DingDing: 韓楓之旅（ㄧ）

2013/11/14

韓楓之旅（ㄧ） - 紅葉的故事

紅葉的故事

秋意漸濃的時候，總讓人想到滿山的紅葉。這兩年的秋天，都到了韓國感受那嫣紅的韓楓。旅途中當大家驚嘆楓葉變紅的大自然美景時，讓我們也來探討紅葉有趣的顏色化學。

楓葉葉片中含有許多色素，各有不同的功能，主要的植物色素有葉綠素、葉黃素、胡蘿蔔素和花青素等。葉子的色素存在於細胞質內的色粒中，分為綠色粒，呈綠色或黃色；無色粒，不呈現顏色；與雜色粒，呈紅色或黃色，等三種。隨著細胞的成長，色粒會分裂而增多，或分化變色。

葉綠素 Chlorophyll
葉綠素是葉子進行光合作用時，葉綠素ａ吸收後剩下的光線經由反射便呈現藍綠色。而葉綠素ｂ，在充足陽光與溫暖的環境下，植物可以合成葉綠素。合成葉綠素的最適溫度，隨著植物種類而異，楓樹最穩定的溫度在27~10度之間。葉綠素並不穩定，葉子內各組織缺乏水分，或受到強烈陽光照射時，葉綠素便會被破壞。
註：所以楓葉的葉綠素會在溫度低於１０度，又遇到強烈日照後才會被破壞，失去綠色。

胡蘿蔔素類 Carotenoids
胡蘿蔔素結構高度不飽和，容易被氧化成為葉黃素，葉黃素在植物中的含量約是胡蘿蔔素的二倍。胡蘿蔔素類是一種助吸光素，可以吸收藍、紫部分的可見光中的能量，吸收後剩下的光線呈紅及黃色。胡蘿蔔素類比葉綠素穩定，不會因受到照光而分解。
註：所以楓葉的葉胡蘿蔔素或葉黃素，不會因環近破壞，故紅色或黃色才被保留。

花青素 Anthocyanins
花青素是水溶性，存在於表皮細胞的液胞中，與光合作用無關，也不會干擾葉肉組織中葉綠體進行的光合作用。有趣的是，花青素的顏色會隨著酸鹼值而變，遇酸變紅，遇鹼變藍，顏色範圍從紅色、粉紅色、紫色到藍色，是一種天然的酸鹼指示劑。顏色視其酸鹼值而定。例如，蘋果成熟時，表皮含有豐富的花青素，吸收藍光、藍綠光、綠光，而呈現紅色。相對地，葡萄表皮則呈紫色。
註：所以楓葉的花青素，因葉片的糖因光合作用增多，加上葉柄略分離，無法完全送糖入樹桿及根，葉中糖多會變成花青素也使葉體內呈酸性，而使它以紅色呈現。

紅葉的故事

植物體內主要的色素有葉綠素、葉黃素、胡蘿蔔素和花青素，葉子變色主要由植物體內色素的變化所主導。春、夏季日照長，光合作用特別活躍，葉片行光合作用除合成醣類外，也加速葉綠素的分解，夜晚時，葉綠素又開始合成。由於葉綠素持續不停地分解與再生，因此，葉子含有豐富的葉綠素。當葉子內同時含有葉綠素與胡蘿蔔素時，葉子會吸收紅光、藍光、藍綠光，剩下的光線反射，葉子便呈現綠色。

進入秋天後，日照時間縮短，夜間漸長，因應日照時間的變化，落葉樹種會在葉柄基部產生離層素，葉子因而脫落，卻也阻止養分的運輸。同時，溫度降低後，葉綠素合成的速率會變慢。葉內水分減少的結果，葉綠素在低溫發生分解，但葉綠素合成的速率卻來不及補充，因此葉綠素色素含量逐漸降低。此外，胡蘿蔔素遠比葉綠素穩定，即使葉綠素消失了，胡蘿蔔素仍可存於葉子中，葉片中的葉黃素、胡蘿蔔素等逐漸主宰樹葉顏色，導致葉片呈現黃色。

由於植物輸送養料的能力減弱，葡萄糖就被留在葉子裡，於是甜度越來越高。有些植物會將葉子內的葡萄糖和葉黃素在陽光作用下，逐漸生成花青素。

到了深秋，葉子的葉綠素不斷減少，葉子的綠色褪去，而花青素卻不斷增加，紅色增強，於是就變成鮮紅可愛的樹葉了。日光愈強，植物產生的花青素就愈多，溫差越大，葉綠素降得越低，葉片的顏色變得越紅。研究發現，楓樹缺氮養分時，楓葉會更紅，更早變紅。因此，楓葉變紅的程度與日照、氣溫、乾旱、污染、氮元素有關。
註：要看楓葉變紅，在冬季少或不要施氮肥，也是很重要。

另外，紅色楓葉有遮光劑的作用，使得落葉時間延後，楓樹因而可以吸收更多的營養，因此，楓葉變紅的現象可以看成楓樹對自然界環境變化反應的結果。葉綠素與花青素相對含量與生成速率，也可以解釋植物的嫩芽和新葉呈現紅色的原因。葉綠素的生成速率高於花青素時，植物的嫩芽和新葉便綠得快。當花青素的生成速率高於葉綠素時，植物的的嫩芽和新葉就呈現紅色。等到葉綠素色素增加後，葉子就變回綠色。