Kodėl ir kaip rudenį keičiasi medžių spalva?

Vidutinio klimato ir taigos miškuose lapus metantys medžiai ir krūmai vadinami lapuočiais. Jiems priklauso tokios grupės kaip drebulės, klevai ir ąžuolai. Kitą spektro pusę sudaro augalai, kurie nenumeta lapų – pavyzdžiui, pušys, eglės ir kedrai, kurie priskiriami spygliuočiams arba visžaliams medžiams. Abiejų rūšių medžiai žiemą gamina mažiau energijos, tačiau spygliuočiai yra prisitaikę: pavyzdžiui, turi vaškinę dangą, kuri sumažina vandens nuostolius ir padeda jiems išlaikyti spyglius ištisus metus.

Pasak JAV Kolorado valstijos miškų tarnybos miškininko Adamo Moore'o, visų rūšių medžiai, panašiai kaip ir mes, jaučia aplinkos signalus, kurie jiems praneša, kada laikas pradėti ruoštis žiemai. Ankstyvą rudenį oro sąlygos pradeda keistis: naktys būna žvarbios ir sutrumpėja laikas, kai gamtą pasiekia dienos šviesa. Augalams lieka mažiau Saulės šviesos, kurią jie gali surinkti naudodami lapuose esantį chlorofilą, todėl lapuočiai medžiai pradeda mažinti savo investicijas į gyvybės palaikymą.

„Medžiai yra tarsi fabrikas, ir jie mėgsta būti efektyvūs, – pasakoja A. Moore'as. – Jie gamina deguonį mums ir energiją sau, o be Saulės šviesos jie, galima sakyti, ne sezono metu pradeda uždarinėti parduotuvę.“ Kai prasideda pirmieji šalčiai, medžiai jau būna „nuėję miegoti“.

Nors chlorofilas yra labiausiai paplitęs pigmentas, kurį augalai naudoja šviesai surinkti – žali lapai taip atrodo, nes chlorofilas sugeria raudoną ir mėlyną šviesą ir atspindi žalią – augalai dažnai turi ir įvairių antrinių pigmentų. Kai chlorofilas medžių lapuose pradeda silpnėti, šie antriniai pigmentai tampa matomi. Būtent tai ir matome, kai rudenį lapija pasiekia piką, sako Masačusetso Amhersto universiteto (JAV) arboristė Kristina Bezanson.

Raudoni ir violetiniai atspalviai atsiranda dėl antrinių pigmentų, vadinamų antocianinais, o karotenoidai ir ksantofilai suteikia atitinkamai oranžinius ir geltonus atspalvius. Vienoje medžių grupėje – pavyzdžiui, klevų – skirtingos rūšys išvystė savo pigmentų rinkinį. Pavyzdžiui, raudonieji klevai rudenį nusidažo ryškia purpurine spalva, o juodieji klevai tampa geltonais.

Nors šie pigmentai medžius daro gražius, jie taip pat atlieka dar ir svarbią funkciją.

„Atminkite, kad medžiai yra autotrofai: jie fotosintezės būdu patys gamina maistą, o lapai dažnai vadinami medžio „maisto fabrikais“, – aiškina K. Bezanson. Turėdami įvairių pigmentų, galinčių sugerti skirtingo ilgio šviesos bangas, augalai fotosintezės metu gali surinkti daugiau energijos. Investuoti į tiek daug pigmentų gali būti brangu, todėl ne visi medžiai laikosi šios strategijos. Tačiau tie, kurie tai daro, dažnai auga gana greitai.

Nors didžiąją dalį rudeninio raudonavimo lemia aplinka, spalvos pasikeitimo laiką bent iš dalies lemia genetika – vieno eksperimento metu mokslininkai nustatė, kad dešimtys tūkstančių genų spalvos keitimo laikotarpiu buvo išreikšti skirtingai.

Kai kurios rūšys pradeda keisti spalvą jau vasaros pabaigoje, o ąžuolai dažnai numeta lapus gerokai po to, kai kiti medžiai jau lieka pliki. Mokslininkai taip pat pastebėjo, kad panašiose platumose gyvenantys tos pačios rūšies atstovai keičia spalvą tuo pačiu metu, nepriklausomai nuo aukščio virš jūros lygio – nors paprastai tikimasi, kad aukštesnėse, šaltesnėse vietose gyvenantys medžiai dėl žemesnės temperatūros pakeis spalvą pirmieji.

Beje, net ir „nuogi“ medžiai vis tiek teikia vertingas ekosistemos paslaugas. Jie sulaiko vėją ir toliau yra vertinga buveinė paukščiams – o nukritę lapai pūdami sudaro dirvožemį, teikia maistines medžiagas. „Kasmet nukritę lapai padeda kurti dirvožemį, nes iš jų susidaro mulčias, žiemą uždengiantis dirvožemį virš šaknų, kad jos išliktų šiltai“, – teigia K. Bezanson.

Parengta pagal „Live Science“.