Cum şi de ce se colorează frunzele toamna

Piatra Craiului, toamna. Foto: 123rf

Cu toţii ne bucurăm toamna de culorile pădurilor de foioase, care dau un aer aparte acestui anotimp.

Pădurile de foiase și de amestec de la noi devin toamna adevărate picturi impresioniste: fagii, stejarii și gorunii trec de la verde la galben și apoi la brun, frunzele mestecenilor, paltinilor, teilor, sălciilor, plopilor și alunilor se desprind galbene, zada, singurului conifer cu frunze căzătoare de la noi se distinge prin galbenul aprins, cireșii se transformă în vâlvăi roșii, la fel și frunzișul murilor și sângerilor, pe când unii arbori precum aninii trec direct de la verde intens la brun închis.

Însă v-aţi întrebat cum şi de ce apar aceste culori şi care este explicaţia varietăţii extraordinare a lor? De ce unele frunze devin roşii, altele galbene, iar altele brune, plus combinaţiile diverse dintre acestea?

Frunzele sunt producătoarele de energie ale arborilor, printr-un proces de care cu toţii am învăţat la şcoală: fotosinteza. Prin acest fenomen bio-chimic, clorofila din frunze transformă cu ajutorul energiei solare resursele extrase din mediu. Din dioxidul de carbon absorbit din atmosferă şi din apa încărcată cu substanţe minerale extrasă de către rădăcini din sol, frunzele produc glucoză şi carbohidraţi care asigură creşterea arborelui şi oxigen care este eliberat în atmosferă.

Pe măsură ce lungimea zilelor însorite şi intensitatea luminii scad, procesul de fotosinteză se reduce până la încetare. Când proporţia orelor cu lumină şi a celor cu întuneric ating o anumită valoare-prag, celulele de la contactul frunzelor cu ramurile încep să se dividă rapid, creând un strat barieră, numit abscisă, care încetineşte până la oprire fluxul de substanţe dinspre frunze înspre arbore şi invers. Procesul duce în final la desprinderea frunzei de pe creangă, locul de prindere fiind acoperit apoi cu un strat protector pentru prevenirea evaporării apei şi impiedicarea pătrunderii dăunătorilor. Începerea acestui proces declanșează și colorarea de toamnă a frunzelor. 

Pentru că procesul depinde în primul rând de lungimea nopții, culorile toamnei apar la aproximativ aceeași dată în fiecare an într-o anumită locație, indiferent dacă temperaturile sunt mai reci sau mai calde decât în ​​mod normal.

Clorofila dă culoarea verde a frunzelor, pe care acestea o reflectă cel mai bine, în timp ce roşul şi albastrul sunt absorbite. Clorofila este generată în mod continuu, pentru înlocuirea celei descompuse prin expunerea la lumină. În frunze sunt prezenţi şi alţi pigmenţi, în cele mai multe cazuri aceştia fiind estompaţi de predominanţa clorofilei.

Foto: 123rf

Pigmenții galbeni sunt dați de xantofilă, cei portocalii de beta-caroten. Aceştia devin vizibili din momentul în care regenerarea clorofilei se încetineşte şi opreşte. Pigmenții roșii și violet sunt dați de antocianine, substanţe produse din zaharurile care rămân captive în frunze după izolarea acestora de restul arborelui. Ca și clorofila, ceilalți pigmenți se descompun în lumină sau la îngheț, singurii pigmenți care rămân în final fiind taninii, care dau culoarea maro.

Temperatura, lumina soarelui, umiditatea solului, dar şi compoziţia acestuia, substratul geologic, vârsta şi starea de sănătate a arborilor influențează foarte mult coloristica frunzișului de toamnă. 

Lumina solară abundentă și temperaturile scăzute după formarea stratului de abscisă determină distrugerea mai rapidă a clorofilei. Temperaturile scăzute, în special noaptea, combinate cu lumina soarelui încă abundentă, promovează formarea mai multor antocianine. Înghețul distruge pigmenţii şi înseamnă un sfârșit precoce al frunzișului colorat. Seceta de peste vară poate declanșa căderea timpurie a frunzelor înainte ca acestea să aibă șansa de a se colora de toamnă. O vară cu umiditate amplă urmată de o toamnă însorită și rece, marcată de zile calde și nopți răcoroase dar înghețate, oferă cele mai bune condiții meteorologice pentru dezvoltarea celor mai strălucite culori de toamnă. Lipsa de vânt și ploaie în toamnă prelungește perioada cu frunziș colorat.

Foarte interesant este că unele culori ne indică şi starea de sănătate şi sensibilitatea anumitor specii şi chiar indivizi ai aceleiaşi specii. Logic ar fi ca plantele să înlăture toți carbohidrații pe care aceștia le pot obține din frunză înainte de a se desprinde. Dacă ar fi așa, nu am avea pigmenții roșii și violet. Unii specialişti cred că aceştia sunt un rezultat evolutiv, pentru îndepărtarea insectelor dăunătoare. O plantă sănătoasă este capabilă să producă o mulțime de carbohidrați și, prin urmare, mai multă antocianină. Acest lucru poate alunga anumiți dăunători care depun ouă în toamnă, care evită plantele cu frunze roșii ca gazde pentru descendenții lor. Galbenul atrage insectele, în timp ce roşul nu este vizibil unora dintre ele, aşa că anumite specii de plante produc pigmentul roşu pentru a se proteja de dăunători. Deci nu toţi arborii se înroşesc, ci doar aceia care sunt mai puţin rezistenţi sau sunt invadaţi de gândaci dăunători.

Se crede că antocianina poate acționa şi ca un agent de protecție solară pentru a inhiba distrugerea clorofilei, pentru a preveni rănirile cauzate de îngheț la țesuturile frunzelor sau pentru a limita pierderea apei.

Culorile toamnei diferă de la loc la loc. Antocianinele responsabile de culoarea roşie, sunt prezente numai în 10% dintre speciile arboricole ale pădurilor temperate. Însă în unele regiuni, precum New England și nord-estul Asiei, 70% dintre speciile care se colorează în roşu domină pădurile de foioase. Coloritul acolo este scurt dar intens, deoarece schimbarea este rapidă și destul de uniformă. În sudul Apalaşilor, schimbarea este adesea graduală, iar sezonul frunzelor de toamnă poate dura mai mult de o lună din cauza diversității mai mari a speciilor. Pădurile mixte care au atât conifere cât și specii de foioase, din regiunile nordice şi de la altitudini mari sunt dominate de culoarea galbenă și schimbarea culorii este rapidă, trecându-se de multe ori de la verde, prin galben strălucitor şi apoi la dezgolire, pe o perioadă de două săptămâni.

Foto: 123rf

Mulţi arbori din America de Nord au frunzele roşii datorită faptului ca după ultima glaciaţiune, multe specii au evoluat în sensul renunţării cu regularitate la frunzele lor. Unele specii de arbori au evoluat producând frunze roşii căzătoare pentru a îndepărta insectele. În America de Nord şi în Asia de Est dispunerea lanţurilor muntoase de la nord la sud a permis plantelor şi animalelor să migreze de la sud spre nord şi invers, în funcţie de fluctuaţiile climatice. Odată cu acestea au migrat şi insectele dăunătoare, astfel că majoritatea copacilor din aceste regiuni s-au adaptat prin dezvoltarea frunzelor roşii, ca scut împotriva dăunătorilor.

În Europa în schimb, munţii sunt dispuşi de la est la vest, multe specii de arbori nu au suprevieţuit frigului, dispărând odată cu insectele care nu au putut trăi fără ei. În America de Nord există peste 800 specii de arbori, în timp ce în Europa varietatea este mult mai redusă, cu doar peste 50 specii de arbori. La sfârşitul acestor ere glaciare, cele mai multe specii de arbori care au supravieţuit în Europa nu au mai fost nevoite să producă frunze roşii de avertizare, aici predominând galbenul şi portocaliul.

În timp, în special datorită încălzirii globale şi creşterii concentraţiei de dioxid de carbon, spectacolul culorilor de toamnă din păduri poate fi întârziat.

Text: Florin Stoican
Surse

https://en.wikipedia.org/wiki/Autumn_leaf_color

“The Science of Color in Autumn Leaves”. usna.usda.gov. United States National Arboretum. October 6, 2011.

“MaineFoliage.com – Maine’s Official Fall Foliage Website”. mainefoliage.com. MaineFoliage.com. 2013.

Archetti, Marco; Döring, Thomas F.; Hagen, Snorre B.; Hughes, Nicole M.; Leather, Simon R.; Lee, David W.; Lev-Yadun, Simcha; Manetas, Yiannis; Ougham, Helen J. (2011). “Unravelling the evolution of autumn colours: an interdisciplinary approach”. Trends in Ecology & Evolution.

Davies, Kevin M. (2004). Plant pigments and their manipulation. Wiley-Blackwell.

http://www.usna.usda.gov/PhotoGallery/FallFoliage/ScienceFallColor.html

1 Trackback / Pingback

  1. Cum şi de ce se colorează frunzele toamna? – Florin Stoican

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*