為什麼秋天的葉子有的變黃,有的變紅?

圖1:秋色

圖1:秋色

(圖片來源:作者提供)

秋天,是暖色調的。秋風吹得一座座山丘層林盡染,成熟的果實透出誘人的色彩,田裡的莊稼也已遍地金黃。大自然大筆一揮,在大地上描繪出秋天的色彩,帶給人們溫暖和喜悅。

圖2:稻田秋景

圖2:稻田秋景

(圖片來源:作者提供)

秋之色彩,既有春夏傳承的翠綠,也會呈現出碩果深秋的金黃,在綠與黃的鋪墊下,最終會變幻成火一樣的紅,頗為動人。

Part.1

觀葉知秋,變色與落葉皆是植物的生存之道

圖3:南京中山植物園航拍秋景

圖3:南京中山植物園航拍秋景

(圖片來源:南京中山植物園)

植物葉片顏色,是隨季節而變化的。秋風起兮白雲飛,草木黃落兮雁南歸。秋日的來臨也預示著植物開啟換裝之旅,這其中又以落葉闊葉林變幻得更為猛烈。蕭蕭梧葉送寒聲,秋季不僅帶來了冷空氣,秋日的白晝時長也減少了,植物經過億萬年的演化,為了適應環境的變化,早已進化出屬於自己的生存策略。

圖4-5:臭椿樹上的爬山虎
圖4-5:臭椿樹上的爬山虎

圖4-5:臭椿樹上的爬山虎

(圖片來源:作者提供)

植物在秋季變色落葉,也是在寒冬來臨前,應對不利環境因素而採取的措施。植物在秋季生長變緩,此刻無論是光照和溫度,還是它們從土壤中獲取的養分和水分都有所降低。所以植物通過一系列生理反應,使葉片逐漸變色脫落,從而有效減少水分的蒸發,降低植株營養的消耗,保持植株體內的水分和營養平衡,還會把獲取的養分儲存在葉芽、花芽或根系等部位,從而應對乾燥寒冷的冬季。

圖6:航拍秋景

圖6:航拍秋景

(圖片來源:作者提供)

圖7:南京中山植物園紫薇路秋景

圖7:南京中山植物園紫薇路秋景

(圖片來源:南京中山植物園)

在這過程中,植株為減少水分和營養向葉片傳輸,體內脫落酸等物質發生變化,在葉柄基部形成隔離層,使葉片從枝條上脫落,從而保證植物度過冬季。這裡需要注意,葉子脫落是植物的選擇,而不是風的誘惑,風最多也就算是順水推舟。換句話說,葉子脫落是因為樹不挽留而不是因為風的吹求。落回大地的葉片,會化作春泥更護花,尤其是葉片中的氮,自然降解後便會作為植物生長的養分來源。

圖8:南京中山植物園紅楓崗秋景

圖8:南京中山植物園紅楓崗秋景

(圖片來源:南京中山植物園)

植物在秋天變色落葉是正常的生理現象,待到來年春日還會萌發新綠,共同見證山花燦漫之美。

圖9:粉黛亂子草

圖9:粉黛亂子草

(圖片來源:作者提供)

當植物遭遇病蟲害時,葉片的枯黃和凋落就不正常了,凋落的葉片不分老葉新葉,凋落季節也沒有規律,通常凋落的葉片還伴有卷枯和病斑,此時我們所要做的就是儘快把帶病枝葉清走並妥善處理,防止病害枝葉影響植株的生長,同時也可防止病害枝葉上的蟲卵帶來新的危害。

圖10:楓香樹

圖10:楓香樹

(圖片來源:作者提供)

當然,不正常的高溫乾旱和寒冷天氣,也會使植物提前變色和片脫落,甚至會引起植物生理失衡,造成植株死亡。

圖11:南京中山植物園松柏園

圖11:南京中山植物園松柏園

(圖片來源:南京中山植物園)

隨著全球變暖,人們曾一度認為,植物的光合作用會加強,可以吸收更多的CO2來提高固碳量。而最新的研究表明:植物生長雖受環境影響,但每年的固碳量是一定的。植物經過長期的演化,有著屬於自己的落葉機制。

圖12:南京中山植物園松柏園航拍

圖12:南京中山植物園松柏園航拍

(圖片來源:南京中山植物園)

此外,如果植物進行非正常的光合作用,那麼它們的生長發育可能會受到影響。如種植在路燈下的農作物,白天和大田的作物一樣正常生長。晚上路燈亮起後,燈下的這些作物還要繼續進行光合作用。當大田的作物植株慢慢變黃、果實開始成熟時,路燈下的植物卻還是枝繁葉茂,毫無開花結果之意。當冬季來臨,這些植物的光合作用還在持續,葉片也在不斷蒸騰水分,然而根系的活力已經降低,已無法獲取足夠的養分和水分,最終會造成植株枯萎或死亡,這顯然對植物的生存是不利的。

Part.2

生境不同,葉片變色規律亦有不同

圖13:銀杏

圖13:銀杏

(圖片來源:作者提供)

我們所處的星球,按氣候不同可簡單分為熱帶、溫帶和寒帶,不同的氣候帶形成不同的植物類群。

圖14:血皮槭

圖14:血皮槭

(圖片來源:作者提供)

熱帶地區有許多四季常綠的樹木,四季變幻中,這些植物的老葉會持續地少量地脫落,新葉也會在適宜的環境中長成,始終維持著一片綠意。也有不同的,如木棉的葉子在冬季會變黃後逐步脫落,待來年春天葉子尚未萌發之時,綻放出滿樹繁花,是典型的先花後葉植物。

圖15:美麗異木棉

圖15:美麗異木棉

(圖片來源:作者提供)

在寒帶地區,不是所有植物都可經受住嚴寒的考驗,在這裡分佈的樹種多數會在寒冬到來前,捨去滿樹的葉片,而一些松柏類植物則可以在風雪中駐守,四季常青。

圖16-17:新疆針葉林
圖16-17:新疆針葉林

圖16-17:新疆針葉林

(圖片來源:作者提供)

神奇的是,它們的葉片不是每年都會更新,有些物種的葉片從長出到凋落要經歷多年的風霜洗禮。

圖18:雪松

圖18:雪松

(圖片來源:作者提供)

同樣是松柏科植物,在秋季也會有許多松柏會從蒼翠變為金黃,最後鋪滿大地,如落羽杉、水杉、池杉和金錢松等。有時,它們生活在水岸邊,迎著秋日的餘暉,映襯在湖中的倒影隨碧波而晃動,一眼望去,動人的秋景撲面而來。

圖19:金錢松

圖19:金錢松

(圖片來源:作者提供)

在溫帶地區,有許多秋季變色植物,如北方的黃櫨和火炬樹,南方的楓香、鵝掌楸(馬褂木)和烏桕,抑或南北普植的銀杏、爬山虎(地錦)和懸鈴木,在「多彩」的秋季,美不勝收。

圖20:鵝掌楸(馬褂木)

圖20:鵝掌楸(馬褂木)

(圖片來源:作者提供)

當然,溫帶也有很多常綠植物,如樟(香樟),茶、木樨(桂花)、廣玉蘭、山茶和雪松等,它們也都有著各自的生存法則。

圖21-22:烏桕
圖21-22:烏桕

圖21-22:烏桕

(圖片來源:作者提供)

到過南京的朋友可能會聽過這種說法:「沒有一隻鴨子可以遊過長江。」趣說南京人對鴨子的喜愛。

圖23:香樟

圖23:香樟

(圖片來源:作者提供)

在植物界有種相似的說法叫:「香樟不過江」。香樟是原產南方及西南各省區常綠喬木,但它怕冷,移植到北方後即使不被凍死也是奄奄一息,我們所能見到正常生長的香樟樹,最北大概種植在徐州街道兩側,再往北就很難見到其大量種植了。《晏子春秋》有云:「橘生淮南則為橘,生於淮北則為枳,葉徒相似,其實味不同。所以然者何?水土異也。」古人雖是拿橘樹作比喻,但仍可看出在春秋時期,古人已注意到植物會因生境不同而有所變化

圖24:香樟新老葉同框

圖24:香樟新老葉同框

(圖片來源:作者提供)

香樟樹作為常綠植物,一年四季蓊鬱蔥蔥,如果細心觀察,香樟的葉片也會在特定季節變色脫落。特別的是,這是在香樟花開的春季。此時,伴隨著香樟特有的芳香,它的老葉會隨著新葉的萌發生長,逐漸變紅,一陣春風吹過,片片紅葉隨風舞動,簌簌而下,鋪出一地紅毯。

圖25:香樟新老葉同框

圖25:香樟新老葉同框

(圖片來源:作者提供)

香樟的葉片,也在春風細雨裡,完成了葉片的更迭,它們的新葉薄如蟬翼,或嫩綠,或嫩黃,有時還會是淡淡的紅。古人曾用「讓新謝落猶含苾,藻彩鋪園疊錦茵」的詩句,描述香樟老葉凋落時的美與芳香。此刻,若我們撿起一片落葉,在指尖揉捏,香樟葉所散發的清香也會彌留在指尖,沁人心脾。

Part.3

究其根源,葉片是怎麼實現「變色自由」的?

圖26:香樟脫落的老葉

圖26:香樟脫落的老葉

(圖片來源:作者提供)

植物葉片的變色過程,實則是葉片內色素等成分不斷變化的過程。以秋落葉植物為例,隨著植株光合作用減弱,它們獲取的養分也在逐漸減少,此刻葉片內的葉綠素就會逐漸分解,化作營養物質回饋給植株。隨著葉綠素的降解,葉片內的葉綠素也就不再佔據優勢,相對穩定的葉黃素和胡蘿蔔素則會接過調色盤,調配出葉片的黃色和橙色。

圖27:南京中山植物園航拍秋景

圖27:南京中山植物園航拍秋景

(圖片來源:南京中山植物園)

在葉片的變色過程中,最壯麗的是紅色。毛澤東在《沁園春·長沙》中寫道:「看萬山紅遍,層林盡染;漫江碧透,百舸爭流。」紅遍的山林是另一種色素在充當調色盤的主角,它便是植物在應對秋季環境脅迫過程中生成的花青素

圖28:南京中山植物園航拍秋景

圖28:南京中山植物園航拍秋景

(圖片來源:南京中山植物園)

花青素是植物中廣泛存在的水溶性色素,各色水果和花卉所呈現的色彩多數也與花青素有關。隨著秋季溫度下降、晝夜溫差增大及日照時長縮短等不利因素,葉片內可溶性糖和花青素含量增多。此時,花青素在葉片內酸性環境下顯紅色,且花青素的含量越高,葉片紅得也就越豔麗。

圖29:黃連木

圖29:黃連木

(圖片來源:作者提供)

植物內成分複雜多變,還有一種可以改變葉片顏色的物質,它便是單寧在單寧的作用下,有時植物的葉片會呈棕褐色。有趣的是,單寧不但可以改變葉色,還可以提高植物的抗性,直接食用富含單寧的葉片或果實非常苦澀,這樣就可以有效抵禦鳥類或動物的取食,同時防禦病蟲的侵害。

圖30:懸鈴木落葉

圖30:懸鈴木落葉

(圖片來源:作者提供)

在多數情況下,葉片中含量最高的是葉綠素,此時葉片呈現出綠色。當遭遇逆境時,葉片內的葉綠色會逐漸分解,花青素慢慢生成,再加上葉黃素和胡蘿蔔素的共同參與,植物的葉片也就從綠色,逐漸向黃色、橙色、橙紅到深紅變化,成就層林盡染下的五彩斑斕。

圖31:層林盡染

圖31:層林盡染

(圖片來源:作者提供)

還有一種情況,同一種植物在同一片區域會呈現出不同的色彩,如南京中山植物園燕雀湖畔的月牙堤上,種了許多烏桕樹。每年十月中下旬,在月牙堤中間的兩棵大烏桕樹總是最先變紅,其他烏桕次第變色,這應該是它們各自的生長狀況和所處的小環境不同造成的。

造成的

圖32:南京中山植物園月牙堤航拍初秋景觀

(圖片來源:南京中山植物園)

所以說,植物葉片的變色與諸多因素有關,日照、溫度、空氣溼度、晝夜溫差、土壤環境及生長狀況等,都會影響葉片變色過程。

在這寒風漸起的秋日裡,植物用自己的方式,為我們獻上了最靜謐的溫暖和浪漫。

編輯:孫晨宇

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