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探索红叶之谜


□ 黄双全

  在北温带的森林中,秋天的树叶常常会变为红色或者黄色。因此每到秋天,人们都会被“万山红遍,层林尽染”的自然景观所陶醉、震撼。在欣赏秋叶之美的同时,您也许会心生疑问:绿叶为何要变红?

  植物是地球生态系统中的生产者,可以将光能转化为自身和其他生物可以利用的化学能。光合作用的主要色素是叶绿素,由于叶片在生命周期的过程中存在大量的叶绿素,所以我们看到的叶片主要是绿色的。

  至于绿叶为何变红,早期人们认为秋叶在凋落之前由绿变黄,是因为在叶片衰老的过程中,叶绿素逐渐分解了,那些没有被分解的其他色素便显现出来。例如,裸子植物银杏的叶片在春夏为绿色,秋天叶片凋落前变黄,是因为类胡萝卜素(类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素,前者呈橙黄色,后者呈黄色)逐渐显现的原因。但是,通过更广泛的调查发现,很多植物鲜艳的秋叶并非原有色素的显现,而是因为合成了新的色素。例如,美国哈佛大学的树木园中约70%的木本植物在叶片衰老过程中产生了花青素。20世纪英国著名的进化生物学家威廉·汉密尔顿认识到,秋叶颜色的变化是一个能量消耗的过程,植物付出了较高的代价:不仅失去了光合作用,而且要合成新的色素。汉密尔顿等提出一个有趣的假说:红叶可能是给植食性昆虫(如蚜虫等)的视觉警戒信号,警告昆虫别在鲜艳叶色的树枝上产卵过冬,这样植物在来年受到虫害的几率就会降低。

  为验证这一“警戒色”假说,英国牛津大学动物学系的阿尔凯蒂博士比较了在不同颜色秋叶上蚜虫的成活率。他注意到分布于中亚的野生苹果树的树叶在秋季会变色(黄色或红色),而人工种植的英国苹果树秋叶很少变红。同一物种的叶色变异为检验叶色变化的适应意义提供了机会。于是,2007年秋季他分别在这两种苹果树上安放了同样数目的蚜虫窝。到2008年春季,他发现秋叶为红色的苹果树上蚜虫的存活率仅有29%;而秋叶为绿色或黄色的苹果树上蚜虫存活率分别为61%和55%。虽然尚未弄清是否因为红色的叶片不好吃或对昆虫有毒,从而降低了植物叶片被昆虫寄生的几率,但这一实验结果支持了汉密尔顿等的假说,即秋叶变红,降低了植物被虫啃食的风险。

  除此之外,植物叶片的颜色变化多端,除了绿叶衰老时变为红色或黄色,很多种类植物的幼叶并不是绿色的,而是红色。例如,樟树和桂树的幼叶带明显的红色。研究人员对新加坡一个自然保护区内的热带森林树木的调查表明,60%的树种幼叶表现出延迟变绿的现象。植物抵抗敌害的方式有机械防御和化学防御两种。前人的观察表明,红色幼叶被昆虫啃食的几率比绿叶低,可能是因为红色幼叶含有一些有毒的或者是口感不好的化学物质,适口性差,降低了昆虫的取食率。那么幼叶的红色就可能成为一个给昆虫不能吃或不好吃的视觉信号。这似乎印证了汉密尔顿的观点,含花青素的红色树叶可以降低虫害,红色幼叶比绿色幼叶获得了更高的生存机会。

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摘自:大自然
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