Minden ősszel a lombhullató fák levelei drámai színváltozáson mennek keresztül, mielőtt elveszítik újfajta árnyalatukat, barnává válnak és elhalnak. A folyamat heteket vehet igénybe, de Owen Reiser, az Edwardsville dél-illinoisi egyetem matematikai és biológiai hallgatója másodpercek alatt meg akarta látni a levelek változását. „Terepbiológiai órát vettem, és megismerkedtünk a lombhullató fákkal” - mondja. "Egy ideje belekerültem a vadon élő állatok fényképezésébe és az idő telik el, és nem találtam időtúllépést, amikor a levelek színe megváltozik, ezért csak kerestem."
Hat hét alatt Reiser több mint 6000 közeli fényképet készített a levelekről házi készítésű stúdiójában, amely tartalmaz egy makró lencsét és egy kamerát, amelyet az eBay-en vásárolt, egy 10 dolláros LED-fényt és egy akkumulátort, amely lehetővé teszi a kamerát folyamatosan futni. "Ez alapvetően egy kartondoboz és egy csomó csatornaszalag, de megkapja a munkát" - mondja.
A Reiser nyolc különböző lombhullató fáról gyűjtött leveleket, mint például a sassafra és a cukor juhar, amelyek évente elveszítik lombozatát, és mindegyikről fényképeket készített 30–60 másodpercenként három napig. A több ezer kép egyetlen videóba varrásával összefűzte a változó levelek jelenetét, amely sokkal él, mint egy tipikus őszi pillanatkép. Az idő elteltével készített videóban a szín szivárog az egyes leveleken, mint a szövetben átterjedő festék, felfedve a növények dinamikus belső működését, ahogy átalakulnak.
David Lee, a Floridai Nemzetközi Egyetem biológiai tudományok emeritus professzora és a Nature's Palette: A növényi szín tudományának szerzője azt mondja, hogy még soha nem látott olyan videót, mint a Reiser. "A szín még az egyes leveleknél is drasztikusan változik, és ez azt mutatja, hogy az idő múlásával megváltozik."
Az őszi lombozat népszerűsége ellenére a változó levelek mögött meghúzódó tudomány nem széles körben ismert. "Minden ősszel az emberek színváltozásról írnak, és általában a cikkek mindenféle hibával tele vannak" - mondja Lee. Az egyik legnagyobb tévhit, hogy a vörös és a sárga levelek ugyanúgy változnak, amikor valójában teljesen eltérő folyamatokon mennek keresztül.
A növények, például a boszorkányimogyorók sárga levelei a színváltozás hagyományos tankönyveit követik: A klorofillnek nevezett zöld fotoszintézisű pigmentek lebontása a sárga pigmenteket vagy karotinoidokat rejti le. (A karotinoidok ugyanolyan típusú pigmentek, amelyek a töknek és a sárgarépának megkülönböztetett árnyalatát adják.) Mivel a levelek továbbra is elpazarolódnak, tanninok képződnek és barnává válnak.
Mikroszkóp segítségével látva a klorofill a növény életében a kloroplasztoknak nevezett struktúrákban koncentrálódik. (Kristian Peters - Fabelfroh a Wikicommons-on keresztül a CC BY-SA 3.0 alatt) Másrészt a legtöbb vörös hang, mint a vörös tölgyekben, antocianin nevű pigmentről származik, amely a levél elhalásakor keletkezik. "Az emberek azt állítják, hogy a piros szín [szintén] megszabadulást jelent a klorofill lebomlásától, és ez egyszerűen rossz" - mondja Lee. "A vörös szín akkor jön létre, amikor a klorofill elbomlik - létezik ezeknek a pigmenteknek a szintézise, tehát egészen más dolog."
Bár a tudósok tudják, hogy a vörös pigmentek hogyan alakulnak ki, még mindig nem tudják, miért. Lee szerint két domináns hipotézis létezik. Az evolúciós biológus, William Hamilton javasolta, hogy a színt használják a növények növényvédelmének megóvására, mivel a vörös árnyalatok arra ösztönözhetik a rovarokat, hogy azt gondolják, hogy egy levél mérgező vagy egészségtelen, és elriasztja a rovarokat attól, hogy táplálkozzanak vagy tojásaikat ott helyezzék el.
A kertész, Bill Hoch népszerűsített véleménye szerint a vörös pigmentek fényvédelmet nyújtanak, amikor a levél érzékeny, különösen erős fényben és alacsony hőmérsékleten, amikor a növények nem fotoszintetizálódnak olyan hatékonyan. Az antocianinok segítik a levél árnyékolását azáltal, hogy abszorbeálják a felesleges fényt olyan hullámhosszon, amelyet nem használnak a fotoszintézishez, mint például a látható spektrum zöld része. Antioxidánsként is szolgálnak, védik a levelet a toxikus melléktermékektől, amelyek akkor keletkeznek, amikor a klorofill az öregedés során lebomlik.
Az antocianinok szintézise megmagyarázhatja azt is, hogy miért nem egyformák a gyorsan növekvő színfoltok a Reiser időbeli lecsökkentésében, mivel a hőmérséklet és a fény expozíciója drasztikusan változhat a levél felületén, ami befolyásolhatja a pigment helyi képződését.
De miért nézne át egy növény evolúciós problémáján, ha megóvja a levélt, amely meghal? "A növény előnye, hogy a lebomló levelek hatékonyabban távolítják el a nitrogént a lebomló fehérjékből, és az nitrogént visszajuttatják a növénybe, akár a nagy végtagokban, akár a gyökérzetben." mondja. A nitrogén elengedhetetlen tápanyag a fotoszintézishez és a növekedéshez, így annak lehető legtöbb mennyiségének a fába való visszatérése a levél leesése előtt biztosítja, hogy a növény jól felszerelt legyen a következő évi ciklushoz.
Miközben a színváltozás tudományát még mindig rejtély borítja, Lee úgy gondolja, hogy továbbra is számos ősz iránt érdeklődik mind a kutatók, mind a kíváncsi megfigyelők számára. - Olyan, mint a panda. Ez az a dolog, amely valóban sok figyelmet szentel a növényvilágnak az állati világhoz képest ”- mondja. „A furcsa színeket olyasvalami, amit mindannyian észreveszünk.” Olyan munkával, mint a Reiser videója, új perspektívával vizsgálhatjuk a változó leveleket, új kérdéseket helyezünk a középpontba, és nagyíthatjuk a természet folyamatosan fejlődő palettájának rejtvényét.
