Prečo listy menia farbu na jeseň?

Pigmenty listov menia farby jesenných listov

Tento javor zobrazuje krásnu jesennú zmenu farby. Noppawat Tom Charoensinphon / Getty Images

Prečo listy menia farbu na jeseň? Keď sú listy zelené, je to preto, že obsahujú veľa chlorofyl . V aktívnom liste je toľko chlorofylu, že zelená maskuje ostatné pigmentové farby . Svetlo reguluje produkciu chlorofylu, takže keď sa jesenné dni skracujú, produkuje sa menej chlorofylu. Rýchlosť rozkladu chlorofylu zostáva konštantná, takže zelená farba z listov začína miznúť.

V rovnakom čase, návaly cukor koncentrácie spôsobujú zvýšenú produkciu antokyanových pigmentov. Listy obsahujúce predovšetkým antokyány budú červené. Karotenoidy sú ďalšou triedou pigmentov, ktoré sa nachádzajú v niektorých listoch. Produkcia karotenoidov nie je závislá od svetla, takže hladina sa neznižuje skrátením dní. Karotenoidy môžu byť oranžové, žlté alebo červené, ale väčšina týchto pigmentov nachádzajúcich sa v listoch je žltá. Listy s dobrým množstvom antokyánov a karotenoidov budú vyzerať oranžovo.

Listy s karotenoidmi, ale malým alebo žiadnym antokyánom budú vyzerať žlté. Pri absencii týchto pigmentov môžu farbu listov ovplyvniť aj iné rastlinné chemikálie. Príkladom sú triesloviny, ktoré sú zodpovedné za hnedastú farbu niektorých dubových listov.

Teplota ovplyvňuje rýchlosť chemických reakcií , vrátane tých v listoch, takže zohráva úlohu vo farbe listov. Za farby jesenného lístia sú však zodpovedné najmä úrovne osvetlenia. Pre najjasnejšie zobrazenie farieb sú potrebné slnečné jesenné dni, pretože antokyány vyžadujú svetlo. Zamračené dni povedú k viac žltým a hnedým.

Pigmenty listov a ich farby

Pozrime sa bližšie na štruktúru a funkciu listových pigmentov. Ako som už povedal, farba listu je zriedka výsledkom jedného pigmentu, ale skôr interakcie rôznych pigmentov produkovaných rastlinou. Hlavnými triedami pigmentov zodpovednými za farbu listov sú porfyríny, karotenoidy a flavonoidy. Farba, ktorú vnímame, závisí od množstva a typov prítomných pigmentov. Chemické interakcie v rámci rastliny, najmä v reakcii na kyslosť (pH), tiež ovplyvňujú farbu listov.

Pigmentová trieda	Typ zlúčeniny	Farby
porfyrín	chlorofyl	zelená
karotenoid	karotén a lykopén xantofyl	žltá, oranžová, červená žltá
Flavonoid	flavóny flavonol antokyanín	žltá žltá červená, modrá, fialová, purpurová

Porfyríny majú kruhovú štruktúru. Primárny porfyrín v listoch je zelený pigment nazývaný chlorofyl. Existujú rôzne chemické formy chlorofylu (t.j. chlorofyl a a chlorofyl b ), ktoré sú zodpovedné za syntézu sacharidov v rastline. Chlorofyl vzniká v reakcii na slnečné žiarenie. Ako sa menia ročné obdobia a klesá množstvo slnečného žiarenia, produkuje sa menej chlorofylu a listy vyzerajú menej zelené. Chlorofyl sa rozkladá na jednoduchšie zlúčeniny konštantnou rýchlosťou, takže zelená farba listov postupne vybledne, keď sa produkcia chlorofylu spomalí alebo zastaví.

Karotenoidy sú terpény vyrobené z izoprénových podjednotiek. Príklady karotenoidov nachádzajúcich sa v listoch zahŕňajúlykopén, ktorý je červený a xantofyl, ktorý je žltý. Na to, aby rastlina produkovala karotenoidy, nie je potrebné svetlo, preto sú tieto pigmenty v živej rastline vždy prítomné. Karotenoidy sa tiež rozkladajú veľmi pomaly v porovnaní s chlorofylom.

Flavonoidy obsahujú difenylpropénovú podjednotku. Príklady flavonoidov zahŕňajú flavón a flavol, ktoré sú žlté, a antokyány, ktoré môžu byť červené, modré alebo fialové v závislosti od pH.

Antokyány, ako je kyanidín, poskytujú rastlinám prirodzený opaľovací krém. Pretože molekulárna štruktúra antokyanínu zahŕňa cukor, produkcia tejto triedy pigmentov závisí od dostupnosti sacharidy v rámci závodu. Antokyanín farba sa mení s pH , takže kyslosť pôdy ovplyvňuje farbu listov. Antokyanín je červený pri pH nižšom ako 3, fialový pri hodnotách pH okolo 7-8 a modrý pri pH vyššom ako 11. Výroba antokyanov vyžaduje aj svetlo, preto je potrebných niekoľko slnečných dní po sebe, aby sa rozvinuli jasne červené a fialové tóny.

Zdroje

• Archetti, Marco; Döring, Thomas F.; Hagen, Snorre B.; Hughes, Nicole M.; Koža, Simon R.; Lee, David W.; Lev-Yadun, Simča; Manetas, Yiannis; Ougham, Helen J. (2011). „Odhalenie evolúcie jesenných farieb: interdisciplinárny prístup“. Trendy v ekológii a evolúcii . 24 (3): 166-73. doi: 10.1016/j.tree.2008.10.006
• Hortensteiner, S. (2006). „Degradácia chlorofylu počas starnutia“. Ročný prehľad biológie rastlín . 57: 55-77. doi: 10.1146/annurev.arplant.57.032905.105212
• Lee, D; Gould, K (2002). 'Antokyány v listoch a iných vegetatívnych orgánoch: úvod.' Pokroky v botanickom výskume . 37: 1–16. doi: 10.1016/S0065-2296(02)37040-X ISBN 978-0-12-005937-9.
• Thomas, H; Stoddart, J. L. (1980). „Leaf Senescence“. Ročný prehľad fyziológie rastlín . 31: 83-111. doi: 10.1146/annurev.pp.31.060180.000503