观察一棵树——紫薇11月18日
最近一直关注秋叶变色的问题，资料看了不少，仍然有很多疑问。秋叶变色的大众化说法是因为叶绿素分解，胡萝卜素和花青素显现。但是，其中细节仍然值得推敲。于是，本周决定花费时间来一番研究汇总，理清思路。
Achlorophyll
叶绿素，是植物进行光合作用的主要色素，是一类含脂的色素家族，位于类囊体膜。叶绿素吸收大部分的红光和紫光但反射绿光，所以叶绿素呈现绿色，它在光合作用的光吸收中起核心作用。
叶绿素分为叶绿素a、叶绿素b、叶绿素c、叶绿素d、叶绿素f、原叶绿素和细菌叶绿素等。叶绿体内不仅含有叶绿素，还含有胡萝卜素、叶黄素等色素。但在通常情况下，叶绿素的含量占有绝对优势（新生叶子所含的叶绿素数量大约是叶黄素的8倍），所以叶子呈绿色。
02叶绿素的分解叶绿素在活体内也和其他物质一样处于不断更新状态。它被叶绿素酶分解，或经光氧化而漂白。深秋时许多树种叶片呈美丽的红色，就是因为这时叶绿素降解速度大于合成速度，含量下降，原来被叶绿素所掩盖的类胡萝卜素、花色素的颜色显示出来的缘故。叶绿素含N，Mg，类胡萝卜素不含N，Mg。在活体绿色植物中，叶绿素既可发挥光合作用，又不会发生光分解。但在加工储藏过程中，叶绿素经常会受到光和氧气作用，被光解为一系列小分子物质而褪色。光解产物是乳酸、柠檬酸、琥珀酸、马来酸以及少量丙氨酸。
在叶绿素的合成过程中，要进行一系列的化学反应，这些反应对温度有要求。一般叶绿素形成的最低温度为2-4℃，最适温度为30℃，最高温度约为40℃。不同植物对温度的要求会有所不同。早春寒流过后秧苗发白、秋天叶子变黄等现象，都与低温抑制叶绿素的合成有关。低温主要通过降低与根系细胞呼吸有关的酶的活性来减弱细胞呼吸强度，进而影响根系细胞对矿物质的主动吸收。
氮和镁是叶绿素的重要组成成分，其缺乏时会影响叶绿素的合成。此外，铁、铜、锰、氧等也影响叶绿素的生物合成。
由于叶绿素中的氮、镁等元素非常珍贵，所以植物秋天要在叶落前分解回收，储藏在根部，来年再用。
03叶黄素登场叶黄素(Lutein)，别名植物黄体素，是一种类胡萝卜素，化学式为C40H56O2，在蔬菜、水果、花卉等植物中广泛存在。秋天到了，气温低了，新的叶绿素无法合成（光照、温度、矿物质和水分都不够），老的叶绿素却不断分解，这样叶绿体中的叶绿素就会越来越少，而叶绿体中的叶黄素（叶黄素呈现橙黄色）虽然也在分解，但分解速度要比叶绿素慢得多，这样叶黄素就慢慢突显了出来，叶子就逐渐由绿变黄了。这种解释我觉得比笼统地归为叶绿素的分解更细致更严谨。
花青素，是一种广泛存在于植物中的水溶性天然色素，水果、蔬菜、花卉中的主要呈色物质大部分与之有关。随着植物细胞液泡酸碱性（PH值）不同，花青素就会使花瓣呈现五彩缤纷的颜色。细胞液呈酸性则偏红，细胞液呈碱性则偏蓝。光可增加花青素含量，高温会使之分解。
秋天天气冷了，叶绿素生成很少，但分解很多，这样叶绿素减少，绿色逐渐褪去。同时，树叶受到寒潮和霜冻的侵袭，输送养料的能力减弱了，叶子里经过光合作用制造出的糖分输送不出叶子，叶子中不断增加的糖分会有一部分转化为花青素，这样叶子里的花青素不断增加。花青素遇酸性细胞液会显红色，而枫叶、乌桕叶、槭叶、柿叶等都是酸性叶。秋天，它们叶子中的花青素增加，在酸性细胞液中呈现红色。霜冻引起的昼夜温差增大会使枫叶变得更红艳，温差越大，叶子糖分就越难转运，转化成的花青素就越多，叶子就越红。
多数植物，要么所含花青素很少，要么花青素含量虽多，但细胞液为碱性，所以叶子都不会变红。
在观察中，我还猜测花青素的产生与水分也有很大关系，因为，绿色的树叶一旦脱离树干，不会继续变红。可能失去水分也就失去了转化的能量和运输媒介。
为什么在回收营养的过程中，植物还要费心生产花青素呢。秋天云少，空气干燥，紫外线被云层反射和被水吸收的也少。红色或者黄色是植物的防晒霜。秋天，植物的叶子逐渐停工，光合作用的必要条件阳光不再珍贵，为了保证在营养回收的时候不让叶子受到伤害，植物合成自己的防晒霜。一些热带植物的新叶都是红色的，成长之后才褪去红色也是一样的道理。另外，秋天植物在拆解叶子里的可回收物质搬运回树干的过程中，会产生很多自由基。自由基是一种有毒物质。红叶里的防晒色素也兼有清除自由基的功能，可以防止叶子营养在回收结束前自由基伤害。
在这里特别记录一下植物的防晒手段。第一，靠合成功能色素来抵抗紫外线破；第二，多多吸收水分；第三，关闭自己的气孔，让停止氧气运作。
单宁，又名单宁酸（tannic acid），也称鞣酸，是一类广泛存在于植物体内的多元酚化合物，在维管植物中的含量仅次于纤维素、半纤维素和木质素，主要存在于植物的皮、根、叶、果中，含量可达20%。
单宁很低调，但其作用却有很多。第一，结合动物口中的唾液蛋白并沉淀，引起粗糙的收敛感和干燥感，产生涩味，从而抵制植物性动物的啮噬，形成自我保护机制；第二抑制细菌、病毒，增强植物的抗病能力，第三，保护植物免受紫外辐射的损伤。单宁属于多酚类化合物，其含有的苯环结构在紫外光区有很强的吸收能力；第四，影响落叶的分解过程，进而对生态系统的物流和能流产生影响。在单宁的作用下，落叶完美回归大地，为植物来年生长贡献所有力量。
06离层迷团在叶将脱落时，在叶柄基部或靠近叶柄基部的某些细胞，由于细胞的生物化学性质的变化，最终产生了离区的原因。离区包括离层和保护层两个部分。叶柄基部或靠近基部的部分，有一个区域内的薄壁组织细胞开始分裂，产生一群小型细胞，以后这群细胞的外层细胞壁胶化，细胞形成游离状态，因此支持力量变得异常薄弱，这个区域就称为离层。因为支持力弱，由于叶的重力，再加上风的摇曳，叶就从离层脱落。离层的形成会阻断叶子与树干的联系，如果离层是在叶绿体分解之前形成，那么，叶绿素中的有效物质则无法回收，我想离层的形成和叶绿素的分解应该是同时进行，而且是缓慢进行，不会是一蹴而就的。
另外，秋叶变色应该不是树叶的独立工作，而是和树主体共同作用的结果，因为，当树叶脱离树体之后，不会继续变红或者变黄，只有在单宁的作用下变褐，分解。我摘下柳叶放在窗台，柳叶慢慢干脆，但颜色也丝毫没有和一般的落叶一样变黄。
以上是我对落叶变色的一些看法，希望在队友的帮助下继续完善它。