赤、黄色、オレンジ…寒くなると緑の葉がなぜ違う色に変わるのでしょうか？最も美しい科学はここにあります

この記事の専門家：江晨坤、北京大学生命科学学院、博士

最近、国内の多くの地域で寒さ、雨、雪が観測されています。

初雪の到来とともに

各地に美しい景色がたくさんあります。

白い雪と色とりどりの葉がマッチする

この写真↓

雪が冬の象徴であるならば

そして、黄色いイチョウと燃えるような赤いカエデの葉

地面には落ち葉が散らばっている

秋だね

この美しい景色を楽しみながら、私は好奇心を抱かずにはいられません

植物の葉はなぜ春と夏に緑色なのでしょうか？

寒くなると色が変わります。

それからまた落ちたんですか？

この背後にある謎を理解しに来てください

ほとんどの植物の葉はなぜ緑色なのでしょうか?

ほとんどの動物とは異なり、「動き回らない」植物は、空間的な位置を素早く変えて食物を見つけることができません。植物は成長や発達などの生命活動のためのエネルギーを得るために、太陽からの光エネルギーを利用する必要があります。光エネルギーを植物が利用できるエネルギーに変換するこのプロセスを光合成と呼びます。

光エネルギーを捕らえることは光合成の第一歩です。植物が光エネルギーを捕らえるために使用する「ツール」は、可視光を吸収する色素です。これらの色素は主に植物の葉に含まれており、次の 2 つのカテゴリに分けられます。

少量含まれる黄色からオレンジ色のカロテノイド。

多く含まれるクロロフィルは、光合成中の光捕捉の「主役」です。

クロロフィルは主に青紫色光と赤橙色光を吸収しますが、緑色光は吸収されません。太陽光の緑色の光は葉に反射されるか、葉を透過するため、ほとんどの葉は緑色に見えます。

葉も「老化」するのでしょうか?

「車を止めて座って、夕方のカエデ林を楽しむ」

「山々は赤く染まり、森も赤く染まる」

秋は私の国の北部では一年で最も色彩豊かな季節です。花が咲く春、木陰の夏、雪が降る冬とは異なり、北部の秋は緑の葉が徐々に色づき、最も色彩が豊かです。植物の色の変化の過程は一瞬です。北風が吹くと、色づいた葉はやがて風に舞い、やがて地面に落ちてしまいます。

葉の変色や落葉は、人間の白髪や抜け毛に似ているのでしょうか?

そうです、個々の生物は老化し、葉も老化の過程を経ます。

秋の低温や日照時間の短縮などの特定の環境要因の誘導により、一部の植物の葉は自己調節と老化を起こし、一連の生理学的および生化学的変化を伴います。

その視覚的な現れは、色の変化と葉の落下です。「老化と衰退」は葉が辿らなければならない運命です。植物の葉は色が変わった後、最終的に植物体から落ちて、そのライフサイクルを完了します。

緑の葉の色が変わりますが、なぜ色が違うのでしょうか?

葉の色の変化は、色素の種類と含有量の変化に関係しています。葉の老化の過程で、一部の色素は徐々に減少し、一方で新しい色素が合成されるため、葉は緑色から他の色に変化します。

葉の老化過程では、光を集めるクロロフィルの含有量が減少し、葉の緑色が徐々に薄れていきます。この過程でカロテノイドも失われますが、一部のカロテノイドは葉に残り、一部の葉が黄色く見えるようになります。

Populus tomentosa などの一部の植物では、葉が落ちる前にクロロフィルが完全に失われず、葉が薄緑色または黄緑色に見えることがあります。

一部の植物の葉が落ちる前に赤くなるのは、葉がアントシアニン（別名アントシアニン）と呼ばれる赤紫色の色素を合成するためです。アントシアニンを含む葉にクロロフィルが残っていると、葉は茶色く見えます。葉にアントシアニンやカロテノイドが含まれていると、オレンジ色に見えます。

いくつかの研究では、アントシアニンが抗酸化物質として作用し、植物が逆境に抵抗するのを助ける可能性があることが示唆されています。あるいは、植物が鳥を引き寄せて果実や種子を広め、繁殖を促進するのを助けるかもしれません。他の研究では、アントシアニンは「日焼け止め」として機能し、クロロフィルが分解された後の葉を日光によるダメージから守ると示唆されている。

ツツジ科のスノキ属の植物のように、葉の色の変化が同期する植物もあります。他の植物では、イチョウやカエデなど、葉の色の変化は個体や位置によって不均一であり、一枚の葉の上でも不均一です。

葉が赤くなる植物はどれですか?

中国における代表的な「紅葉植物」としては、ウルシ科のコティヌス・コギグリア、カセキ科のイロハモミジ、トウダイグサ科のサピウム・セビフェルム、ブドウ科のナツメグサ・クインケフォリア、モクセイ科のリクイダンバル・フォルモサナなどが挙げられる。

変色した葉はなぜ落ちるのでしょうか？

通常の状況では、植物は脱落によっていくつかの弱い器官を排除しますが、これは自己調節の手段です。干ばつ、洪水、栄養の不均衡などの特定の状況下では、葉が早期に落ちてしまいます。秋に葉を落とすことで、植物は冬の間のエネルギーと水分の損失を最小限に抑えることができます。

剥がれる前にはクロロフィルだけでなく、タンパク質なども分解されてしまいます。これらの分解された物質は依然として「非常に栄養価が高い」ため、植物の体内に再吸収されます。その後、葉柄の基部にあるいくつかの細胞は細胞壁の分解を受け、細胞分離が起こります。外力の作用により、葉は落ちてしまいます。

多年草はすべて葉を落とすのでしょうか?

はい。季節によって葉が老化し、落葉する上記の多年生植物は落葉植物と呼ばれます。マツ科のカラマツ類やスズカケ科のプラタナス類など、そのほとんどは温帯や寒帯の地域に生育します。

もう一つの種類の植物は常緑植物と呼ばれます。落葉植物とは異なり、葉の老化プロセスは非同期であり、冬の間枯れない松や中国南部のほとんどの多年生植物のように、一定期間内に一部の葉だけが老化して落ちます。

熱帯または亜熱帯地域で生育する特殊な種類の植物もありますが、非常に短い期間で葉が落ちて新しい葉が成長します。これらは、クワ科イチジク属のガジュマルなどのように、半落葉植物または半常緑植物と呼ばれます。

落葉樹は寒い冬には寂しいですが

心配しないで