花儿为什么这样蓝——绿绒蒿花色漫谈

（本文除色谱、杂志截图之外，其余花卉图片全部为大青树原创摄影）

最爱高原绿绒蒿，不仅爱它如虞美人般千娇百媚的芳姿花容，更爱它不畏严寒、不惧贫瘠地扎根在寒风凛冽、冰雪霜冻、冷热无常、辐照强烈的高海拔恶劣环境中、依然能够绽放出如绸缎般娇柔美艳的神韵。在海拔4000以上的高寒地带，各种植物大都因抵御严寒而卷缩成低矮的灌丛或垫状匍匐于地面，唯有绿绒蒿鹤立鸡群，身披御寒的绒毛外衣，风姿绰绰、昂首挺立、迎风摇曳，所以绿绒蒿被广大植物爱好者赞誉为高山绿神、荒野丽人。

《森林与人类》杂志2016年第4期绿绒蒿专辑中，中科院植物研究所副研究员、绿绒蒿专家杨福生教授有一篇文章“花儿为什么这样蓝”，介绍了有“蓝罂粟”美誉的绿绒蒿属植物多开蓝色花儿的原因。杨教授的文章偏重化学成分的分析，更适合专业科研人员阅读，我估计外行可能没几个能看明白说的到底是啥。

大青树热衷高原野花摄影，更是酷爱绿绒蒿这种高山美人，以前就对一些植物的发色机理很感兴趣，所以很认真地阅读了杨教授的这篇文章。看过之后余兴未尽，尝试从行为学、色度学和染料化学的角度，更加通俗地科普一下这个话题。

一种生物的习性，首先是适应它所生长的环境使然，这也就是所谓的适者生存原则。绿绒蒿属乃至整个高原野花蓝色居多的原因，也正是这个生物学原则的体现。除了绿绒蒿之外，高原上蓝紫色花系的还有：

龙胆科的龙胆属、肋柱花属、扁蕾属、獐牙菜属，桔梗科的蓝钟花属、风铃草属、沙参属，毛茛科的翠雀属，以及鸢尾科的鸢尾属、报春花属的雪山报春组，还有以紫色为科名及属名的紫草科的倒提壶、微孔草和琉璃草属和罂粟科的紫堇属等等，它们的花儿都是以艳丽的蓝紫色著名。

从生物行为学的角度看，高原野花蓝色居多的原因应该是跟高海拔强烈的紫外线辐射有关。太阳光谱从右至左，可依次分为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫7种颜色。其实从色度学的角度说，颜色的种类应该是无限多的，7种只是大概的分类。

太阳光的多种光谱合在一起，就是白光。而哪种光波被物体反射，这种物体就会呈现那种光波的颜色；太阳光若全部被等量反射则呈白色；光线若全部吸收不被反射时就是黑色，若大部分等量吸收则表现为灰色。

从光波能量的角度说，波长越长的（如红色）能量越低；反之，波长越短的（如蓝色）能量越高。高原上的野花为了防止高能量的蓝色、紫色以及紫外光的强烈辐射，保护花瓣花蕊这种延续生命的器官避免被灼伤，长期的进化使它们选择了反射这些强辐射光波的基因。于是，我们就看到了它反射出的紫色和蓝色。所以，高原上的紫花和兰花就特别多而占了优势。而低海拔恰恰相反，开花后需要更好的光合作用，所以就选择了吸收高能量的蓝紫光谱，而反射出红、黄光波，于是，我们就看到了大量的红花、黄花。

要说到花儿的颜色，首先就要知道花青素。花青素是一种多环芳烃的共轭发色基团，它是构成花瓣和果实颜色的主要色素。世界上80%的天然色素的形成，都与花青素有关。花青素不是一种化合物，而是自然界一类广泛存在于植物中的水溶性天然色素的统称，属黄酮类化合物，为黄酮和黄烷酮的衍生物。以抗氧去自由基出名的蓝莓，就是因为含有大量花青素而被商家炒作的炙手可热。其实，葡萄乃至紫薯甚至红菜苔都一样含有大量花青素，而且价廉物美。

现已知的花青素有20多种，大多数都是在酸性条件下呈红色，在碱性条件下呈蓝色。也就是说，花青素其实是一类酸碱指示剂，跟石蕊的酸碱显色机理大致相同。在植物体内，它们随着细胞液的酸碱改变颜色：细胞液呈酸性则偏红，细胞液呈碱性则偏蓝。

（PH试纸标准色板）

自然条件下游离状态的花青素极少见，主要以糖苷形式存在，花青素常与一个或多个葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、阿拉伯糖等通过糖苷键形成花色苷。已知天然存在的花色苷有250多种。花青苷因所带羟基、甲基、糖基的数目以及糖基种类和连接位置等因素而呈现不同颜色 。颜色的表现因生存环境条件的改变：如花青素浓度、共色作用、液泡中pH值的影响等。

     具体到绿绒蒿，主要是花青素中的矢车菊素在影响着花瓣的颜色。矢车菊素最大吸收波长约在520nm左右，吸收的是绿色光谱，而对应的，反射出的就是绿色的互补光，也就是我们看到的矢车菊素的颜色为红紫色

既然如此，我们看到的绿绒蒿就应该是以红紫色为主，为什么实际上蓝色居多呢？我们前面已经讲到，花青素其实是一种跟石蕊相似的酸碱指示剂，在酸性条件下显红色、在碱性条件下显蓝色。高原寒季长，地温低，有机物较难腐烂，多数土壤偏碱性，使得细胞液多呈碱性，导致花色偏蓝。也正因为土壤的酸碱度会因为小环境而有所差异，所以，我们看到的花儿颜色，即便是同一种巴朗山绿绒蒿，也不会是统一的蓝色，而是从紫到蓝都有的一个系列的色系。

此外，花青素中含有大量的羟基（-OH）供电子基团，能够络合缺电子的金属离子（比如土壤中的铁、镁离子），络合金属离子后，会使最大吸收波长发生红移，显现出的互补色就偏青、蓝、紫了。除此之外，矢车菊素糖苷上的取代基的种类和位置也都影响到矢车菊素的发色，比如存在吸电子的酰基，对共轭发色体系产生路易斯酸的作用；而供电子的甲基，则产生路易斯碱的作用，这些取代基最终都会影响到绿绒蒿的从紫到蓝的花色。

（花青素在不同PH值下的显色）

总结：

1、花青素中的矢车菊素是绿绒蒿显色的主要成分，而它是会随着土壤的酸碱度发生色变的指示剂样成分；

2、除了酸碱度之外，土壤中的金属离子的种类也影响到矢车菊素的色变。

3、不同种的绿绒蒿，矢车菊糖苷上取代基的种类也有所不同，从而使它们显现出不同的色彩。