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1、气象与植物的奥秘秋叶是如何变红的 天气舒适宜人的秋天到来了，在这渐浓的秋意渲染、熏陶之中，一些植物的叶子由绿变黄，由黄变红，把秋天打扮得五颜六色，色彩斑斓，那么到底谁染枫林醉呢？或者说枫树等植物的叶子为什么秋天就变红了呢？原来枫树、黄栌、火炬等树的叶子中除了含有叶绿素、叶黄素、胡萝卜素外，还含有一种其他植物少有的花青素这种特殊的物质。大家知道秋天到来之后，随着气温的降低、空气湿度的减少、光照的减弱，植物中的叶绿素、叶黄素、胡萝卜素的含量逐渐减少，而花青素却“如鱼得水”迅猛增多；再者是花青素具有遇酸变红，遇碱“面不改色”这种“与众不同的性格”。据测定，枫树等少数植物，叶子中的细胞液是酸性的，故而
2、随着秋天的降临、花青素的增多由绿逐渐变红。而对于大多数植物而言，由于所含的花青素很少，或者花青素含量虽多，但细胞是硬性的，故而均表现出“脸不红，心不跳了”。由此看来，枫叶等少数植物的叶子秋天变红的内因是花青素与酸性细液发生化学反应，外因则是入秋后天气转寒，促进了花青大量增多，即气象条件发生变化造成的。“花儿为什么这样红？”是人们对花朵的赞叹和歌颂，那么从科学角度讲是怎样的原理呢？万紫千红，红蓝交辉，都是花青素在不同的酸碱反应中所显示出来的。不论是花还是叶，它们的细胞液里都含有由葡萄糖变成的花青素。当它是酸性的时候，呈现红色，酸性愈强，颜色愈红。当它是碱性的时候，呈现蓝色，碱性较强，成为蓝黑色，
3、如墨菊、黑牡丹等。而当它是中性的时候，则是紫色。还有“战地黄花分外香”的菊花，“金英翠萼带春寒”的迎春花，都呈黄色。菊科植物除了黄花以外，珲多橙色的花。橙色与柑橘、南瓜等果实的颜色相似，而最典型的是胡萝卜，所以表现这种色彩的色素，就被称为胡萝卜素。至于白花，那是因为细胞液里不含色素的缘故。有些白花，下如菊花，萎谢之前微染红色，表示它这时也含有少量的花青素了。变色的一个特殊例子是添色木芙蓉，早晨初开白色，中午淡红，下午深红，一日三变，愈开愈美丽。又如八仙花，初开白色微绿，经过几天，变成淡红，或带微蓝，它不像添色木芙蓉那样朝开暮落。至于一般的花，大都初开时浓艳，后渐淡褪。此外，还需要用物理学原理来
4、解释。太阳光经过三棱镜或水滴的折射，会分成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色。这七种颜色的光波长短不同，紫光波短。酸性的花青素会把红色的长光波反向出来，送到我们的眼帘，我们便感觉到是鲜艳的红花。同样，中性的花青素反射紫色的光波，碱性的花青素反射蓝色的光波，胡萝卜素有不同的成分，便分别反射黄色光波或橙色光波。白花不含色素，但组织里面含有空气，会把光波全部反射出来。有的花瓣，表面有较多的细微而排列整齐的玻璃球似的突起，看起来好像丝绒，能够像金刚石那样强烈地反向光线，色彩就更为鲜艳，如某些月季花就是。花儿的颜色还有它生理上的需要。光波长短不同，所含热量也不同：红、橙、黄光波长，含热量多；蓝、紫光波短
5、，含热量少。花的组织，尤其是花瓣，一般都比较柔嫩。在野生状态，红、橙、黄花都生长在阳光强烈的地方，反射了含热量多的长光波，不致引起灼伤，有保护的作用。蓝花都生长在树林下、草丛间，反射短光波，吸收微弱的含热量多的长光波，对它的生理作用有利。白花也多阴性植物，有些夜间开放，反射了全部的光波，是另一种适应措施。自然界少有黑色的花，只有少数的花偶然有黑色的斑点，因为黑色吸收全部的光波，热量过多，容易受到伤害。从进化的观点来考察，它有一个发展的过程。裸子植物的花是原始的形态，都带绿色，而花药和花粉则呈黄色。在光谱里面，与绿色邻接的，长波一端是黄、橙和红，短波一端是青、蓝和紫。我们可以说，花色以绿色为起点
6、，向长波一端发展，由黄而橙，最后出现红色；向短波一端发展，是蓝色和紫色。红色应是最晚出现的花色，在进化过程中居于顶峰，最鲜艳，最耀眼。从达尔文的自然选择学说来看，昆虫起到了重要的作用。亿万年前，裸子植物在地球上出现的时候，昆虫还不多。花色素淡，传粉授精，依靠苋力，全部是风媒花。后来出现了被子植物，昆虫也繁生起来。被子植物的花有了花被，更分化为萼和花冠（花被和花冠能称花瓣）。花瓣不再是绿色，而是比较显眼的黄色、白色或其他颜色。形状也大了，有的生有蜜腺，分泌蜜汁，有的散发芳香，这就成为虫媒花。“蜂争粉蕊蝶分香”，昆虫给花完成传粉授精的作用。昆虫采蜜传粉，有一特殊的习性，就是经常只采访同一种植物的花
7、朵。这个习性有利于保证同一种植物间的异花传粉，繁殖后代。这样可以固定种的特征，包括花的颜色。我们可以设想，假如当初有一种植物，花色微红，由于其中红色比较显著的花朵，容易受到昆虫的注意，获得传粉的机会较多，经过无数代的选择，在悠长的岁月中，昆虫就给这种植物创造出纯一、显著、鲜艳的红色花朵。昆虫参与自然选择的作用，造成各种不同的植物，也造成各种不同的花色。花儿为什么这样红？最后还要归功于人工选择。自然选择进程缓慢，需要经过很长的时间才能显示它的作用。人工选择大大加快了它的进程，能够在较短的时间内取得显著成果。例如牡丹，由自然选择纲了亿万年造成的野生原种，花是单瓣的，花色也只有粉红的一种。经过人工栽
8、培，仅就北宋中叶（11世纪）那一个时期来说吧，几十年工夫，就创造出多叶、千叶（重瓣）、楼子（花心突起）、并蒂等深红、肉红、紫色、墨紫、黄色、白色等几十个品种。再如大丽花，原产墨西哥，只有八个红色花瓣。自从美洲发现以后，才开始人工栽培，现在已有上千种形状、颜色不同的品种。又如虞美人，经过培养，已有红、黄、橙、白各种颜色，却从来没有出现过蓝色。上一世纪末，美国的著名园艺育种家蒲班克，发现一株花瓣上好似有一层烟雾的虞美人，特意培养，到本世纪初，便育成了各种深浅不同的蓝色虞美人，为花卉园艺增添了新的品种秋风袭来，好多树上的叶子都变了颜色，换上了秋装，有的变红，有的变黄，有的还变成了其它的颜色。同学们，
9、绿叶为什么会变色呢？原来，在植物的叶子里，含有许多天然色素，如叶绿素、叶黄素、花青素和胡萝卜素。叶的颜色是由于这些色素的含量和比例的不同而造成的。春夏时节，叶绿素的含量较大，而叶黄素、胡萝卜素的含量远远低于叶绿素，因而它们的颜色不能显现，叶片显现叶绿素的绿色。由于叶绿素的合成需要较强的光照和较高的温度，到了秋天，随着气温的下降，光照的变弱，叶绿素合成受阻，而叶绿素又不稳定，见光易分解，分解的叶绿素又得不到补充。所以叶中的叶绿素比例降低，而叶黄素和胡萝卜素则相对比较稳定，不易受外界的影响。因而，叶片就显现出这些色素的黄色。在植物的叶子中储藏有光合作用产生的淀粉，淀粉只有转化成葡萄糖，才能输送到植物的各部分去。但是到了深秋季节，天气变冷，叶子在白天制造的淀粉由于输送作用的减弱，到了晚上也不能完全变为葡萄糖运出叶子，同时叶子内的水分也逐渐减少，于是葡萄糖就留在叶子里，浓度越来越高。而葡萄糖的增多和秋天低温有利于花青素的形成。所以，花青素含量逐渐增多而叶绿素含量逐渐降低。花青素是一种不稳定的有机物，本身没有颜色，当它遇到酸性物质时变成红色，遇到碱性物质时会变成蓝色。这样，花青素在酸性的叶肉细胞中就变成了红色，所以树叶就变成了鲜红色。中国生物教学网 生物资源 植物问答