Jesen je letni čas raznoraznih sprememb; mladina zakoraka v novo šolsko leto, meseci postajajo hladnejši, kopalke zamenjajo debeli puloverji, na drevesih se namesto cvetov pojavijo okusni sadeži in listje na grmovju se obarva v čudovite pisane barve – zelene odtenke zamenjajo topli toni rumene, rdeče in rjave.
Večji del leta je listje zelene barve, spomladi se odtenek zelene spremeni zgolj iz svetle na temno, ko pa se leto približuje koncu in nastopijo hladnejši meseci, se zelena spremeni najprej v rumenkasto, kasneje oranžno in rdečo, nazadnje pa še v rjavo barvo. Razlog tiči v razpadu barvila klorofila in tvorbi rdečih (ostalih) barvil.
Zgradba in pomen listja
Listi so nekakšne rastlinske tovarne, v katerih poteka fotosinteza. Iz lističa v kalčku se razvije prvi list, ki pa ima v primerjavi z neprvimi listi omejeno rast in življenjsko dobo. Ko se ta konča, lahko odpadejo, rastlina pa jih nadomesti z novimi. Listi so na steblo pritrjeni z listnim dnom, ta pa se nadaljuje v listni pecelj. Skozenj potekajo listne žile, ki jih ločimo na razvejane in vzporedne. Njihova naloga je dovajanje vode in mineralnih snovi ter odvajanje raztopljenih sladkorjev v vodi, pridelanih pri procesu fotosinteze.
V prečnem prerezu lista dvokaličnice lahko opazimo zgornjo in spodnjo povrhnjico. Zgornjo povrhnjico prekriva zaščitna voščena plast – kutikula, v spodnji povrhnjici pa najdemo številne listne reže, skozi katere poteka izmenjava plinov in izhlapevanje vode. Med povrhnjicama je listna sredica s stebričastim tkivom, kjer poteka fotosinteza in gobastim tkivom, kjer prihaja do izmenjave O2 in CO2, v sredici pa so tudi žile.
Kaj je klorofil?
Rastline vsebujejo različna fotosintetska barvila, ki absorbirajo določene valovne dolžine, druge pa odbijajo. Klorofil a je glavno fotosintetsko barvilo, ki odbija vso vidno svetlobo (rdečo, modro in vijolično) razen zelene, zato vidimo večino rastlin zelenih. To barvilo je občutljivo na modro-vijolično in rdečo svetlobo, zato je pri svetlobi teh dolžin fotosinteza najhitrejša.
Klorofil se z drugimi barvili nahaja v kloroplastih in omogoča, da rastline s pomočjo svetlobe tvorijo sladkorje, iz katerih pridobivajo energijo za življenje. Kljub dobrem ujemanju spektra svetlobe in absorpcijskega spektra klorofila a, ostaja velik del svetlobnega spektra neizkoriščen. Prav zato mu priskočijo na pomoč še druga barvila, ki absorbirajo fotone, ki jih ta ne zmore in jih usmerijo k samem klorofilu a, ki neposredno sodeluje pri procesu fotosinteze. Ta barvila so še: klorofil b (modrozeleni), karoten (oranžen), ksantofil (rumen), antociani (rdeči) in druge.
Iz zgornjega spektra lahko razberemo, da ima klorofil dva absorpcijska vrhova valovne dolžine, kjer obarvana spojina najmočneje absorbira svetlobo: v rdečem (okoli 650 nm) in v modro-vijoličnem delu spektra (okoli 450 nm), ne pa v zelenem območju spektra, kar pojasnjuje barvo listov. Vpliv valovne dolžine svetlobe na jakost fotosinteze pri zelenih rastlinah lahko zasledujemo tako, da rastline izpostavimo svetlobi različnih valovnih dolžin. Raziskovalci so ugotovili, da sta najučinkovitejši modro-vijolična in rdeča svetloba torej del spektra, v katerem ima klorofil vrh absorpcije. Pri zeleni svetlobi poteka fotosinteza najslabše.
Vzrok obarvanja listja
Spomladi v listih neprestano nastaja in se razgrajuje klorofil, posledica tega je torej zelena barva. Jeseni dnevi postajajo krajši, pot Sonca čez nebo je vse nižja in intenzivnost svetlobe se posledično zmanjšuje. Sončni žarki dosežejo Zemljo pod manjšimi koti in prepotovati morajo večjo razdaljo skozi Zemljino ozračje, ki prefiltrira svetlobo in izloči valovne dolžine iz modrega dela spektra. Ker je biosinteza klorofila odvisna predvsem od svetlobe, bogate s krajšimi valovnimi dolžinami, se nastajanje klorofila zmanjša in končno ustavi, kar vodi do izgube zelene barve v listih. Ker pa v njih še vedno ostajajo in tudi nastajajo druga barvila, na primer karoten, ki je oranžen in ksantofil, ki je rumenkast, se listi obarvajo v druge odtenke.
Jeseni se tudi dotok vode in hranil začne upočasnjevati. To privede do izločanja plute na meji med listnim pecljem in samo vejo, tako pa se prekine izmenjava snovi. Fotosintezni produkt glukoza ostane tako ujet v listu, kar sproži naslednji proces razgradnje in tvorbo antocianinov, ki obarvajo list izrazito rdeče barve. Količina teh je odvisna torej od same zaloge glukoze ter tudi od intenzivnosti svetlobe.
V zadnji fazi listi odmrejo, se posušijo in postanejo rjave barve. Rjavo barvo listja prispevajo tanini, zelo stabilni odpadni obarvani produkti. Ta odtenek listov se ohrani najdlje, tudi takrat, ko odpade listje in zapade sneg. Intenzivnost barve listov je torej odvisna od količine klorofila, prisotnosti drugih barvil in tudi od debeline listov.
Drugi vplivi na obarvanje
- Drevesna vrsta
Barva jesenskih listov se razlikuje med različnimi drevesnimi vrstami, poleg tega se obdobje obarvanja različnih vrst dreves prav tako razlikuje, torej ne poteka istočasno – prav zato je gozd različnih barv.
- Temperatura
Na obarvanje drevesnih listov vpliva tudi vreme. Svetli jesenski dnevi ter velike temperaturne razlike (velike amplitude) med toplim dnevom in hladno nočjo (okoli 0 °C) prinesejo intenzivnejšo rdečo barvo listja. Čez dan se tako v listih ustvari ogromno sladkorjev, ponoči pa se zaradi mraza žile zaprejo ter ohranijo sladkorje v sebi. Kopičenje le teh pa spodbudi tvorbo rdečih barvil.
- Vlaga
V primeru suhih pomladi in poletij, se lahko skrajša tudi jesenska obarvanost. Dež pospeši odpadanje listov, saj ta spodbuja razvoj gliv in plesni. V letih, ko je pomlad topla in vlažna, poletje pa sončno, brez suše in z zmerno količino dežja ter ko je jesen suha s toplimi dnevi in hladnimi nočmi so listi na drevesih bolj pisanih barv. V nasprotju z deževnimi in meglenimi jesenmi, ko je listje manj pestro, torej dlje časa ohrani zelene odtenke.
Zakaj listje odpada?
S krajšanjem dneva in padcem temperature se jeseni torej začne tvoriti nova plast celic med listom in vejo, kar povzroči zamašitev listnih žil in sam propad lista. Ko so žile popolnoma zamašene, propade še vezno tkivo, zato se list s pomočjo vetra (ali pa samo gravitacije) odtrga.
Pozimi se temperature še bolj spustijo, kar preprečuje fotosintezo in listi postanejo neuporabni za drevo, če ga ne celo bremenijo; ti so izpostavljeni snegu in vetru, kar lahko vodi v poškodbe organizma. Moker sneg se oprime listov in preobremeni drevo, veje ali pa celo deblo se začnejo lomiti in drevo propade. Zato večina dreves liste v hladnejših mesecih odvrže, saj bi zmrzal tako ali tako uničila listne celice – zaradi širjenja ledu bi celice popokale. To seveda velja za listopadna drevesa, so pa tudi izjeme.
