چرا رنگ برگ درختان در پاییز عوض میشود؟
۱۸ تیر ۱۳۹۹ توسط واحد آموزش (بروزرسانی: )
چرا رنگ برگ درختان در پاییز عوض میشود؟ زمانی که برگها سبز هستند به خاطر این است که حاوی مقادیر زیادی کلروفیل هستند. مقدار کلروفیل در یک برگ فعال آنقدر زیاد است که رنگ سبز، رنگ بقیه رنگدانهها را میپوشاند. نور میزان تولید کلروفیل را تنظیم میکند؛ بنابراین، همانطور که روزهای پاییز کوتاهتر میشوند، کلروفیل کمتری تولید میشود. سرعت تجزیه کلروفیل ثابت است؛ بنابراین، رنگ سبز کمکم از برگها محو میشود.
در همین حین، افزایش ناگهانی غلظت قند موجب افزایش تولید رنگدانههای آنتوسیانین میشود. برگهایی که عمدتاً حاوی آنتوسیانین هستند، قرمزرنگ میشوند. کارتنوئیدها گروه دیگری از رنگدانهها هستند که در برخی برگها وجود دارند. تولید کارتنوئید به نور وابسته نیست و به همین دلیل سطح آنها با کوتاهشدن روز، پایین نمیآید. کارتنوئیدها به رنگهای نارنجی، زرد یا قرمز هستند اما اکثر این رنگدانهها در برگها، زردرنگ هستند. برگهایی که مقادیر زیادی آنتوسیانین و کارتنوئید دارند، نارنجی میشوند.
برگهایی که میزان کارتنوئید آنها زیاد اما مقدار آنتوسیانینشان کم است یا اصلاً ندارند، زرد میشوند. در نبود این رنگدانهها، سایر مواد شیمیایی گیاه میتوانند بر رنگ برگ تاثیر بگذارند. نمونهای از این مواد، تانینها هستند که موجب رنگ قهوهای در برخی از برگهای درخت بلوط میشوند.
دما بر سرعت واکنشهای شیمیایی، از جمله واکنشهای موجود در برگها، و متعاقباً در رنگ برگها اثرگذار است. با وجود این، عمدتاً سطح نور است که موجب رنگگیری برگ درختان در پاییز میشود. روزهای آفتابی پاییز، روشنترین رنگها را ایجاد میکنند زیرا آنتوسیانین به نور احتیاج دارد. روزهای ابری، برگهایی با رنگهای زرد و قهوهای تولید میکنند.
رنگدانههای برگ و رنگهای آنها
بیایید به ساختار و عملکرد رنگدانههای برگ نگاه دقیقتری بیاندازیم. همانطور که گفتم، رنگ یک برگ به ندرت از یک رنگدانه تکی به وجود میآید، بلکه حاصل برهمکنش رنگدانههای مختلفی است که توسط گیاه تولید میشوند. گروههای اصلی رنگدانه که رنگ برگ را به وجود میآورند عبارتند از پورفیرینها، کارتنوئیدها و فلاونوئیدها. رنگی که ما مشاهده میکنیم، به مقدار و نوع رنگدانههایی که حضور دارند بستگی دارد. برهمکنشهای شیمیایی داخل گیاه، بهخصوص در واکنش به حالت اسیدیته (pH) نیز بر رنگ برگ تاثیر میگذارند.
گروه رنگدانه | نوع ماده مرکب | رنگها |
پورفیرین | کلروفیل | سبز |
کارتنوئید | کاروتن و لیکوپن | زرد، نارنجی، قرمز |
گزانتوفیل | زرد | |
فلاونوئید | فلاون | زرد |
فلاونول | زرد | |
آنتوسیانین | زرد، آبی، ارغوانی، قرمز-ارغوانی تیره |
پورفیرینها ساختار حلقوی دارند. پورفیرین اصلی در برگها، رنگدانه سبزی است که کلروفیل نام دارد. شکلهای شیمیایی مختلفی از کلروفیل وجود دارد (مانند کلروفیل a و کلروفیل b) که موجب سنتز کربوهیدرات در داخل گیاه میشوند. کلروفیل در واکنش با نور خورشید تولید میشود. همانطور که فصلها عوض میشوند و مقدار نور خورشید کاهش مییابد، کلروفیل کمتری تولید و رنگ سبز برگها کمتر میشود. کلروفیل با سرعت ثابتی، به مواد مرکب کوچکتری تجزیه میشود؛ بنابراین، همانطور که تولید کلروفیل کندتر یا متوقف میشود، رنگ سبز برگ نیز به تدریج محو میشود.
کارتنوئیدها ترپنهای متشکل از زیرواحدهای ایزوپرین هستند. نمونههایی از کارتنوئیدهای موجود در برگها شامل لیکوپن (به رنگ قرمز) و گزانتوفیل (به رنگ زرد) میشوند. گیاه برای تولید کارتنوئیدها به نور احتیاج ندارد؛ بنابراین، این رنگدانهها همیشه در یک برگ زنده، وجود دارند. همچنین کارتنوئیدها، در مقایسه با کلروفیل، بسیار آهسته تجزیه میشوند.
فلاونوئیدها حاوی زیرواحد دیفنیلپروپن هستند. نمونههای فلاونوئیدها عبارتند از فلاون و فلاول به رنگ زرد و آنتوسیانینها که بسته به pH، ممکن است قرمز، آبی یا ارغوانی باشند.
آنتوسیانینها، مثلاً سیانیدین، نوعی ضدآفتاب طبیعی برای گیاهان فراهم میکنند. از آنجاکه ساختار مولکولی یک آنتوسیانین شامل قند میشود، تولید این گروه از رنگدانهها به دسترسپذیری کربوهیدراتها در داخل گیاه بستگی دارد. رنگ آنتوسیانین بر اساس pH تغییر میکند؛ بنابراین، حالت اسیدیته خاک بر رنگ برگ تاثیر میگذارد. آنتوسیانین در pH کمتر از ۳ قرمز، در pH حدود ۷ تا ۸ بنفش و در pH بیشتر از ۱۱ آبی است. تولید آنتوسیانین نیز به نور احتیاج دارد؛ بنابراین، چند روزِ آفتابیِ متوالی موجب تولید رنگهای قرمز روشن و ارغوانی میشود.
دیدگاهها
افزودن دیدگاه