加载中…秋叶会什么会变成红色？
(2013-06-24 22:43:17)
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秋叶树叶秋叶会什么会变成红色科学家杂谈 |
分类： 杂谈 |
秋叶是怎么变色的，答案似乎很简单：叶子的叶绿体里含有两类色素———类胡萝卜素和叶绿素，都是叶子进行光合作用所需的。平时，叶绿素的颜色盖过了类胡萝卜素的黄色，叶子呈现绿色。树木落叶前夕，叶绿素逐渐被分解，于是类胡萝卜素的颜色就显现出来，叶子变黄。如果叶子中还含有红色的花色苷，那么它就会变红。
可是，为什么有的树叶子变黄，有的却变红呢？这个问题就不好回答了。科学家发现，红叶中的花色苷并不是一直存在的，而是在落叶前才合成出来的。花色苷的合成是一个很复杂的过程，需要好几种酶的参与。辛辛苦苦合成出来的花色苷，用不了多久就会随着凋落的秋叶离树枝而去。这简直就是一种浪费行为。所以科学家们猜测红叶的红色一定对树木有什么重要意义。
美国动物学家斯代尔斯（E.W.Stiles）第一个试图回答这个问题。他认为叶子变红是为了吸引鸟类来传播种子。这些植物的果实往往不起眼，很难被鸟类从很远的距离看到，但它们一旦披上“红装”，马上就变成了最耀眼的明星。斯代尔斯认为美国东部森林中的毒漆藤、五叶地锦、檫木等植物都是靠这种办法传播后代的。但对其他大多数秋叶植物来说，这个假说是不成立的。
之后，另一些科学家给出了另一个答案：秋叶中的黄、红色素可以吸收多余的光，起到掩护的作用。原来，树木是不会白白让老叶中的养分损失掉的，会千方百计将其回收。回收养分需要能量，这能量是来自老叶的光合作用。可是，光合作用需要在适宜的光强度下进行，过强的光反而会抑制光合作用，而且在深秋的低温环境下，叶片对强光更为敏感。黄叶中的类胡萝卜素之所以没有像叶绿素那样被回收利用，就是为了留下来起遮蔽强光的作用。但是，类胡萝卜素吸光的效率很低，于是一些树种转而依靠花色苷来增强掩护力量。尽管合成花色苷需要消耗一部分养分和能量，但只要能够保证更多的养分安然撤回植物体内，这还是值得的。
这个解释看来很合理，但是它却不能说服英国著名生物学家汉密尔顿（W.D. Hamilton）。他提出了一个有趣的假说：秋叶变色是为了威慑蚜虫。蚜虫每年深秋会迁飞到这些树上产卵。为了保护自己，一些“体格强壮”的树就会让叶子的秋色变得格外鲜艳，这是在给蚜虫警告：“我既然健壮得足以浪费养分和能量合成这么多色素，就能合成更多的化学物质毒死你！”而蚜虫在识别出这种信号之后，也会知趣地远离这些叶色鲜亮的树，去危害那些没法让叶色鲜亮起来的弱树。这种进化机制，就是所谓的“累赘原理”。
两派人马相互反驳，谁也说服不了谁。最后，他们发现与其争论，不如携手解决这个有趣的问题。2008年3月，两派在牛津召开会议。也许我们可以乐观地相信，秋叶变红的“终极”原因，将会在不久的将来得到完全的揭示吧。
可是，为什么有的树叶子变黄，有的却变红呢？这个问题就不好回答了。科学家发现，红叶中的花色苷并不是一直存在的，而是在落叶前才合成出来的。花色苷的合成是一个很复杂的过程，需要好几种酶的参与。辛辛苦苦合成出来的花色苷，用不了多久就会随着凋落的秋叶离树枝而去。这简直就是一种浪费行为。所以科学家们猜测红叶的红色一定对树木有什么重要意义。
美国动物学家斯代尔斯（E.W.Stiles）第一个试图回答这个问题。他认为叶子变红是为了吸引鸟类来传播种子。这些植物的果实往往不起眼，很难被鸟类从很远的距离看到，但它们一旦披上“红装”，马上就变成了最耀眼的明星。斯代尔斯认为美国东部森林中的毒漆藤、五叶地锦、檫木等植物都是靠这种办法传播后代的。但对其他大多数秋叶植物来说，这个假说是不成立的。
之后，另一些科学家给出了另一个答案：秋叶中的黄、红色素可以吸收多余的光，起到掩护的作用。原来，树木是不会白白让老叶中的养分损失掉的，会千方百计将其回收。回收养分需要能量，这能量是来自老叶的光合作用。可是，光合作用需要在适宜的光强度下进行，过强的光反而会抑制光合作用，而且在深秋的低温环境下，叶片对强光更为敏感。黄叶中的类胡萝卜素之所以没有像叶绿素那样被回收利用，就是为了留下来起遮蔽强光的作用。但是，类胡萝卜素吸光的效率很低，于是一些树种转而依靠花色苷来增强掩护力量。尽管合成花色苷需要消耗一部分养分和能量，但只要能够保证更多的养分安然撤回植物体内，这还是值得的。
这个解释看来很合理，但是它却不能说服英国著名生物学家汉密尔顿（W.D. Hamilton）。他提出了一个有趣的假说：秋叶变色是为了威慑蚜虫。蚜虫每年深秋会迁飞到这些树上产卵。为了保护自己，一些“体格强壮”的树就会让叶子的秋色变得格外鲜艳，这是在给蚜虫警告：“我既然健壮得足以浪费养分和能量合成这么多色素，就能合成更多的化学物质毒死你！”而蚜虫在识别出这种信号之后，也会知趣地远离这些叶色鲜亮的树，去危害那些没法让叶色鲜亮起来的弱树。这种进化机制，就是所谓的“累赘原理”。
两派人马相互反驳，谁也说服不了谁。最后，他们发现与其争论，不如携手解决这个有趣的问题。2008年3月，两派在牛津召开会议。也许我们可以乐观地相信，秋叶变红的“终极”原因，将会在不久的将来得到完全的揭示吧。
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