De ce frunzele își schimbă culoarea la venirea toamnei. Chimia culorilor frunzelor
Frunzele își schimbă culoarea la venirea toamnei deoarece înlocuiesc pigmenții din celulele lor ca răspuns la schimbarea condițiilor de mediu: lumina și temperatura.
De ce frunzele își schimbă culoarea la venirea toamnei? Frunzele își schimbă felul și cantitatea de compuși colorați (pigmenți) ca răspuns la mediul lor. Astfel, plantele își schimbă culorile deoarece produc mai puțină clorofilă (verde) și uneori încep să producă alți pigmenți. Acest lucru le ajută să treacă de la fabricarea hranei la depozitarea acesteia, protejând în același timp planta de soare și daune cauzate de frig până când frunzele mor și cad în cele din urmă.
Iată o privire asupra moleculelor de pigmenți care produc culorile în frunze și funcțiile acestora.
Chimia culorilor frunzelor
O frunză conține, de fapt, un amestec de molecule de pigmenți. Culoarea unei frunze depinde de amestecul de molecule de pigmenți pe care îl conține. Dacă clorofila este abundentă, frunzele sunt verzi. Când există mai puțină clorofilă, apar pigmenții portocalii și galbeni. Unele plante încep să producă pigmenți roșii și violet pe măsură ce temperaturile scad.
Principalele clase de molecule de pigmenți sunt porfirinele, carotenoidele și flavonoidele. Acest tabel prezintă culorile asociate moleculelor de pigmenți.
Porfirina este o substanță chimică naturală care formează structura de bază a hemoglobinei și a clorofilei. Carotenoida este o substanță colorantă naturală galbenă, portocalie sau roșie. Carotenul este un pigment roșu-portocaliu. Licopenul este un pigment vegetal de culoare roșie (colorează pepenii, roșiile etc.)
Funcțiile pigmenților vegetali
Acești pigmenți îndeplinesc diferite funcții în cadrul unei plante și, de asemenea, se degradează în proporții diferite atunci când frunza încetează să-i producă.
Clorofila (verde) este principalul pigment fotosintetic. Este utilizat la producerea glucozei, pe care plantele o folosesc pentru hrană, dar necesită multă lumină și apă.
Carotenoizii (galben, portocaliu, roșu) funcționează și în fotosinteză, plus că sunt fotoprotectori, protejând frunzele atunci când lumina este puternică. Ei extind părțile din spectrul solar pe care plantele le folosesc pentru a produce hrană.
Flavonoidele (galben, roșu, violet, albastru) reglează dezvoltarea plantelor, atrag și resping insectele, protejează împotriva radiațiilor ultraviolete și apără plantele de ierbivore, dăunători și alte plante.
Factorii care afectează culoarea frunzelor
Cei trei factori care afectează culoarea frunzelor sunt lumina, temperatura și pH-ul.
Toamna, zilele sunt mai scurte, deci este mai puțină lumină. Plantele reduc cantitatea de clorofilă pe care o produc. Când clorofila este abundentă, frunzele sunt verzi. Clorofila se descompune într-un ritm constant, astfel încât culoarea verde dispare treptat. Când există mai puțină clorofilă, alți pigmenți devin vizibili.
Majoritatea frunzelor se schimbă în nuanțe de galben sau portocaliu, deoarece producția de molecule responsabile pentru aceste culori (carotenoide) nu depinde de temperatură. Carotenoidele se degradează lent odată ce planta încetează să le producă. Deci, chiar dacă frunzele îngheață și mor, culorile rămân pentru o vreme.
Unele frunze produc flavonoide. Antocienii sunt flavonoide care variază în culoare în funcție de pH. Antocienii nu sunt de obicei prezenți în frunze în timpul perioadei de creștere. În schimb, plantele îi produc pe măsură ce temperaturile scad. Acţionează ca o protecţie solară naturală şi protejează împotriva daunelor cauzate de frig. Antocienii descurajează, de asemenea, unele insecte cărora le place să ierneze pe plante și descurajează răsadurile noi să încolțească prea aproape de planta părinte. Plantele au nevoie de energie de la lumina solară pentru a produce antocieni. Deci, culorile vii de toamnă, roșu și violet, apar doar dacă există mai multe zile însorite de toamnă la rând.
Când se răcește suficient sau când se usucă suficient, frunzele mor și cad. În cele din urmă, moleculele colorate de pigment se descompun. Frunzele moarte sunt maronii pentru că aceasta este culoarea pereților lor celulari. Unele frunze conțin taninuri care sunt de culoare maro.
De ce unele frunze nu își schimbă culoarea
Foioasele au frunze care își schimbă culoarea și mor înainte de venirea iernii. Cu toate acestea, plantele veșnic verzi (perene) au frunze care nu își schimbă culoarea. De ce? Frunzele plantelor precum coniferele, cameliile, rododendronii și ilexul au învelișuri de ceară care le protejează împotriva deteriorării la frig și la aer uscat.
De ce clorofila este verde
De ce plantele sunt verzi în loc să fie albastre sau violet? Pentru că sunt pline de clorofilă. Plantele folosesc pigmentul clorofilă pentru a absorbi energia solară de care au nevoie pentru a efectua fotosinteza, transformând dioxidul de carbon și apa în zahăr (glucoză) și oxigen. Clorofila pare verde pentru ochii noștri, deoarece cea mai mare parte a luminii pe care o absoarbe este albastră și roșie, lăsând în urmă restul spectrului, care este în medie spre verde.
Plantele sunt verzi deoarece clorofila absoarbe lumina albastră și roșie
Motivul pentru care clorofila absoarbe lumina albastră și roșie este faptul că lungimi de undă de energie foarte specifice sunt folosite pentru a rupe legăturile din moleculele folosite pentru a efectua fotosinteza. Molecula folosește cel mai eficient energia care i se oferă absorbind doar lungimile de undă de care are nevoie.
Există, totuși, și alte molecule de pigmenți în celulele vegetale care absorb verdele. De exemplu, unii carotenoizi par roșii pentru ochiul nostru, deoarece absorb verdele. De cele mai multe ori, o plantă pare mai degrabă verde decât o altă culoare, deoarece există mult mai multă clorofilă în comparație cu cantitatea de alți pigmenți. Astfel, se pot vedea unele dintre celelalte culori atunci când plantele nu mai produc clorofilă odată cu venirea toamnei.
© CCC
De ce, toamna, frunzele își schimbă culoarea?