Kāpēc lapas rudenī maina krāsu?

Lapu pigmenti maina krāsu rudens lapās

Šī kļava parāda skaistas rudens krāsas izmaiņas. Noppawat Tom Charoensinphon / Getty Images

Kāpēc lapas rudenī maina krāsu? Kad lapas izskatās zaļas, tas ir tāpēc, ka tajās ir daudz hlorofils . Aktīvā lapā ir tik daudz hlorofila, ka zaļais maskē citus pigmenta krāsas . Gaisma regulē hlorofila veidošanos, tāpēc, rudens dienām kļūstot īsākām, tiek ražots mazāk hlorofila. Hlorofila sadalīšanās ātrums paliek nemainīgs, tāpēc no lapām sāk izbalēt zaļā krāsa.

Tajā pašā laikā, straujš cukurs koncentrācija izraisa palielinātu antocianīna pigmentu veidošanos. Lapas, kas satur galvenokārt antocianīnus, izskatīsies sarkanas. Karotinoīdi ir vēl viena pigmentu klase, kas atrodama dažās lapās. Karotinoīdu ražošana nav atkarīga no gaismas, tāpēc to līmeni nesamazina saīsinātas dienas. Karotinoīdi var būt oranži, dzelteni vai sarkani, taču lielākā daļa šo pigmentu lapās ir dzelteni. Lapas, kurās ir liels daudzums gan antocianīnu, gan karotinoīdu, izskatīsies oranžas.

Lapas ar karotinoīdiem, bet maz vai nemaz nav antocianīna, izskatīsies dzeltenas. Ja šo pigmentu nav, lapu krāsu var ietekmēt arī citas augu ķīmiskās vielas. Kā piemēru var minēt tanīnus, kas ir atbildīgi par dažu ozola lapu brūnganu krāsu.

Temperatūra ietekmē ķīmisko reakciju ātrums , ieskaitot tos, kas atrodas lapās, tāpēc tam ir nozīme lapu krāsā. Tomēr galvenokārt gaismas līmenis ir atbildīgs par rudens lapotnes krāsām. Spilgtāko krāsu displejiem ir nepieciešamas saulainas rudens dienas, jo antocianīniem ir nepieciešama gaisma. Apmākušās dienas radīs vairāk dzeltenas un brūnas krāsas.

Lapu pigmenti un to krāsas

Sīkāk apskatīsim lapu pigmentu struktūru un funkcijas. Kā jau teicu, lapas krāsa reti rodas no viena pigmenta, bet gan no dažādu augu ražotu pigmentu mijiedarbības. Galvenās pigmentu klases, kas ir atbildīgas par lapu krāsu, ir porfirīni, karotinoīdi un flavonoīdi. Krāsa, ko mēs uztveram, ir atkarīga no esošo pigmentu daudzuma un veida. Ķīmiskā mijiedarbība augā, īpaši reaģējot uz skābumu (pH), ietekmē arī lapu krāsu.

Pigmenta klase	Savienojuma veids	Krāsas
Porfirīns	hlorofils	zaļš
Karotinoīds	karotīns un likopēns ksantofils	dzeltena, oranža, sarkana dzeltens
Flavonoīds	flavoniem flavonols antocianīns	dzeltens dzeltens sarkana, zila, violeta, fuksīna

Porfirīniem ir gredzenveida struktūra. Primārais porfirīns lapās ir zaļš pigments, ko sauc par hlorofilu. Pastāv dažādas hlorofila ķīmiskās formas (t.i., hlorofils a un hlorofils b ), kas ir atbildīgi par ogļhidrātu sintēzi augā. Hlorofils tiek ražots, reaģējot uz saules gaismu. Mainoties gadalaikiem un samazinoties saules gaismas daudzumam, tiek ražots mazāk hlorofila, un lapas izskatās mazāk zaļas. Hlorofils tiek sadalīts vienkāršākos savienojumos ar nemainīgu ātrumu, tāpēc zaļā lapu krāsa pakāpeniski izbalēs, jo hlorofila ražošana palēninās vai apstājas.

Karotinoīdi ir terpēni izgatavots no izoprēna apakšvienībām. Lapās atrodamo karotinoīdu piemēri ietverlikopēns, kas ir sarkans, un ksantofilu, kas ir dzeltens. Gaisma nav nepieciešama, lai augs ražotu karotinoīdus, tāpēc šie pigmenti vienmēr atrodas dzīvā augā. Arī karotinoīdi sadalās ļoti lēni, salīdzinot ar hlorofilu.

Flavonoīdi satur difenilpropēna apakšvienību. Flavonoīdu piemēri ir flavons un flavols, kas ir dzelteni, un antocianīni, kas atkarībā no pH var būt sarkani, zili vai purpursarkani.

Antocianīni, piemēram, cianidīns, nodrošina dabisku sauļošanās līdzekli augiem. Tā kā antocianīna molekulārā struktūra ietver cukuru, šīs klases pigmentu ražošana ir atkarīga no tā pieejamības. ogļhidrāti auga ietvaros. Antocianīns krāsa mainās līdz ar pH , tāpēc augsnes skābums ietekmē lapu krāsu. Antocianīns ir sarkans, ja pH ir mazāks par 3, violets, ja pH ir aptuveni 7-8, un zils, ja pH ir lielāks par 11. Antocianīna ražošanai ir nepieciešama arī gaisma, tāpēc ir nepieciešamas vairākas saulainas dienas pēc kārtas, lai izveidotu spilgti sarkanus un purpursarkanus toņus.

Avoti

• Arčeti, Marko; Dērings, Tomass F.; Hagens, Snorre B.; Hjūzs, Nikola M.; Āda, Saimons R.; Lī, Deivids V.; Ļevs Jaduns, Simča; Manetas, Yiannis; Ougham, Helen J. (2011). “Rudens krāsu evolūcijas atšķetināšana: starpdisciplināra pieeja”. Ekoloģijas un evolūcijas tendences . 24 (3): 166–73. doi: 10.1016/j.tree.2008.10.006
• Hortenšteiners, S. (2006). 'Hlorofila noārdīšanās novecošanās laikā'. Ikgadējais augu bioloģijas pārskats . 57: 55–77. doi: 10.1146/annurev.arplant.57.032905.105212
• Lī, D; Gould, K (2002). 'Antocianīni lapās un citos veģetatīvos orgānos: ievads.' Botānisko pētījumu sasniegumi . 37: 1–16. doi: 10.1016/S0065-2296(02)37040-X ISBN 978-0-12-005937-9.
• Tomass, H; Stoddart, J L (1980). 'Lapu novecošanās'. Ikgadējais augu fizioloģijas pārskats . 31: 83–111. doi: 10.1146/annurev.pp.31.060180.000503