画。不少景区也是以秋日落叶为亮点,吸引着大批游客前行,比如北京的香山,南京栖霞山等风景区。


▲遍地斑驳落叶,在阳光下泛着光泽

据保守估计,全球范围内有超过600种植物参与到这场秋季的变装盛会。其中,最具代表性的有枫树、槭树、乌桕树、银杏树和黄栌等。


▲高大的银杏和黄灿灿的银杏叶


▲白露时节,气温逐渐转凉,遍地的北美红枫叶。

落叶随风身姿曼妙,秋天的浪漫诗意盎然。行走在林间,落叶在脚下轻轻作响,那是秋天的声音。身处落叶之间,置身于美丽的画卷中。

弯腰捡起一片落叶,放在掌心凑近细闻,一股清香扑鼻而来。人们不禁产生这样的疑问:树叶为什么在秋天变色?


▲秋季的五叶地锦以其美丽的红叶而闻名,它的树叶是复叶,由5个小叶片组成。在春季和夏季初期,叶片通常呈鲜绿色。随着秋季的到来,叶片转变为红色。地锦的叶子变红后十分鲜艳。

落叶是树木对气候环境变化进行的生理响应。在气候适宜的条件下,树木主要通过树叶进行的光合作用以获取营养,它们利用太阳光,将二氧化碳和水转化为树木生长所需的有机物,同时释放氧气。然而,随着秋天的来临,气温降低,降水减少,日照时间缩短,树木的光合作用和蒸腾受到很大影响,根系难以从土壤吸取足够的水分,而叶片上密布的气孔会随着蒸腾呼吸作用消耗掉大量的水分,为了适应外界环境的这种变化,树木不得不舍弃树叶进行调整。所以,当树木感应到一定的低温后,便开始了落叶。


▲花青素和类胡萝卜素使秋日树叶颜色多样,红黄交替。

不过,在舍弃树叶之前,树木会首先对其中的营养物质进行回收,尤其是叶绿素,因为叶绿素中含有丰富的氮,对树木的生理生长意义重大。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扮演调色盘的角色,使叶片呈现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阶段,类胡萝卜素充当树叶守护者的角色——在树叶脱落前,它能够防止黄色的树叶因无法进行光合作用而被阳光灼伤。事实上,在秋高气爽的环境下,光照强度并不会因为气温降低而减弱。

此外,有些树叶在秋天呈现出漂亮的淡红色,这是因为落叶中含有花青素。有趣的是,花青素原本并不存在于树叶中,而是树木在落叶过程中产生的。花青素还有一个作用,可以吸引昆虫到访。那么,在行将就木的叶子中,花青素到底扮演了什么样的角色呢?



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▲北美红枫的叶子在秋季呈现出鲜艳的红色

有一种解释是,植物产生花青素用以应对环境胁迫,这种水溶性色素不仅能过滤紫外光,防止光损伤,还能溶解在细胞中,以增强细胞的渗透压,使植物能够应对秋季的干旱环境。但这个理由还不够充分,因为生产色素并不是应对胁迫环境最经济的途径。另一种解释是,产生花青素是植物利用色彩防虫的生存策略,是与动物协同进化的结果。比如,在秋季,大量的蚜虫迁移到树上越冬。当来年春天绿叶生长时,它们会对植物新芽造成毁灭性打击。但在大多数昆虫眼中,并不能分辨出红色的叶子,在它们眼中,红色有如黯淡的黑色,变红的树叶会让昆虫误以为这种植物没有太大利用价值,从而蒙蔽害虫,在一定程度上避免植物自身受到昆虫的侵害。


秋日的红叶如火焰般鲜艳

其实,某些植物的树叶不仅在秋季变色,在春天刚萌发的嫩芽也呈红色:譬如红枫,紫薇和金缕梅科的红檵木。高大乔木红枫,在春天红枫的叶子是红色的,内含丰富的花青素。当随着气温回升,叶片中的叶绿体进行光合作用时,红枫的叶片会逐渐由红变绿。紫薇的叶子在春天变红,而在深秋会变黄。春日紫薇长在常绿树群之中,为春天增添不同的色彩。红檵[jì]木那红色的花红到发紫,可以红透整个春天。这种灌木终年不落叶,一整年都是紫红色,而在春天它们红叶颜色会更加鲜亮。通过这类方式,植物的嫩芽避免被虫子的咬食的可能,为自身的顺利生长创造了条件。此外,一些绿色的害虫由于秋叶变色,失去了原本的保护色,更易暴露,从而被鸟类捕捉。害虫少了,树木自然获益更多。



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▲在秋天,当叶绿素降解后,一些植物中的花青素也开始大显身手,把树叶“染成”了红色。图中是加拿大地区的北美红枫叶。

正是由于秋叶中的花青素与类胡萝卜素两类色素相互搭配,使得树叶在秋天呈现出绚丽多彩的变化,有黄有红有褐有紫,让温带落叶林显现出万紫千红的景象。秋叶是果实的旗帜,也是成熟的标志。


▲红叶墙


▲很多商标以落叶为原型,代表为Tim Hortons是加拿大著名咖啡连锁品牌,商标就是红叶为原型设计。

 作 者 介 绍 


彭霄鹏,中国林业科学研究院林业研究所/海南热带野生动植物园,南海名家青年/中国科普作家协会会员。

吕亚奎,海南大学/金牛湖野生动物王国。

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天凉好个秋,缤纷的落叶就像星星流淌在海洋上,秋天也是我很喜欢的一个季节,虽然它非常短暂,好在我们的镜头可以抓住它的尾巴

Author:彭霄鹏 吕亚奎
Editor :rlyl


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热衷于自然生态保护、濒危野生动植物保护事业,专精于两栖爬行类及小型哺乳动物等领域;曾担任国内外多个自然生物类专业论坛顾问,具备专业杂志、图鉴及学术论文等领域的丰富执笔经验。


创建“rlyl的自然世界”(www.rlyl.net)自然生物资料库,现受聘国内多家动物园、自然博物馆、两栖爬行馆指导专家,致力于两爬物种的人工保育与科普宣传工作。著有《爬宠,怎么玩》、《疯狂的爬虫》、《奇妙的爬虫伙伴》等作品。




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