美國地質(zhì)學(xué)會年會報(bào)告：秋葉為什么這樣紅之謎
2007-11-12 18:12:50 來源：科學(xué)網(wǎng) 瀏覽次數(shù)：
秋天，大自然隆重?fù)Q妝，樹葉從綠色變成了黃色或火焰般的紅色，為什么會這樣呢？美國北卡羅萊納大學(xué)的研究生Emily Habinck試圖回答這個(gè)問題：因?yàn)榧t色的樹葉能夠從周圍的環(huán)境和土壤中汲取盡可能多的營養(yǎng)，為樹木迎接冬天的來臨作準(zhǔn)備。
在北卡羅萊納州夏洛特的自然保護(hù)區(qū)，Habinck對楓香樹和紅槭樹進(jìn)行了仔細(xì)觀察。她發(fā)現(xiàn)與漫灘區(qū)的環(huán)境相比，在丘陵地帶，土壤營養(yǎng)越少，樹葉越紅。她解釋說，丘陵地帶的土壤所含營養(yǎng)成分低，樹葉因此就紅得更鮮艷，而在漫灘區(qū)，土壤富含營養(yǎng)，樹葉在秋天里變成黃色。“簡而言之：葉子越紅，它所循環(huán)傳送的營養(yǎng)就越多。”
在秋天，樹葉色彩斑斕，滿山紅葉似彩霞，但是認(rèn)識大自然這一變化的機(jī)制并不是一件容易的事，特別是深秋里的樹葉為什么會越來越紅。當(dāng)秋天來臨時(shí)，樹木開始分解葉子里的葉綠素，并將其中所含營養(yǎng)分配進(jìn)樹干和樹根，這樣就能讓樹木渡過嚴(yán)寒的冬天。部分樹木的葉子在秋天里變成黃色，這是因?yàn)槿~綠素的分解讓黃色的類胡蘿卜素暴露出來。但葉子的紅色卻來自一種名為花青素的色素，這種色素在秋天會變得很活躍。
為什么樹木在季節(jié)轉(zhuǎn)換時(shí)會以這種方式汲取能量呢？科學(xué)家們對此有不同的觀點(diǎn)。部分研究人員推測，這些色素就像是抗氧化劑，幫助樹木抵御艱難困境。其他人則說，這有助于吸引鳥兒摘取樹上的果實(shí)，或者是增加葉子的溫度，幫助樹木渡過寒冬。
也有科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，如果某個(gè)秋天光照特別好且溫度很低，那么樹葉會變得更紅。美國蒙大拿州立大學(xué)的植物生理學(xué)家William Hoch在2001年就曾提出，色素相當(dāng)于樹木的防曬霜，讓葉子在樹上停留的時(shí)間更長一些，這樣樹木就能從葉子中獲取更多的營養(yǎng)。當(dāng)葉綠素被分解后，光合作用就變得更為困難，葉子更容易受到太陽的灼傷，受損的葉子很快就從樹上墜落，樹也失去了營養(yǎng)供應(yīng)。
Hoch做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，他培育了一種不能生產(chǎn)花青素的變異樹木。當(dāng)將這些樹置入明亮而寒冷的高壓力環(huán)境中后，葉子在還是綠色時(shí)就紛紛墜落了，表明這種變異的樹為冬天儲備營養(yǎng)的效率更低。因此他推測，生活在貧瘠土壤中的樹木會產(chǎn)生更多的花青素，保護(hù)葉子不會過早墜落，從而讓樹木得以從葉子中吸收更多的營養(yǎng)，以備冬天來臨時(shí)使用。
專家們認(rèn)為，Habinck對樹木的研究與Hoch的假設(shè)相一致。Habinck說，花青素的出現(xiàn)實(shí)際上是一種功能，因?yàn)闃湫枰嗟哪芰俊１笨_萊納大學(xué)地球科學(xué)系的助理教授、土壤學(xué)家Martha Eppes是Habinck的導(dǎo)師，他說：“我們在秋天看到的彩虹般美麗的顏色不是大自然對人類的取悅，而是樹木為生存付出的努力。”
Eppes打算繼續(xù)這項(xiàng)研究，他計(jì)劃通過衛(wèi)星數(shù)據(jù)，進(jìn)一步了解在更大范圍內(nèi)樹葉顏色與土壤類型的廣泛相關(guān)性。
據(jù)《自然》雜志在線新聞報(bào)道，10月29日，在科羅拉多州丹佛市召開的美國地質(zhì)學(xué)會年會上，Habinck報(bào)告了自己的最新發(fā)現(xiàn)。她說，土壤的質(zhì)量越差，樹木就要花更多工夫從葉子中獲取營養(yǎng)，樹葉因此就越紅。
在北卡羅萊納州夏洛特的自然保護(hù)區(qū)，Habinck對楓香樹和紅槭樹進(jìn)行了仔細(xì)觀察。她發(fā)現(xiàn)與漫灘區(qū)的環(huán)境相比，在丘陵地帶，土壤營養(yǎng)越少，樹葉越紅。她解釋說，丘陵地帶的土壤所含營養(yǎng)成分低，樹葉因此就紅得更鮮艷，而在漫灘區(qū)，土壤富含營養(yǎng)，樹葉在秋天里變成黃色。“簡而言之：葉子越紅，它所循環(huán)傳送的營養(yǎng)就越多。”
在秋天，樹葉色彩斑斕，滿山紅葉似彩霞，但是認(rèn)識大自然這一變化的機(jī)制并不是一件容易的事，特別是深秋里的樹葉為什么會越來越紅。當(dāng)秋天來臨時(shí)，樹木開始分解葉子里的葉綠素，并將其中所含營養(yǎng)分配進(jìn)樹干和樹根，這樣就能讓樹木渡過嚴(yán)寒的冬天。部分樹木的葉子在秋天里變成黃色，這是因?yàn)槿~綠素的分解讓黃色的類胡蘿卜素暴露出來。但葉子的紅色卻來自一種名為花青素的色素，這種色素在秋天會變得很活躍。
為什么樹木在季節(jié)轉(zhuǎn)換時(shí)會以這種方式汲取能量呢？科學(xué)家們對此有不同的觀點(diǎn)。部分研究人員推測，這些色素就像是抗氧化劑，幫助樹木抵御艱難困境。其他人則說，這有助于吸引鳥兒摘取樹上的果實(shí)，或者是增加葉子的溫度，幫助樹木渡過寒冬。
也有科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，如果某個(gè)秋天光照特別好且溫度很低，那么樹葉會變得更紅。美國蒙大拿州立大學(xué)的植物生理學(xué)家William Hoch在2001年就曾提出，色素相當(dāng)于樹木的防曬霜，讓葉子在樹上停留的時(shí)間更長一些，這樣樹木就能從葉子中獲取更多的營養(yǎng)。當(dāng)葉綠素被分解后，光合作用就變得更為困難，葉子更容易受到太陽的灼傷，受損的葉子很快就從樹上墜落，樹也失去了營養(yǎng)供應(yīng)。
Hoch做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，他培育了一種不能生產(chǎn)花青素的變異樹木。當(dāng)將這些樹置入明亮而寒冷的高壓力環(huán)境中后，葉子在還是綠色時(shí)就紛紛墜落了，表明這種變異的樹為冬天儲備營養(yǎng)的效率更低。因此他推測，生活在貧瘠土壤中的樹木會產(chǎn)生更多的花青素，保護(hù)葉子不會過早墜落，從而讓樹木得以從葉子中吸收更多的營養(yǎng)，以備冬天來臨時(shí)使用。
專家們認(rèn)為，Habinck對樹木的研究與Hoch的假設(shè)相一致。Habinck說，花青素的出現(xiàn)實(shí)際上是一種功能，因?yàn)闃湫枰嗟哪芰俊１笨_萊納大學(xué)地球科學(xué)系的助理教授、土壤學(xué)家Martha Eppes是Habinck的導(dǎo)師，他說：“我們在秋天看到的彩虹般美麗的顏色不是大自然對人類的取悅，而是樹木為生存付出的努力。”
Eppes打算繼續(xù)這項(xiàng)研究，他計(jì)劃通過衛(wèi)星數(shù)據(jù)，進(jìn)一步了解在更大范圍內(nèi)樹葉顏色與土壤類型的廣泛相關(guān)性。
編輯：jojo
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