《秋天的白桦林》D0010000001 · 2017年9月23日摄于中国内蒙古赤峰

 

秋天为什么会如此艳丽？

亿万年的竞争，使得自然界的植物总是以最高效的方式生存和繁衍，以尽可能减少能量的消耗。这似乎是自然界最基本的一条法则。

树叶存在的意义在于两个方面：一是通过其所含的「叶绿素」吸收光线以合成养份，二是通过「蒸腾作用」以避免被阳光灼伤。植物的叶子之所以呈现为绿色，正是由于叶绿素的存在。进入冬季，气温下降，日照变短，树木为了能够顺利度过严冬，通常会进入休眠状态。冬季的树叶不但显得多余，而且继续蒸发水份和消耗养份。这时，树叶自身会产生一种激素，叫「脱落酸」。在脱落酸的作用下，叶柄基部产生一个「离层」，阻断树木向树叶的水份输送，于是叶绿素开始分解，树叶不再是绿色，而是变得枯黄，并最终飘落。

但飘落前的枫叶为什么不是枯黄，而是鲜红。为什么？

树叶的颜色由其所含的色素种类所决定。一般状态下，树叶含有大量的叶绿素，因此，树叶呈现出生机盎然的绿色。但随着光照的减弱以及气温的降低，一些种类的树叶会产生出另一种叫「花青素」的色素。花青素有一个特点，就是在碱性环境下呈现蓝色，在酸性环境下则呈现红色。枫、黄栌等少数几个树种的叶细胞液是弱酸性的，因此，一到秋天，随着花青素的产生，枫、黄栌等的树叶就成了红色。

那么，枫叶中花青素的意义何在？

植物在落叶前会尽可能地回收叶子中所剩的养分。然而，回收养分需要消耗能量，这部分的能量由细胞内的叶绿素和线粒体产生。

但随着树叶老化，其中的叶绿素不断分解，而分解后所形成的物质受到太阳光直接照射会产生出有毒的「氧自由基」。氧自由基能够破坏细胞，而细胞内的叶绿素和线粒体遭到破坏，便无法产生出回收养分所必需的能量。由此推断，某些种类的植物利用叶黄素和花青素来遮蔽阳光，以保护叶子细胞，延长养分回收的时间。

但银杏树叶到了秋天却是一片金黄。为什么？

大多数的树叶中除了叶绿素之外，还有其他种类的色素，如叶黄素。通常情况下，树叶中叶绿素的的含量远高于叶黄素，因此树叶呈现出绿色。但随着叶绿素的分解，其含量逐渐降低后，树叶便渐渐地由绿转黄。

如果遵循能量利用最大化这一自然界的基本法则，叶黄素应该和叶绿素同时分解，而不是随着树叶一起飘落。但我们看到的现象并不是这样。为什么？

关于秋叶变色的意义，目前尚没有一个统一的解释。有一种说法，就是叶黄素与叶绿素一样，也会吸引特定光谱的能量，并传输给叶绿素以合成养份。基于这一观点，金黄的秋叶其实是叶黄素在完成其最后的使命，直到叶绿素完全分解，然后随枯叶一起飘落。