https://frosthead.com

Glejte, kako listi v nekaj sekundah spreminjajo barvo

Vsako jesen listje listavcev dramatično spremeni barvo, preden izgubi novonastale odtenke, zbledi do rjave barve in odmre. Postopek lahko traja tedne, vendar je Owen Reiser, študent matematike in biologije na univerzi Southern Illinois Edwardsville, želel, da se listi spremenijo v nekaj sekundah. "Bil sem na terenskem tečaju biologije in smo se učili o listavcih, " pravi. "Že nekaj časa se ukvarjam s fotografiranjem prostoživečih živali in časovnim potekom in nisem mogel najti, da bi listje spreminjalo barvo, zato sem se samo lotil tega."

V šestih tednih je Reiser v svojem domačem studiu s časovnim zamikom posnel več kot 6.000 fotografij listov, ki vključujejo makro objektiv in fotoaparat, ki ga je kupil na eBayu, LED luč v vrednosti 10 USD in baterijo, ki omogoča kamero da teče neprekinjeno. "V bistvu gre za kartonsko škatlo in kup vodov, toda delo je opravljeno, " pravi.

Reiser je zbral liste z osmih različnih listavcev, vrst, kot so sassafras in sladkorni javor, ki vsako leto odmetavajo listje, in fotografiral vsakega na vsakih 30 do 60 sekund do tri dni. S povezovanjem tisoč slik v en video je razkril prizor spreminjanja listov, ki je veliko bolj živ kot tipičen jesenski posnetek. V videoposnetku s časovnim potekom barva skozi vsak list potuje kot barvilo, ki se širi po tkanini, razkriva dinamično notranje delovanje rastlin, ki se spreminjajo.

David Lee, profesor na področju bioloških znanosti na Floridski mednarodni univerzi in avtor Nature Palette: The Science of Plant Color , pravi, da še nikoli ni videl videoposnetka, kot je Reiserjev. "Barva na posameznih listih se močno razlikuje, kar kaže, da se sčasoma spreminjajo."

Kljub priljubljenosti jesenskega listja znanost za spreminjajoče se liste ni splošno znana. "Vsak padec ljudje pišejo o spremembi barve in običajno so članki polni vseh vrst napak, " pravi Lee. Ena največjih zmot je, da se rdeči in rumeni listi spreminjajo na enak način, ko dejansko potekajo popolnoma drugačni procesi.

Rumeni listi rastlin, kot je čarovniška lešnica, sledijo razlagi tradicionalnega učbenika o spremembi barve: Razpad zelenih fotosintetskih pigmentov, imenovanih klorofili, izpostavlja rumene pigmente ali karotenoide, ki se skrivajo pod njimi. (Karotenoidi so ista vrsta pigmenta, ki daje bučam in korenju izrazit odtenek.) Ko listi še naprej odpadajo, nastajajo tanini in porjavijo.

Kloroplasti Z mikroskopom se klorofil koncentrira znotraj rastlinskega življenja v strukturah, imenovanih kloroplasti. (Kristian Peters - Fabelfroh prek Wikicommonsa pod CC BY-SA 3.0)

Po drugi strani večina rdečih tonov, kot tisti v rdečih hrastih, izvira iz pigmenta, imenovanega antocianin, ki nastane, ko listje odmre. "Ljudje trdijo, da je rdeča barva [tudi] razkrivanje zaradi razpada klorofila, in to je preprosto narobe, " pravi Lee. "Rdeča barva je dejansko ustvarjena, ko se klorofil začne razgrajevati - obstaja sinteza teh pigmentov, tako da je povsem drugačna stvar."

Čeprav znanstveniki vedo, kako nastajajo rdeči pigmenti, še vedno niso prepričani, zakaj. Po Leeju obstajata dve prevladujoči hipotezi. Evolucijski biolog William Hamilton je predlagal, da se barva uporablja za zaščito rastlin pred rastlinojedo, saj lahko rdeči odtenki žuželke napeljejo v razmišljanje, da je list strupen ali nezdrav, hrošče pa odvrne od tega, da bi se hranili na njem ali tam odlagali svoja jajčeca.

Vendar je prevladujoče prepričanje, ki ga je populariziral vrtnar Bill Bill Hoch, da rdeči pigmenti nudijo foto-zaščito, kadar je listje ranljivo, zlasti pri močni svetlobi in nizkih temperaturah, ko rastline ne fotosintezirajo tako učinkovito. Antocianini pomagajo zaščititi list tako, da absorbirajo odvečno svetlobo na valovnih dolžinah, ki se ne uporabljajo za fotosintezo, kot je zeleni del vidnega spektra. Delujejo tudi kot antioksidanti in ščitijo list pred strupenimi stranskimi produkti, ki nastanejo, ko se klorofil med staranjem razgradi.

Sinteza antocianov lahko tudi razloži, zakaj se hitro povečujejo odtenki barve v Reiserjevem časovnem poteku niso enakomerni, saj lahko temperatura in izpostavljenost svetlobi drastično odstopata po površini lista, kar lahko vpliva na lokalno proizvodnjo pigmenta.

Toda zakaj bi rastlina šla skozi evolucijske težave z zaščito listja, ki mu je namenjeno umreti? "Prednost rastline je v tem, da lahko listi, ki se lomijo, učinkoviteje odstranijo dušik iz razpadajočih beljakovin in prenesejo dušik nazaj v rastlino, bodisi v velike okončine ali celo v koreninski sistem, " Lee pravi. Dušik je bistveno hranilo za fotosintezo in rast, zato vrnitev čim več drevesa na drevo pred padcem listja pomaga zagotoviti, da je rastlina dobro založena za cikel prihodnje leto.

Medtem ko je znanost o spremembi barve še vedno zavita v skrivnostnost, Lee meni, da bo še veliko jeseni očarala tako raziskovalce kot radovedne opazovalce. "Kot naša panda. To je stvar, ki resnično pritegne veliko pozornosti za rastlinski svet v primerjavi z živalskim svetom, "pravi. »Nenavadna barva je nekaj, kar vsi opažamo.« Z delom, kakršen je Reiserjev video, lahko zdaj preučujemo spreminjajoče se liste s svežo perspektivo in postavljamo nova vprašanja v fokus ter povečujemo puzzle narave, ki se vedno spreminja.

Glejte, kako listi v nekaj sekundah spreminjajo barvo