Всяка есен листата на широколистните дървета претърпяват драматична промяна в цвета, преди да изгубят новооткритите си нюанси, избледняват до кафяво и загиват. Процесът може да отнеме седмици, но Оуен Райзер, студент по математика и биология в университета в Южен Илинойс Едуардсвил, искаше да види как листата се променят за секунди. „Взех терен клас по биология и учехме за широколистни дървета“, казва той. „Занимавам се с фотография на дивата природа и откъсване от известно време и не можах да намеря изтичане на времето, което променя цвета си, така че просто отидох за това.“
В продължение на шест седмици Рийзър направи повече от 6000 снимки на близки снимки на листа в домашното си студио с изтичане на време, което включва макро обектив и камера, закупена от eBay, LED светлина за 10 долара и батерия, която позволява на камерата да работи непрекъснато. „Това е [по същество] картонена кутия и куп канали, но работата свършва“, казва той.
Рийзър събра листа от осем различни широколистни дървета, видове като сасафрас и захарен клен, които ежегодно хвърлят листата си, и направи снимка на всяко от тях на всеки 30 до 60 секунди за период до три дни. Зашивайки заедно хиляди изображения в едно видео, той разкри сцена с промяна на листа, която е много по-жива от типична есенна снимка. Във видеото с изтичане на времето цветът прониква през всяко листо като багрило, разпространяващо се през тъканта, разкривайки динамичната вътрешна работа на растенията, докато се трансформират.
Дейвид Лий, професор по биологични науки от Международния университет във Флорида и автор на Nature Palette: The Science of Plant Color , казва, че никога досега не е виждал видеоклип като този на Райзер. "Цветът дори на отделно листо варира драстично и това показва, че се променя с течение на времето."
Въпреки популярността на есенната зеленина, науката зад променящите се листа не е широко известна. "Всяка есен хората пишат за промяна на цвета и обикновено статиите са пълни с всякакви грешки", казва Лий. Едно от най-големите погрешни схващания е, че червените и жълти листа се променят по един и същи начин, когато всъщност преминават в напълно различни процеси.
Жълтите листа на растения като лешник на вещици следват традиционното обяснение от учебника за промяна на цвета: Разграждането на зелените фотосинтетични пигменти, наречени хлорофили, излага жълтите пигменти или каротеноиди, скрити отдолу. (Каротеноидите са един и същ вид пигмент, който придава на тиквите и морковите отчетливите нюанси.) Тъй като листата продължават да се разпадат, те произвеждат танини и стават кафяви.
Гледан чрез микроскоп, хлорофилът се концентрира в живота на растенията в структури, наречени хлоропласти. (Кристиан Питърс - Fabelfroh чрез Wikicommons под CC BY-SA 3.0) От друга страна, повечето червени тонове, като тези в червени дъбове, идват от пигмент, наречен антоцианин, който се получава, когато листата умират. „Хората твърдят, че червеният цвят е [също] маскиране от разграждането на хлорофила и това просто не е наред“, казва Лий. "Червеният цвят всъщност се получава, когато хлорофилът започва да се разгражда - има синтез на тези пигменти, така че е съвсем различно нещо."
Въпреки че учените знаят как се създават червени пигменти, те все още не са сигурни защо. Според Лий има две доминиращи хипотези. Еволюционният биолог Уилям Хамилтън предположи, че цветът се използва за защита на растенията от тревопасни, тъй като червените нюанси могат да подмамят насекомите да мислят, че листът е токсичен или нездравословен, като възпира бъговете да се хранят с него или да снасят яйцата си там.
Въпреки това, доминиращото убеждение, популяризирано от градинарите Бил Хох, е, че червените пигменти предлагат фотозащита, когато листът е уязвим, особено при ярка светлина и ниски температури, когато растенията не фотосинтезират толкова ефективно. Антоцианините помагат да защитят листата, като абсорбират излишната светлина при дължини на вълните, които не се използват за фотосинтеза, като зелената част на видимия спектър. Те също действат като антиоксиданти, предпазвайки листа от токсични странични продукти, които се получават, когато хлорофилът се разгражда по време на стареене.
Синтезът на антоцианини може също да обясни защо бързо разрастващите се петна на цвета при изтичане на времето на Райзер не са еднородни, тъй като температурата и излагането на светлина могат да варират драстично върху повърхността на листата, което може да повлияе на местното производство на пигмента.
Но защо растението ще премине през еволюционните проблеми, за да защити листо, което е предопределено да умре? „Предимството на растението е, че листата, които се разпадат, могат по-ефективно да премахват азота от разграждащите се протеини и да транспортират азота обратно в растението, или в големите крайници, или дори в кореновата система, “ Лий казва. Азотът е съществено хранително вещество за фотосинтезата и растежа, така че връщането на възможно най-голяма част от него към дървото, преди да падне лист, помага да се гарантира, че растението е добре запасено за цикъла през следващата година.
Докато науката за промяна на цвета все още е обвита в мистерия, Лий смята, че ще продължи да очарова както изследователи, така и любопитни наблюдатели за много есенни години. „Това е като нашата панда. Това е нещото, което наистина грабва много внимание на растителния свят в сравнение с животинския свят, “казва той. „Странният цвят е нещо, което всички забелязваме.“ С работа като видеото на Райзер сега можем да разгледаме променящите се листа с нова гледна точка, като поставяме нови въпроси във фокус и увеличаваме пъзела на непрекъснато развиващата се палитра на природата.
