De valljuk be, hogy mikor ebben az élményben van részünk, elgondolkodtunk-e már valaha, pontosan hogy is van ez? Miért és hogyan változik így a növényzet színe?
Az iskolában azt tanultuk, hogy a színek a levelek öregedése, a természet véletlenszerű biológiai játéka. Egyes kutatók azonban úgy vélik, hogy ez a színorgia nem a véletlen műve, hanem van valamilyen evolúciós magyarázata is. Biológusok fantáziáját is megmozgatta ez a kérdés. A biokémiai folyamatok régóta ismertek, de az evolúciós okokat csak találgatják.
A magyarázatok között felmerült, hogy a színes levelek napellenzőként működve megóvják a még vissza nem szívott tápanyagokat a lebomlástól. Mások szerint az elszíneződés javítja a növények hőháztartását a hűvösödő őszi napokon.
Egy másik elképzelés szerint a fák a rovarok miatt álcázzák magukat: a legtöbb rovar nem érzékeli a vörös színt, így nehezebben veszik észre színes leveleket, és nem lepik el tömegesen a fákat az áttelelésre készülve.
Marco Archetti, az Oxfordi Egyetem zoológusa, – aki saját maga is régóta foglalkozik a színváltás evolúciós okaival – összegyűjtötte a részeredményeket.
Először nézzük meg, hogy mik a levelek elszíneződésének biokémiai okai
A levelek zöld pigmentje a klorofill, amelyben az elnyelt fény szolgáltatja az energiát ahhoz, hogy a növény véghez vigye a fotoszintézist, vagyis, hogy lebontsa a szén-dioxidot. A klorofill azonban elnyeli a vörös és kék fényt a növényre eső napfényből, ezért látjuk a leveleket zöldnek, és mivel ez az elbomlás és újratermelődés folyamatos, ezért a zöld szín is egész tavasszal és nyáron át látható.
Sok növény leveleiben van egy másik pigment is, ez pedig a karotin. Ez a vegyület a zöldeskék és a kék fényt nyeli el, ezért a karotinról visszavert fény sárgának látszik. Ha egy levélben karotin és klorofill is van, a levél élénkzöldnek látszik. A karotin kevésbé bomlékony vegyület, mint a klorofill, és még akkor is a levélben marad, ha a klorofill már eltűnt. Ilyenkor a levelet sárgának látjuk.
A levelekben előforduló pigmentek harmadik csoportja az antocianinok közé tartozik, ami a kék, kékeszöld és zöld fényt nyelik el, ezért az antocianinokat tartalmazó leveleket vörösnek látjuk.
Az ősszel rövidülő nappalok és a hűvös éjszakák miatt bekövetkező másik változás, hogy az ág és a levél szára között parafaszerű membrán képződik, ami gátolja, hogy a tápanyagok a levélbe jussanak. Ezért abbamarad a klorofill-termelés, és a levelek zöld színe elhalványul. Ha a levél karotint is tartalmaz, mint például a nyírfa levele, a színe sárgára vált. Azokban a falevelekben, amelyekben sok a cukor, antocianinok képződnek, ezek festik pirosra a leveleket.
Ugye milyen érdekes és csodálatos? És valójában milyen egyszerű a magyarázat is.
Most pedig nézzük meg, hogy a biológusok szerint mik lehetnek az elszíneződés evolúciós magyarázatai!
A tudósok túlnyomó része szerint a levelek őszi elszíneződése pusztán az évszakváltásból és az ezt kísérő hőmérsékleti és megvilágításbeli változásokból eredő biokémiai folyamatok következménye, amelyekről az előbb szóltunk, és nincs semmilyen adaptív jellege, vagyis nem a változó környezeti viszonyokhoz való alkalmazkodás miatt következik be, nincs evolúciós magyarázat.
Több kutató azonban nem elégszik meg ezzel az egyszerű magyarázattal. Lássuk, milyen elképzelések vannak.
Napszűrő hatás. Egyesek szerint az őszi színek védenek a fény hatására bekövetkező oxidációtól. A közvetlenül fényszűrőként, közvetetten pedig antioxidánsként viselkedő színanyagok ily módon lehetővé teszik a tápanyagok – különösen a nitrogén – hatékony visszaszívását a levelek lehullása előtt. Az elképzelés már a 19. században felbukkant, de a mai napig nem sikerült meggyőző bizonyítékot találni rá.
Levélmelegítés. Az antocianinok a fényt hővé alakítják, így melegítik a leveleket. Ezzel fokozzák a párologtatást és az anyagcserét, illetve ősszel megvédik a leveleket a hidegtől. Az elképzeléssel az a legnagyobb gond, hogy semmilyen bizonyíték nincs arra, hogy a melegítés fontos lenne a fák őszi levelei számára. Fontosabb lehet egyes örökzöld fajok számára, amelyek télen átmenetileg vörös színűre változnak.
Rovarok és fák közös evolúciója. A feltételezés szerint az őszi színek a rovaroknak (például a levéltetveknek) szánt jelzés, amelyek ősszel a fákra vándorolnak, és tavaszig a fákat használják gazdaként. A szín figyelmeztet a jobb kémiai védekezésre vagy a rosszabb tápanyagellátásra, ami hátrányos a rovarok számára. Emiatt a rovarok evolúciója úgy alakul, hogy előnyben részesítik a zöld színt.
Talán ez az egyik legmegalapozottabb elmélet (a kidolgozásával Archetti is foglalkozott), bár ezzel kapcsolatban is több aggály merül fel. Bár kiderült, hogy a levéltetvek valóban képesek megkülönböztetni a piros és a zöld színt, sokan azzal érvelnek, hogy a rovarokat nem a színek vonzzák vagy taszítják, hanem a kémiai anyagok.
Álcázás. Az őszi színek kevésbé észlelhetőek a fákra költöző rovarok számára. A piros szín nem függ össze a fa tulajdonságaival, csupán álcázásként szolgál. Az utóbbi időkben azonban egyre több bizonyíték lát napvilágot arról, hogy a rovarok érzékelik a vörös színt is, így álcázási szempontból semmi értelme a színváltozásnak.
Ehetetlenség. Ebben az esetben nem magának a színnek van szerepe, hanem az antocianinok kellemetlen, illetve mérgező hatásának. Az elképzelés szerint a növényevők támadásának, illetve a gombafertőzéseknek jobban kitett fajok több antocianint termelnek, ezért színesebbek ősszel. Semmi bizonyíték nincs azonban arra, hogy az antocianinok valóban csökkentenék a növényevők vagy a gombák okozta károkat.
A felsoroltakon kívül még számos elmélettel előálltak, de azok is csak találgatások. Úgy tűnik, hogy az őszi színek evolúciójának rejtélye még sokáig megoldatlan marad, sőt az is könnyen lehet, hogy végképp beigazolódik, az embereket gyönyörködtető őszi színkavalkád csak a biokémia véletlenszerű játéka.
