深秋的红叶是怎么变成的？|参加“三个一”活动 |月旦评

秋天，有的树叶变黄，有的变红。其实我一直有个问题，就是红叶是怎么变的？简单说来，这个问题又包括几个方面：一个是黄色、红色是怎么形成的，有什么规律；二是什么环境条件会导致它们变色；三是他们为什么要变色。网上一般能看到对第一个和第二个问题的解答，但是很少看到有人问第三个问题。

先来说第一个问题。其实，在网上一搜，各大科普网站，总能给出一些或深或浅的解答。框架就是，一般叶子显绿色是因为里面含有大量的叶绿素，然后在秋天，叶绿素被降解，因此就不再显绿色了。至于显现什么颜色，就由叶子里面其他的色素决定了。这些其他的色素包括，类胡萝卜素（黄色），黄酮醇苷（黄色），花青素（红色），等等。不同色素调和在一起，就会显现出黄色，红色等。

可以想象，不同的植物含有的色素种类是不同的。至少被子植物和裸子植物肯定就不同，因为他们在进化树上的位置不同。一般来说，红叶是被子植物的现象。他主要是由于花青素的颜色造成的。花青素是广泛存在于植物表皮里的一种色素，在中性条件下是红色的。日常生活中，比如红酒的颜色就是花青素造成的。至于其他不显红色的被子植物的叶子，一般会显黄色，而这一般是由类胡萝卜素造成的。而对于裸子植物来说，红叶比较罕见，因为他们几乎没有花青素，比如银杏，会在秋天来临时，显现黄色。一般来说，是银杏内的黄酮醇苷类化合物（类黄酮，银杏黄素等）造成的。银杏提取物在近些年的保健品市场上极为流行，其中主要成份即银杏黄酮，银杏黄素等。不管是哪种植物，当他们的落叶在地面上足够时间，最终落叶会变成褐色，而这是里面的单宁的颜色。

在北美，主要是枫叶在深秋会显红色，其主要原因也是花青素。

第二个问题涉及树叶变色的条件。因为从经验上说，一般树叶变色都在秋天，甚至深秋。因此可以猜到温度肯定是变色的条件之一。另外，光照的减少也是不可或缺的条件之一。

至于第三个问题，我在网上查了很久，还没遇到一个满意的解释。如果把第三个问题问仔细一些：为什么在秋冬，有的树要变红，有的树要变黄，哪一个是更有效的生存策略（因为他们明天春天还要继续生长）？某些感觉比较靠谱的答案（有一些答案我能部分赞同，但仍然觉得可能需要以后更多的研究）：

http://www.sohu.com/a/115386103_349044

https://kknews.cc/news/rekroon.html

http://m.92to.com/jujia/2017/06-26/24066482.html

这其实包含两个方面，一个方面是植物为什么失去了绿色。很多人都提到叶绿素在秋天被降解，但没说为什么。这里容易有个误解，就是植物内有个时钟，到了秋冬就开始降解叶绿素，从而就会问为什么要降解叶绿素，你不想进行光合作用了么？其实不是的。叶绿素是属于一个复杂的蛋白质的（对于高等植物来说，这个蛋白质叫Photosystem II，缩写为PSII）一部分。光合作用是一个非常危险和充满”高能“的过程。在这个过程中，这个蛋白质很容易遭到破坏。因此，实际上，每个PSII被使用一段时间之后就会被破坏而失去光合的功能。植物必须不停的用各种酶来修复或者重新表达这个蛋白，才能保证光合作用继续进行。而我们都知道，酶的活性是有温度要求的（比如，用酵母来发面）。如果温度过低，比如秋冬，酶是无法工作的。也就是说，在秋冬温度下降之后，PSII一旦被破坏，就很难修复。因此，总体效果是，秋冬叶绿素减少了。因此，温度的因素，会使叶子失去绿色。因此，不是植物不想在冬天进行光合作用，而是冬天温度太低，“修理工们”无法工作。

另一个方面，就是为什么有的变黄，有的变红，到底哪一个是更佳的生存策略？我不太认可一种说法，即花青素是一直大量存在的。我觉得绝大部分花青素一定是临到秋冬才合成出来的。从颜色就看出来啦：变黄的树种，因为黄色加绿色还是绿色，只是绿色的深浅不一样。因此变黄的树，是只要叶绿素消失就可以显黄色了。但对于红叶的树种，如果花青素一直大量存在，那么树叶的颜色应该是红色加上绿色，即紫色。因此，花青素肯定不是一直存在的。从而，和变黄的树种相比，枫树（我随便选一种有红叶的树）做了一件额外的事情，即在秋冬来临时，大量合成花青素。

而我们知道，生物的生存策略是选择省能量和省物质的方式。因此，枫树花费额外的能量和物质去合成花青素，一定是对它的生存有利。如果我们看一下分布，就会发现，红叶的树种相比于其他树种，分布在更北方的地方。因此，我们可以猜测，合成花青素可以帮助树更好的过冬。

以下就纯属猜测了，因为目前还没发现谁做了相关的实验。

黄叶仍然可以进行光合作用。因为虽然叶绿素被破坏了，但这只是PSII，植物还有PSI这个使用类胡萝卜素的蛋白质。同样的，红叶也可以进行光合作用。当单个叶子的能量入不敷出的时候，这个叶子就落下来了。因此树在秋冬对叶子们的策略完全是不管不顾，自主生存。但为什么更北方的树要选择红色素来吸收阳光呢？我觉得在高纬度地区，太阳看起来更红一些。大家都有日常生活的经验，在早上或者黄昏的时候，太阳在地平线附近，是红色太阳的几率很大，但如果太阳升到天顶，一般很少看到红色太阳。而在高纬度地区，太阳确实升的比较低，因此红色太阳光比较多。而正是这个太阳光谱的变化使枫树在秋冬专门制造红色的花青素，因为相比于黄色素，花青素可以吸收到到更多的能量。当然，我没做过实验，这段完全是推测。但是，确实相比于其他树种，枫树可以产出额外的糖----表明它肯定进行了更有效率的转换。

次韵立之红叶·王令

雨露三春少，风霜一夜多。
从来有根本，不怕下枝柯。
楚岸枫相属，吴山橘与和。
秋居好相慰，醉色伴吾酡。