Pri každom páde listov listnatých stromov dochádza k dramatickej zmene farby pred tým, ako stratia svoje nové odtiene, vyblednú na hnedú a umierajú. Tento proces môže trvať týždne, ale Owen Reiser, študent matematiky a biológie na University of Southern Illinois University Edwardsville, chcel vidieť zmenu lístia v priebehu niekoľkých sekúnd. "Zúčastňoval som sa na hodine poľnej biológie a učili sme sa o listnatých stromoch, " hovorí. "Chvíľu som sa venoval fotografovaniu prírody a časozberu a nemohol som nájsť časosběrný list, ktorý mení farbu, tak som si to len vybral."
V priebehu šiestich týždňov Reiser nasnímal viac ako 6000 podrobných fotografií listov vo svojom domácom štúdiu s časovým odstupom, ktoré zahŕňa makro objektív a kameru, ktorú si kúpil na eBay, LED svetlo 10 dolárov a batériu, ktorá umožňuje kamere bežať nepretržite. „Je to v podstate kartónová škatuľa a zväzok lepiacich pások, ale svoju prácu zvládne, “ hovorí.
Reiser zozbieral listy z ôsmich rôznych listnatých stromov, druhov, ako sú sassafras a javor cukru, ktoré každoročne prelievajú lístie, a každú fotografiu odfotil každých 30 až 60 sekúnd až tri dni. Tým, že spojil tisíce obrázkov do jedného videa, odhalil scénu meniace sa listy, ktorá je omnoho živšia ako typická jesenná snímka. Vo videu s časovým odstupom presakuje farba každým listom ako farbivo, ktoré sa šíri látkou a odhaľuje dynamické vnútorné pôsobenie rastlín pri ich transformácii.
David Lee, emeritný profesor v biologických vedách na Floridskej medzinárodnej univerzite a autor Prírodnej palety: Science of Plant Color , hovorí, že nikdy predtým nevidel video ako Reiser. "Farba aj na individuálnom liste sa dramaticky líši, a to ukazuje, že sa časom mení."
Napriek popularite jesenných listov nie je veda o meniacich sa listoch všeobecne známa. "Každý pád, ľudia píšu o zmene farby, a články sú zvyčajne plné najrôznejších chýb, " hovorí Lee. Jednou z najväčších mylných predstáv je to, že červené a žlté listy sa menia rovnakým spôsobom, keď skutočne prechádzajú úplne odlišnými procesmi.
Žlté listy rastlín, ako je lieskový oriešok, nasledujú podľa tradičného vysvetlenia učebnice pre zmenu farby: Rozkladom zelených fotosyntetických pigmentov nazývaných chlorofyly sa vystavujú žlté pigmenty alebo karotenoidy, ktoré sa schovávajú pod nimi. (Karotenoidy sú rovnakým typom pigmentu, ktorý dáva tekvicam a mrkvi zreteľné odtiene.) Keďže listy naďalej mrhajú, produkujú triesloviny a zhnednú.
Pri pohľade cez mikroskop sa chlorofyl v priebehu života rastlín koncentruje do štruktúr nazývaných chloroplasty. (Kristian Peters - Fabelfroh prostredníctvom Wikicommons v rámci CC BY-SA 3.0) Na druhej strane, väčšina červených odtieňov, podobne ako v červených duboch, pochádza z pigmentu nazývaného antokyanín, ktorý vzniká pri odumieraní listov. "Ľudia tvrdia, že červená farba je tiež odhalením rozpadu chlorofylu, a to je jednoducho zle, " hovorí Lee. "Červená farba sa skutočne vytvára, keď sa chlorofyl začína rozkladať - syntéza týchto pigmentov je tak celkom iná."
Hoci vedci vedia, ako vznikajú červené pigmenty, stále si nie sú istí prečo. Podľa Leeho existujú dve dominantné hypotézy. Evolučný biológ William Hamilton navrhol, že sa na ochranu rastlín pred bylinárstvom používa farba, pretože červené odtiene môžu hmyzom oklamať, aby si mysleli, že list je toxický alebo nezdravý, čo odrádza hmyz od toho, aby sa na ňom nakŕmil alebo kladol vajcia.
Dominantné presvedčenie, ktoré popularizuje záhradník Bill Hoch, je však to, že červené pigmenty ponúkajú ochranu fotografií, keď je list zraniteľný, najmä pri jasnom svetle a nízkych teplotách, keď rastliny neprodukujú fotosyntézu tak efektívne. Antokyány pomáhajú chrániť list absorbovaním prebytočného svetla na vlnových dĺžkach, ktoré sa nepoužívajú na fotosyntézu, ako je napríklad zelená časť viditeľného spektra. Pôsobia tiež ako antioxidanty a chránia list pred toxickými vedľajšími produktmi, ktoré vznikajú pri rozklade chlorofylu počas starnutia.
Syntéza antokyanov môže tiež vysvetliť, prečo rýchlo sa rozvíjajúce škvrny farby v Reiserovom časovom odstupe nie sú jednotné, pretože teplota a svetlo sa môžu na povrchu listu drasticky meniť, čo môže mať vplyv na miestnu produkciu pigmentu.
Prečo by však rastlina mala prejsť evolučným problémom ochrany listu, ktorý je určený na smrť? "Výhoda pre rastlinu je, že rozkladajúce sa listy môžu efektívnejšie odstraňovať dusík z bielkovín, ktoré sa rozkladajú, a transportovať dusík späť do rastliny, buď vo veľkých končatinách alebo dokonca v koreňovom systéme, " Lee hovorí. Dusík je nevyhnutnou živinou pre fotosyntézu a rast, takže jej čo najväčší návrat do stromu pred pádom lístia pomáha zaistiť, aby bola rastlina dobre zásobená na budúci rok.
Zatiaľ čo veda o zmene farby je stále zahalená tajomstvom, Lee si myslí, že bude pre ďalšie jesene fascinovať výskumníkov aj zvedavých pozorovateľov. "Je to ako naša panda." Je to vec, ktorá skutočne priťahuje veľkú pozornosť rastlinnému svetu v porovnaní so svetom zvierat, “hovorí. „Zvláštna farba je niečo, čo si všetci všetci všimneme.“ Pri práci, ako je napríklad video Reisera, môžeme teraz skúmať meniace sa listy s čerstvou perspektívou, zameriavať nové otázky a zväčšovať hádanku neustále sa vyvíjajúcej palety prírody.
