枫叶是什么原因(枫叶的原因)枫叶是什么原因(枫叶的原因)

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枫叶是什么原因(枫叶的原因)

枫叶是什么原因(枫叶的原因)

一、为什么枫叶会变红

我们可以再“放大一点”,直接搞清楚“为什么树叶会变红?”吧。

使树叶变红的物质:红色素。

因此问题又可以变为:为什么树叶要产生红色素呢?

其实对于为何某些树叶会产生红色素,有过多种解释:

红色素能让树叶在寒冷环境中保持暖和。红色素能帮助植物抵御旱情,以及吓退或吸引昆虫。红色素能阻挡危险的紫外线。

但这些解释存在严重漏洞:能阻挡紫外线的花青素,一般只存在于叶肉内进行光合作用的组织中,这会让叶片最上层的细胞暴露在危险之中。不仅如此,其他色素更容易制造,也能更有效地阻挡紫外线,那么树叶还有什么理由偏要去制造昂贵的红色素呢?

事实上,以上每一种解释都只适用于一种或者一些红叶,但不能解释全部。

为了搞清楚为什么需要产生红色,就必须知道,红色素到底承担着什么重要功能?

其实树叶中几乎所有的红色素,都是花青素的产物

花青素属于黄酮醇分子,它们产生于细胞质中,并被运往细胞液。

花青素开始是无色的,但在加入糖分子和其他一些化学成分后,就产生了红色、栗色、紫色和蓝色。这一过程十分复杂,非常消耗能量,所以除非有重要作用,否则植物是不可能如此劳神费力地来制造色素的。

花瓣用明亮的色彩吸引路过的传花粉者;果实用诱人的色彩向动物展示自己的成熟,目的是让动物为自己传播种子。

但是,植物早在开花、结果之前很久,就已在制造红色素了。

因此,红色素的存在绝对不止吸引或者吓退这么简单。

花青素


生物学是一门基于实验的学科,研究红色素的功能,离不开科学家的实验

新西兰奥克兰大学的植物生理学家古尔德多年来一直在从事有关树叶变红的研究。

一天夜晚在啜饮红葡萄酒时,他突然想起了某些研究者的说法——“每天一两杯红酒,保你活到九十九”。

红酒中被吹捧得最厉害的保健成分就是黄酮醇,也就是包括花青素在内的一组色素。

黄酮醇是高效抗氧化剂,它们能清除自由基和活性氧。(自由基和活性氧可是都会破坏细胞膜和DNA。)皱纹、风湿和癌症发生的原因,都被认为同自由基和活性氧有关。而从植物色素中提取的物质,被认为能抵御疾病和衰老。

因此这也是医生专家建议公众多吃水果和蔬菜,尤其是红色果蔬的原因,其理由就是它们不仅富含维生素,还富含花青素。在清除自由基的能力方面,红色素是维生素E或维生素C的四倍

正因为自由基对植物和对人类一样有害,所以古尔德怀疑红色素也能像保护人类一样保护植物本身。

古尔德团队的研究过程

现象:植物经常面临自由基和活泼氧的威胁,一些自由基和活泼氧对细胞是致命的。植物细胞中有一系列的酶和酚色素能对付自由基和活性氧,但有时前者不足以抵挡后者的进攻。

猜测:当植物最急需时,花青素或许能提供另一层保护。

主要实验材料:霍罗皮托

选材原因:

当昆虫叮咬霍罗皮托树时,伤口周围就会出现红斑。当旱情严重时,当地另一种树的绿叶就会变红。在树叶生命中的最严峻时刻,如初次茂盛和将要落下时,花青素的含量最高。

实验过程:

1、目的:红色素是否具有更强的抗氧化能力

方法:检测同种植物红叶部分和绿叶部分的抗氧化能力

结果:发现红叶提取物比绿叶提取物的抗氧化能力强13倍。

2、目的:为什么这种植物的叶子不是全都变红

猜测:产生红色素的植物叶子所受到的太阳光照要强烈得多,而阴凉处的树叶所受阳光强度较弱因此保持了绿色。

方法:

(1)确定红色素能更有效清除自由基。

①从叶皮上取下绿色及红色组织样本,并在样本中注入一种染料。(当存在自由基时,该染料在紫外光下会闪亮。)②用针刺叶片组织,以此模拟昆虫叮咬。③观察现象。

结果:

在显微镜下古尔德看到,不论被刺的是绿色组织还是红色组织,伤口周围都形成了明亮的光圈。而不同的是,红色区域的光圈过了不到5分钟就消失了;而在绿细胞中,光圈则过了10分钟才消失。

同时结合其他实验,证明:在清除自由基方面,刚在细胞质中制造出来的花青素同以转移到液泡中的花青素作用是一样。这表明花青素能对细胞膜和DNA等提供全面的保护

(2)强光下的植物会产生更多红色素

古尔德的学生发现,红色组织能比绿色组织更好地应对强光,强光在红色组织中引发生成的自由基比在绿色组织中少。


(至于为何强光下需要被保护,其实是植物光呼吸的内容:当光照过强时,植物光合作用组织中的叶绿素分子就会将多余的能量转移到分子氧,并将后者分裂成单个氧、过氧化氢和尤其有害的羟基自由基。所有这些物质都会破坏细胞的重要组成部分。)


所以为什么反而秋天快凋谢时,产生红色素的量还更多?

红色素能足够长时间地保护叶绿体免遭过量阳光的破坏,以便让树木从树叶那里获取额外的养分,从而为来年春暖花开时树木的新生做好营养准备。

秋天来临,树叶就开始降解自己的叶绿体,这使得树叶更易受到光线伤害。

在这一分解过程中释放的叶绿素分子极具危险性,只要有光线击中它们,就会产生大量致命的氧自由基。

因此换句话说,制造红色素是为了保护死期将至的叶子,而保护“老朽”的树叶则是为了保证树木在来年的新生。


证实红色素保护作用更有说服力的现象

欧龙牙草。

这种植物出现在大约4.5亿年前,是地球上最早期的植物之一。那时,欧龙牙草的生存环境极为恶劣,因为当时地球所受到的紫外辐射要比今天强得多

今天,大多数欧龙牙草都生活在潮湿、阴暗的地方它们是绿色植物,但有一种生活在奥克兰港海域中部火山岛上的欧龙牙草,那里环境非常糟糕辐射强烈,养分少,而这里的欧龙牙草,是红色的。


Summary

据植物生理学的研究,实验证明,“老”树叶收集阳光进行光合作用的能力比“年轻”但成熟的树叶差。当树叶变色时,尽管植物获取能量的效率和处理能量的效率都会下降,但后者下降得比前者快,造成能量超负荷,植物的新陈代谢因此减慢。

季节性的因素:如气温骤降,同样会阻碍树叶的新陈代谢。

到了秋季,老树叶必须尽量制造出营养物质,并把它们转移至可以越冬的植物组织中。所以,虽然老叶的光合作用能力即将丧失,但为了让新春树木的备足营养,秋叶仍必须以自己的尽可能地进行光合作用,直到生命的最后一刻。 而制造红色素,正是为了让老朽的秋叶奉献自己最后的干劲。


而枫叶,只是众多会制造红色素植物中的一种。


二、如何向孩子解释

孩子,你知道树叶为什么是绿色吗?

没错,因为有叶绿素的存在。

它很重要的功能就是光合作用,也就是我们平时所说植物可以“呼”出氧气,更新我们所呼吸的空气的过程。

但其实光合作用除了能够帮助我们更新空气外,还有一个很重要的功能,为植物本身提供营养物质。

然后你再想想,一般枫叶是什么时候变红?

没错,秋天对不对。那秋天是树叶凋谢的季节还是茂盛的季节呢?

非常好,也就是说秋天时树叶会老去,最终掉落。

而植物老去的过程中,叶绿素会逐步被分解掉,而叶绿素被分解后的叶片更容易受到强烈太阳光的损伤,而红色素是一种能保护细胞的物质。所以你想想,老去的叶片中红色素的含量会怎样?

真棒,会上升。

因此,枫叶中红色素含量上升,叶绿素含量下降,这样枫叶就成了红色啦。


(若孩子年龄偏大了,可以进行更深一步的解释)

引导孩子多关注身边的环境才会有更多的趣事发生。从大人做起,放下电子产品,关注环境和身边的人和事培养孩子的好奇心,重拾我们的好奇心


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