Το Αίνιγμα του Φθινοπώρου: Γιατί τα φύλλα αλλάζουν χρώμα;

Αν και η χημεία πίσω από τα χρώματα του Φθινοπώρου είναι καλά κατανοητή, οι επιστήμονες εξακολουθούν να διαφωνούν έντονα στο γιατί τα δέντρα ανέπτυξαν αυτές τις ζωηρές αποχρώσεις εξαρχής. «Σε φθινόπωρα σαν το φετινό, πολλά φυτά αλλάζουν πολύ νωρίς και γερνούν γρήγορα λόγω της ξηρασίας», λέει η οικολόγος Amanda Gallinat από το Colby College στο Waterville του Μέιν. Από το παράθυρό της βλέπει ήδη φύλλα να γίνονται καφέ.

Παρόμοιες αλλαγές συμβαίνουν κάθε φθινόπωρο και στο Ηνωμένο Βασίλειο. Εκεί, όμως, κυριαρχούν τα κίτρινα χρώματα, εξαιτίας των εγχώριων φυλλοβόλων όπως η οξιά, ο σφένδαμος και η βελανιδιά. «Στο Ηνωμένο Βασίλειο, τα πιο εντυπωσιακά χρώματα ανήκουν συνήθως σε εισαγόμενα είδη», εξηγεί ο εξελικτικός οικολόγος David Wilkinson από το Πανεπιστήμιο του Lincoln. Για παράδειγμα, το sumach παράγει ένα ζωηρό κόκκινο, αλλά είναι δέντρο που κατάγεται από τη Μεσόγειο, την Ασία και τη Βόρεια Αμερική. Στην Ιαπωνία, οι κόκκινες, μωβ και χρυσές αποχρώσεις των σφενδάμων μεταμορφώνουν ολόκληρα τοπία και προσελκύουν χιλιάδες τουρίστες. Σε πολλές χώρες, η παρατήρηση των φθινοπωρινών φύλλων –το λεγόμενο leaf peeping– έχει εξελιχθεί σε τουριστικό φαινόμενο.

Κι όμως, παρά την τόση προσοχή που τους δίνεται, δεν γνωρίζουμε ακόμη γιατί τα δέντρα υφίστανται αυτή τη μεταμόρφωση. Οι βιολόγοι κατανοούν πλήρως τη βιοχημεία που κάνει το πράσινο να «στραγγίζει» από τα φύλλα, αφήνοντας πίσω τόσο έντονα χρώματα. Όμως το γιατί τα φυλλοβόλα δέντρα εξελίχθηκαν έτσι παραμένει μυστήριο. Για δεκαετίες, μια ζωηρή επιστημονική διαμάχη μαίνεται γύρω από το θέμα.

Τι συμβαίνει μέσα στα φύλλα;

Τα φύλλα που κιτρινίζουν ήταν πάντα κίτρινα –απλώς το χρώμα τους προέρχεται από τις καροτενοειδείς χρωστικές που αποκαλύπτονται όταν η χλωροφύλλη διασπάται και τα φυτά ανακυκλώνουν τα θρεπτικά συστατικά τους πριν τον χειμώνα. Τα κόκκινα ή μωβ φύλλα, αντίθετα, παράγουν ανθοκυανίνες –ουσίες που συναντώνται επίσης σε πολλά φρούτα και λαχανικά.

Αυτό που προβληματίζει τους εξελικτικούς βιολόγους είναι πως, εφόσον αυτά τα χρώματα διατηρούνται για εκατομμύρια χρόνια παρά την πίεση της φυσικής επιλογής, μάλλον προσφέρουν κάποιο εξελικτικό πλεονέκτημα. Μάλιστα, γενετικές μελέτες δείχνουν ότι η παραγωγή των χρωστικών αυτών εμφανίστηκε σχετικά αργά στην εξέλιξη των δέντρων – πολύ μετά την ικανότητά τους να απορροφούν τη χλωροφύλλη τους. Κάποια είδη μάλιστα παρουσιάζουν πολλαπλά φθινοπωρινά χρώματα, ακόμη και στο ίδιο δέντρο. Το μόνο σίγουρο είναι πως, αφού αλλάξουν χρώμα, τα φύλλα θα πέσουν μέσα σε λίγες μέρες ή εβδομάδες.

Οι δύο μεγάλες θεωρίες

1. Η θεωρία της φωτοπροστασίας (Photoprotection Theory)

Σύμφωνα με αυτή, οι χρωστικές λειτουργούν σαν «αντηλιακό» για τα φύλλα. Οι ανθοκυανίνες είναι ισχυρά αντιοξειδωτικά και θεωρείται ότι τα προστατεύουν από την υπεριώδη ακτινοβολία σε μια φάση ευάλωτης μετάβασης – τη γήρανση. Η θεωρία αυτή ενισχύεται από μελέτες που δείχνουν πως το φως του ήλιου μπορεί να προκαλέσει μεγαλύτερη ζημιά στα φύλλα το φθινόπωρο, ιδίως στο βόρειο ημισφαίριο. «Η αλλαγή χρώματος είναι κυρίως φαινόμενο του βόρειου ημισφαιρίου», λέει η Susanne Renner, εξελικτική βιολόγος στο Πανεπιστήμιο της Ουάσινγκτον. «Ακόμα κι εκεί, λίγα είδη αλλάζουν πραγματικά χρώμα».

Μια ανάλυση 2.368 ειδών φυλλοβόλων έδειξε ότι 290 γίνονται κόκκινα και 378 κίτρινα. Μάλιστα, τα κόκκινα φαίνεται να έχουν εξελιχθεί ανεξάρτητα τουλάχιστον 25 φορές – ένδειξη ότι εξυπηρετούν κάποιον ωφέλιμο σκοπό. Η Ανατολική Βόρεια Αμερική και η Ανατολική Ασία φιλοξενούν τα περισσότερα είδη με κόκκινα φύλλα, ενώ η Βόρεια Ευρώπη μόλις 24. Ενδιαφέρον είναι πως οι περιοχές με υψηλότερη ηλιακή ακτινοβολία και ξαφνικές θερμοκρασιακές μεταβολές –όπως η Βόρεια Αμερική– έχουν και πιο έντονα φθινοπωρινά χρώματα. Το φως, χωρίς τη χλωροφύλλη, προκαλεί οξειδωτικό στρες στα φύλλα. Οι ανθοκυανίνες λειτουργούν σαν φυσικό φίλτρο, μειώνοντας τη ζημιά. Ωστόσο, όπως λέει ο Wilkinson, «δεν υπάρχει ακόμη μια οριστική μελέτη που να επιβεβαιώνει απόλυτα αυτή τη θεωρία».

2. Η θεωρία της συνεξέλιξης με τα έντομα (Co-evolution Theory)

Η δεύτερη υπόθεση υποστηρίζει ότι τα δέντρα ανέπτυξαν τα έντονα χρώματα ως προειδοποιητικό σήμα προς τα έντομα – ειδικά τις αφίδες – ώστε να μείνουν μακριά. Οι αφίδες προκαλούν τεράστιες ζημιές, οπότε μια τέτοια αμυντική στρατηγική μοιάζει λογική. Όμως το πρόβλημα είναι ότι… δεν βλέπουν το κόκκινο! Για εκείνες, τα κόκκινα φύλλα μοιάζουν γκρίζα ή μαύρα. Μερικοί ερευνητές υποστηρίζουν πως τα αποφεύγουν επειδή τα θεωρούν «νεκρά» – κακή πηγή τροφής. Αυτή η «θεωρία της καμουφλάζ» φαίνεται εύλογη, αλλά η παραγωγή κόκκινων χρωστικών είναι ενεργειακά δαπανηρή για τα δέντρα.

Ενδιαφέρον είναι ότι το κίτρινο προσελκύει αφίδες, καθώς ενεργοποιεί τους ίδιους υποδοχείς με το πράσινο. Ο επιστήμονας W.D. Hamilton μάλιστα είχε παρατηρήσει πως όσο πιο κίτρινα τα φύλλα, τόσο περισσότερες αφίδες συγκεντρώνονται. Η Renner δεν θεωρεί πειστική τη θεωρία της συνεξέλιξης, ενώ η Gallinat την βρίσκει «ακόμη εύλογη». Ο Wilkinson προτείνει ότι ίσως ισχύουν και οι δύο θεωρίες ταυτόχρονα.

Ίσως φταίμε κι εμείς

Κάποιοι ερευνητές υποστηρίζουν ότι οι ανθοκυανίνες ίσως βοηθούν και στη διάσπαση υδατανθράκων στα φύλλα. Άλλοι πιστεύουν ότι ο άνθρωπος έχει συμβάλει στο φαινόμενο: για χιλιετίες, φυτεύουμε ή διατηρούμε τα δέντρα με τα πιο έντονα χρώματα στα πάρκα και τις αυλές μας, ασκώντας κι εμείς μια μορφή «τεχνητής επιλογής». Σήμερα, υπάρχουν ενδείξεις ότι τα φυτά στις πόλεις, λόγω υψηλότερων θερμοκρασιών, αποκτούν πιο κόκκινα φύλλα – πιθανόν μια προσαρμογή στο νέο περιβάλλον.

Όπως κι αν έχει, όλοι συμφωνούν σε ένα πράγμα: η κλιματική αλλαγή επηρεάζει τη στιγμή και την ένταση της αλλαγής των χρωμάτων. Όπως παρατήρησε η Gallinat στο Μέιν, τα πιο ζεστά και ξηρά φθινόπωρα οδηγούν σε πιο θαμπές, ασυντόνιστες μεταμορφώσεις. «Τα φυτά με ρηχό ριζικό σύστημα είναι πιο ευάλωτα στην ξηρασία – κι όμως είναι αυτά που δίνουν τα πιο εκθαμβωτικά φθινοπωρινά χρώματα», σημειώνει.

Πηγή: bbc

• δέντρα
• Φθινόπωρο
• φύλλα