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落叶树木提醒我们地球生态是一个循环的系统。树叶从绿色变成秋天的黄色和红色,这就预示着冬天就要来了。自从4.1亿年前维管植物在地球上出现之后,这种循环在植物身上就年复一年地不断重复着。随着现代社会生活方式在美国的建立,火车和汽车等现代交通工具的普及,北部地区的秋季景色作为一个著名风景,吸着引来自全美甚至全世界的大量游客。在美国,观赏树叶变化的活动非常受欢迎,甚至一些森林管理机构都一直维持着“秋季树叶热点地区”的热线电话,来播报那些最受欢迎的观赏秋季风景的国家森林公园。当然,这种秋季观景现象并不限于北美,它们发生在任何有落叶树木生长的地方。在许多地方,观赏落叶的游客每年都可以为其带来可观的经济效益。
在最基本的层面上,叶子颜色的变化是一个衰老的过程,预示着植物冬季休眠的开始。木本植物在落叶的最后几天前会在叶柄或叶茎的底部形成一个分离层。这种分离层使叶子和树枝之间能够在一瞬间彻底地分离,从而可以防止基底细胞接触霜冻或潜在致病物而危害到树体。树叶在秋天获得的颜色是植物色素和生物化学功能的作用。随着秋季日照小时数的持续下降,天气逐渐凉爽,树叶中用以保持绿色的叶绿素也会相应下降。这发生在所有的落叶植物上,包括山杨、枫树、橡树、桦树和红枫等等。随着叶绿素逐渐消退,树叶中其他色素——类胡萝卜素和花青素的显色就更加突出,便引起黄色、橙色、棕色和红色等不同颜色。每个落叶树种呈现出一种特有的色调。而在一个林区,总的看起来,这些色调相互混合,形成一种犹如调色板上的色彩斑斓。有时候,在一些许多不同物种汇聚的地方,它们的色彩相互交织,形成了大片五颜六色的树林。另一种情况则是只有单一的物种生长在一起,就会形成连绵成片的黄或者是红。
树叶拥有的不同颜色来源于叶片中的不同生化物质。例如,有一些植物树叶中含有高浓度的葡萄糖,同样地方的一些其他植物树叶中却含有高浓度的代谢废物。这种差异就造成了山毛榉的金黄色树叶和橡树的棕色树叶它们的同时存在。丹宁酸和类胡萝卜素的共同作用使山毛榉呈现金黄色,而橡树的棕色则是来自于丹宁酸的大量存在。橡树树叶,被认为含有较高毒性,这种毒性缘于树叶中含有的大量丹宁酸,那是为了应对那些胆敢食用它们的动物而特意准备的。
树叶改变颜色和开始落叶的时机是由其遗传密码精确控制的。最终的目标是在秋天利用尽可能长的时间蓄积淀粉,减少冬天持续霜冻的损害。有些树木可以比其他树种更长时间地保持绿叶的状态,但是它的保持最大营养获得和最小霜冻破坏与疾病风险的时间窗口就十分狭窄了。不断地蓄积能量直到可能的最后一刻,对植物度过漫长的寒冬非常重要。在植物的内部组织有更多的能量储存,意味着有更多的机会可以在寒冬中存活下来,并在来年春天生长的时候抢得先机。
如果秋天的颜色真的只是标志着树叶的衰老,人们为什么还要长途跋涉,有时还是从海外飞来,或者开车整整一天,去观看它们呢?答案可能有很多。然而,最简单的解释可能是,这时候,树林的样子,就像是平静而温暖的土黄色调色板上,突然爆发出了仅仅能维持数天的一种绚丽。看到这一短暂的美好,它能提醒我们,没有什么是永恒的。即使自然诞生出了这种美妙的景色,也仅仅只是作为夺走它们过程中的一步。最终,只留下光秃秃的、突出的枝桠,宣告冬天的到来。
摘自《源于自然:植物药何以事关人类未来》P31-32
2016.10.28于玉泉
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