Чому дерева набувають яскравих осінніх кольорів: дослідження вчених
Хоча хімія осінніх кольорів добре вивчена, серед науковців тривають суперечки щодо того, чому дерева взагалі еволюціонували таким чином, щоб набувати таких яскравих барв восени.
Про це пише BBC.
Біологи добре розуміють біохімічні процеси, через які із настанням осені з листя зникає зелений хлорофіл, оголюючи інші пігменти, що створюють яскраві кольори. Але що саме змусило листяні дерева еволюціонувати таким чином, щоб набувати саме таких кольорів, залишається загадкою.
Вчені пояснюють, що листя, яке жовтіє, насправді завжди було жовтим – цей колір походить від біохімічних пігментів, відомих як каротиноїди. Вони стають видимими, коли зелений хлорофіл розкладається, а поживні речовини повторно поглинаються рослиною перед зимівлею.
Листя, яке червоніє чи стає пурпуровим, проходить дещо інший процес: його колір є результатом одночасної втрати хлорофілу та вироблення антоціанів – пігментів, що також зустрічаються у багатьох фруктах і овочах.
З погляду еволюційної біології, той факт, що ці щорічні зміни збереглися в різних видах дерев у всьому світі, свідчить, що вони дають певну перевагу. Генетичні дослідження показують, що дерева почали виробляти пігменти, відповідальні за осінні кольори, відносно пізно – вже після того, як навчилися повторно поглинати хлорофіл.
Додаткову складність становить те, що деякі види дерев дають кілька різних осінніх кольорів, і навіть на одному дереві можна побачити відразу кілька відтінків.
Одна з провідних теорій припускає, що червоне листя могло еволюціонувати разом зі шкідниками, виконуючи роль захисного сигналу, який відлякує комах.
Інша поширена гіпотеза – теорія фотозахисту. Вона стверджує, що пігменти діють як природний сонцезахисний фільтр для листя у вразливий період. Теорія фотозахисту здобула певне підтвердження після досліджень, які показали, що восени в Північній півкулі сонячне випромінювання може бути особливо шкідливим для листя.
"Зміна кольору листя – це справді феномен Північної півкулі, – каже Сюзанна Реннер, еволюційна біологиня з Університету Вашингтона в Сент-Луїсі, США. - І навіть тут відносно небагато видів змінюють колір".
Одне дослідження 2368 видів листяних дерев у помірних регіонах показало, що 290 з них червоніють, а 378 жовтіють. При цьому червоні кольори еволюціонували незалежно щонайменше 25 разів, а жовті – 28 разів, що свідчить про їхню окрему й корисну роль.
Більшість видів дерев із червоним осіннім листям ростуть у Східній Північній Америці та Східній Азії. За деякими оцінками, у Північній Америці червоніє щонайменше 89 видів, а в Східній Азії – 152. Для порівняння, у Північній Європі таких лише 24.
Дослідження Реннер припускає, що поєднання більшої сонячної радіації, різких температурних коливань і коротшого вегетаційного періоду пояснює, чому осінні барви у Східній Північній Америці такі яскраві.
Це дає деревам більше часу, щоб засвоїти поживні речовини з листя перед його опаданням, адже без хлорофілу світло може спричиняти окисне пошкодження клітин.
"Це називається ушкодженням від активного кисню, – каже Реннер. – У Східній Північній Америці у вересні й жовтні дуже багато сонця, і це створює сильніший природний тиск, щоб "одягати сонцезахисний крем".
Натомість теорія коеволюції з комахами припускає, що дерева еволюціонували, щоб змінювати колір листя як попереджувальний сигнал для листогризних комах, таких як попелиці.
Але чимало науковців піддають цю гіпотезу сумніву. Основна слабкість аргументу полягає в тому, як саме попелиці бачать кольори. Вони, як і сарана чи гусениці, не мають рецепторів, що дозволяють сприймати червоний так, як це роблять люди. Для них він виглядає тьмяним, сірим або навіть чорним.
Дехто припускає, що попелиці уникають червоного листя просто тому, що воно здається мертвим або зів'ялим – а отже, непридатним для харчування чи відкладання яєць. Експерти називають це теорією камуфляжу. Це, так би мовити, "чесний" сигнал, але вироблення червоного пігменту потребує від дерева значних енергетичних ресурсів.
Жовтий колір, навпаки, доведено приваблює попелиць, оскільки активує ті самі рецептори, що сприймають зелений. Цікаво, що В. Д. Гамільтон, який першим висунув теорію коеволюції, виявив: чим жовтіше листя, тим частіше його заселяють попелиці.
З огляду на це, Реннер не вважає теорію коеволюції переконливою. Проте Галлінат не погоджується: "Деякі результати, що підтримують цю гіпотезу, усе ще виглядають досить обґрунтовано".
Вілкінсон припускає, що обидві теорії можуть бути правильними: "Немає підстав думати, що це має бути лише фотозахист або лише сигналізація. Можливо, працюють обидва механізми".
Є ще один чинник, який не можна ігнорувати – люди. Є свідчення, що деякі рослини пристосовуються до людських середовищ – наприклад, до тепліших міських температур, через які їхнє листя стає червонішим. Можливо, те саме відбувається і з деревами.
На це питання наука ще не дала відповіді, але всі погоджуються в одному: зміна клімату впливає на час і яскравість осінніх барв.
