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秋天的树叶为什么会变黄落下?

春来暑往,秋收冬藏。季节改变,植物变化,风景也大不同。文人墨客遇此情此景,往往借景抒情,表达心中的喜悦或苦闷。

从春天萌发的嫩黄芽儿,到夏天绿茵遮蔽、郁郁葱葱,再到秋风一吹吹黄了整棵树,最后到冬天从树枝飘落到地上,等待来年的春暖花开。

而秋天在暖温带阔叶林中,大面积且各式各样的叶子变化尤为特别。秋风吹过瞬间变成调色盘上的各种颜色。

据科学家研究发现,全球范围内有超过六百余种植物会参与这场秋季的变化,包括在北美的枫树,欧洲的乔木。每棵树木颜色变化不同,让整个森林构成一幅无边无际、色彩丰富的油画。

秋天的树叶为何会变色?

秋天在作家眼里就是第二个春天,每一片叶子都是一朵朵的花。叶子在秋天变色主要原因是由于日照、气温等因素影响了其内部的化学反应。

叶子作为树木最外的保护伞,这三分秋色更像是树木在秋天所作的缓兵之计。气温骤降,感受到漫长的低温,树木开始准备落叶。原本绿叶中大量的营养物质将被树木收回,特别是叶片中最为重要的叶绿素,还有树木中最为稀缺的氮。

这场大型且缓慢地“营养回收之旅”,在将叶绿素分解殆尽的同时,叶子的蛋白质也会回收三分之二。

叶绿素是植物在光合作用中产生的绿色色素,在植物中同样含有其他的一些色素。例如产生类胡萝卜素的橙色和产生花青素的红色、紫色。其中叶绿素和胡萝卜素一年四季都存在,而大部分的花青素只存在于夏末初秋。

这块秋天的调色板原本由叶绿素主导,而这次原本作为辅助的光合类胡萝卜素变成了调色盘的主角。从绿油油到黄灿灿的转变由此开始。

秋天的树叶为何会掉落?

叶子在树木中,主要功能是生产“食物”。植物和动物一样,需要消耗糖分来维持生理功能。只不过两者的方式存在差异动物靠的是吃,而植物靠的是光合作用。

叶子的掉落一般分为两种情况,一种是叶子已经死了。植物和动物一样也有生老病死,而另一种则是人为“意外”,比如路人把叶子摘了下来。死掉的叶子没有任何生理功能,只好掉落下归于尘土。

另一种是环境造成的,这种原因也是有两种情况:人为和自然环境。简而言之,人为是人造的东西,例如树木旁边的工厂或核电站事故。树叶会选择“遭受逆境时的主动落叶”来保护自己。自然环境原因则是最多的情况,秋冬天气温骤降无法进行生理活动,所以必须休眠。

众所周知,叶子在适宜的气候下可以通过光合作用吸收光能,把空气中的二氧化碳和水合成树木生长所需的有机物,同时释放氧气。但随着冷空气的袭击,秋天气温、雨水开始下降,日照时间开始变短,叶子的光合作用也起不到多大作用。

图注:植物中能量的流动情况

气温降低,茎有着加厚的树皮,根埋在泥土之下,而单薄的叶子只能“孤军作战”。即将来临的寒冷,也让这些原本为光合作用而生的叶片变得无所适从。

宽大的叶面能接收更多的阳光,相反遇到寒冷的天气就显得不那么抗寒,在气温低于零下时会面临冻伤的风险。

气温下降与降水的减少,直接让不简单地吸取水分环节“雪上加霜”。叶子上有许许多多的气孔,随着树木的呼吸损失其中大量的水分。

树叶迫不得已下只能舍弃这些叶子。

从“霜叶红于二月花”,到“化作春泥更护花”。落叶归根后,通过化学作用重新被根吸收,这也就是大自然的循环。但从科学的角度看,树叶不止在落下时奉献出了自己,在树枝上时已经奉献了自己的营养。

红色的叶子也是一种伪装

除了上面提到的植物内部的叶绿素外,秋叶的伪装也是为了在色彩上充当防虫的视觉信号。

秋季正是蚜虫转化越冬寄主之时,蚜虫“大部队”迁移至树上准备越冬。到来年春暖花开时,这些越冬的虫子会对植物造成毁灭性的打击。红色的叶子充当视觉上的防御功能,假装让叶子呈现不怎么健康的状态。

在大多数的昆虫眼里,红色的叶子是完全黑色的。巧合的是新叶也是红色,这些容易被啃食的幼叶依靠红色将自己保护起来。

除此之外,还有科学家提出一种假说。秋叶的颜色为了衬托果实,秋季是丰收的季节,大多数的果树在秋天结了果实,而同一颜色的树叶更能突出不同颜色的果实。既有利于鸟类等传播种子者的发现,又有利于果实的分布生长。

虽然这些都是假说,但唯一肯定的是树木在秋天的这场换装舞会绝不只是为了叶子凋落衰老。自然规律需顺从,自然界更多的生理与生态功能,等着你我去发现和探索。