Złoto i czerwień to najpiękniejsze kolory lasu
Przygotowując się do zimy nie tylko zwierzęta, ale również i drzewa przechodzą w stan spoczynku. W efekcie tego procesu pozbywają się organów odpowiedzialnych za metabolizm - liści. Zanim to jednak nastąpi las roztacza swoje wspaniałe jesienne barwy.
Jesień jest porą roku, przygotowującą zarówno rośliny jak i zwierzęta do nadchodzącej zimy. Jesienne migracje ptaków, zmiana futra ssaków czy zrzucanie liści przez drzewa to tylko niektóre ze zmian fenologicznych, wywołanych cyklicznością pór roku. Coraz krótsze dni stają się, bowiem bodźcem do zmian w przyrodzie, a ich efekt można obserwować w postaci wspaniałych barw liści.
Zjawisko reakcji roślin na zmiany w długości dnia i nocy to fotoperiodyzm. To dzięki niemu można cieszyć oczy żółtymi, czerwonymi czy pomarańczowymi barwami jesieni.
Jest to skutek uboczny wielu procesów, mających przygotować rośliny do przetrwania niekorzystnego okresu chłodów. Drzewa zrzucają liście, by zminimalizować funkcje życiowe i przejść w stan fizjologicznego spoczynku. Zupełnie jak zimujące, czyli zapadające w stan hibernacji zwierzęta.
Liście są odpowiedzialne za produkcję składników odżywczych i mineralnych oraz wymianę gazową, czyli oddychanie, są to procesy fotosyntezy i transpiracji.
Niezbędna do fotosyntezy energia słoneczna pochłaniana jest przez chlorofil, zielony barwnik. Woda zaś transportowana jest z korzeni do korony drzewa. Gdy nastaną ujemne temperatury woda, pod postacią kryształków lodu, staje się nieprzyswajalna, nie ma zatem potrzeby jej transportowania do liści. Tym samym liście stają się zbędne.
Dlatego, by nie doprowadzić do strat i zamarcia rośliny w niskich temperaturach, procesy te zostają wstrzymane. Chlorofil ulega rozkładowi, a wiele związków jak woda czy substancje odżywcze zostają z liści wycofane, gdy to nastanie drzewa mogą się ich pozbyć.
Ponadto przed nastaniem pierwszych mrozów drzewa szybko zatrzymują niektóre substancje w korzeniach. Należą do nich wartościowe skrobie i tłuszcze. W ten sposób rośliny tworzą swoisty magazyn, z którego czerpią składniki odżywcze przez kolejne miesiące. Cukry, związki mineralne jak azot, fosfor czy potas magazynowane są również w miękiszu łodyg.
W liściach pozostaje zaś tylko to, co dla roślin jest teraz zbędne: barwniki - żółte ksantofile, pomarańczowe karoteny i czerwone antocyjany. To one tworzą niezwykły spektakl jesiennych barw. Ich zmienna ilość i przewaga jednych nad drugimi decyduje o kolorach, przechodzących od brązu, czerwieni po złociste odcienie.
Warto pamiętać, że w okresie wegetacji, czyli np. wiosną i latem barwniki te również występują w liściach, wspomagając zielony chlorofil. Jednak jest on na tyle barwnikiem dominującym, że skrywa przed nami te wszystkie barwy. Stąd liście o tych porach roku są zielone.
Do dziś istnieje wiele hipotez powstania i znaczenia barwników. Jeden z najwybitniejszych biologów ewolucyjnych XX w. William D. Hamilton, w 2000 r. oznajmił, że jesienne kolory mają odstraszać szkodniki. Swoje badania oparł m.in. na obserwacji mszyc. Twierdził, iż drzewa, które przebarwiają się w październiku, wycofując składniki odżywcze są również najzdrowsze wiosną kolejnego roku. Przeciwko jego teorii były wysnuwane argumenty, że w tym czasie owady już nie żerują, więc przystosowanie to mijałoby się z celem.
Inna, nowsza hipoteza zakłada, że czerwone i żółte barwniki (karotenoidy, antocyjany) pełnią w jesiennych liściach taką samą funkcję jak kremy z filtrem. Odkryto, że są one nadal produkowane, mimo rozkładu i wycofywania chlorofilu, gdyż chroniąc roślinę przed nadmiernym promieniowaniem i w związku z tym zniszczeniem, pozwalają na całkowite odprowadzenie składników odżywczych.
Wyłapują nie tylko nadmierną ilość światła, ale i powstające wówczas szkodliwe dla komórek wolne rodniki tlenowe. Artykuł w „Trends in Ecology and Evolution" przedstawili na ten temat dwaj uczeni: Martin Schaefer i David Wilkinson. Dyskusja o przebarwianiu liści przeniosła się nawet na łamy „New York Timesa", gdyż nadal nie jest wyjaśnione, dlaczego jedne drzewa się przebarwiają, a inne nie.
uwielbiają dzieci, spacerujące po parkach oraz fotografowie. Trochę mniej przepadają za tym zjawiskiem właściciele samochodów czy dozorcy chodników. Nie mniej jest to typowe jesienne zjawisko.
A jakie uzasadnienie naukowe ma opadanie liści? W trakcie przebarwiania liści, w miejscu styku ogonka z pędem powstaje tkanka odcinająca. Przy tym procesie niemały udział ma niezwykły, gdyż jedyny gazowy hormon roślin - etylen. To hormon starzenia, odpowiedzialny również za dojrzewanie owoców. Używa się go również w chłodniach, transportując m.in. banany, tak by na sklepowe półki trafiły już dojrzałe.
Wytwarzanie etylenu zachodzi m.in. w starzejących się tkankach jesiennych liści. Działa on odwrotnie niż inny hormon produkowany w liściach, stymulujący wzrost roślin, auksyny. W miarę starzenia się liści auksyn ubywa, czego rezultatem jest zwiększona produkcja etylenu w strefie odcięcia. Powoduje to kolejne fizjologiczne zmiany.
Do dziś proces reakcji wywoływanych przez etylen nie jest do końca poznany. Strefa odcięcia składa się z cienkościennych komórek miękiszowych i różni się tym samym od otaczających ją pozostałych komórek (od strony łodygi tworzą ją komórki korka). Po rozpuszczeniu przez enzymy blaszki środkowej liść utrzymywany jest tylko na jednej wiązce przewodzącej.
Staje się podatny na siły grawitacji i po jakimś czasie odpada. Jednak nie wszystkie tak łatwo oderwać. U niektórych drzew np. u dębu i buka wiązka przewodząca jest bardziej wzmocniona, a przez to liść jest silniej związany z gałęzią i może pomimo obumarcia pozostać jeszcze na niej długi czas.
Inaczej procesy te przebiegają u drzew iglastych. Zredukowane liście - igły - pokryte są grubą warstwą skórki i substancji woskowej, zabezpieczając je przed niskimi temperaturami. Woda zaś jest z nich na okres zimy odprowadzana, by podczas mrozów nie doprowadzić do zamarznięcia i rozsadzenia igły. Dlatego drzewa iglaste, z wyjątkiem modrzewia, nie zrzucają igieł na okres zimy.
