Κάθε πτώση, τα φύλλα των φυλλοβόλων δένδρων υφίστανται μια δραματική αλλαγή χρώματος προτού παραβιαστούν οι καινούργιες αποχρώσεις τους, εξασθενίζοντας σε καφέ και πεθαίνουν. Η διαδικασία μπορεί να πάρει εβδομάδες, αλλά ο Owen Reiser, φοιτητής μαθηματικών και βιολογίας στο Southern Illinois University Edwardsville, ήθελε να δει τα φύλλα να αλλάξουν σε λίγα δευτερόλεπτα. "Είχα λάβει μια τάξη βιολογίας τομέα και μάθαμε για φυλλοβόλα δέντρα", λέει. "Έχω πάει σε φωτογραφία της άγριας ζωής και η χρονική περίοδος για μια στιγμή, και δεν μπορούσα να βρω μια χρονική περίοδο των φύλλων που αλλάζουν χρώμα, έτσι πήγα ακριβώς για αυτό."
Κατά τη διάρκεια των έξι εβδομάδων, ο Reiser πήρε περισσότερες από 6.000 κοντινές φωτογραφίες των φύλλων στο στούντιο του, το οποίο περιλαμβάνει ένα μακροσκόπιο και μια φωτογραφική μηχανή που αγόρασε στο eBay, ένα LED $ 10 LED και μια μπαταρία που επιτρέπει στη φωτογραφική μηχανή για να τρέχει συνεχώς. "Είναι [βασικά] ένα κιβώτιο από χαρτόνι και μια δέσμη ταινιών αγωγών, αλλά κάνει τη δουλειά", λέει.
Η Reiser συγκέντρωσε φύλλα από οκτώ διαφορετικά φυλλοβόλα δέντρα, είδη όπως σασάφρας και σφενδάμνου που έριξαν το φύλλωμα τους ετησίως και έλαβαν φωτογραφία κάθε 30-60 δευτερόλεπτα για τρεις μέρες. Συνδυάζοντας χιλιάδες εικόνες σε ένα μόνο βίντεο, αποκάλυψε μια σκηνή αλλαγής φύλλων που είναι πολύ πιο ζωντανή από ένα τυπικό φθινοπωρινό στιγμιότυπο. Στο χρονικό βίντεο, το χρώμα χτυπά μέσα από κάθε φύλλο σαν βαφή που διαδίδεται μέσω υφάσματος, αποκαλύπτοντας τις δυναμικές εσωτερικές λειτουργίες των φυτών καθώς μετασχηματίζονται.
Ο David Lee, ομότιμος καθηγητής βιολογικών επιστημών στο Διεθνές Πανεπιστήμιο της Φλόριντα και συγγραφέας της Φύσης της Φύσης: Η Επιστήμη της Φυτικής Χρώσης , λέει ότι δεν έχει δει ποτέ ένα βίντεο όπως το Reiser πριν. "Το χρώμα ακόμα και σε ένα μεμονωμένο φύλλο ποικίλλει δραματικά και αυτό δείχνει ότι η αλλαγή με την πάροδο του χρόνου."
Παρά τη δημοτικότητα του φυλλώματος πτώσης, η επιστήμη πίσω από τα μεταβαλλόμενα φύλλα δεν είναι ευρέως γνωστή. "Κάθε πτώση, οι άνθρωποι γράφουν για την αλλαγή χρώματος και συνήθως τα άρθρα είναι γεμάτα από όλα τα λάθη", λέει ο Lee. Μία από τις μεγαλύτερες παρανοήσεις είναι ότι τα κόκκινα και κίτρινα φύλλα αλλάζουν με τον ίδιο τρόπο, όταν υποβάλλονται πραγματικά σε εντελώς διαφορετικές διαδικασίες.
Τα κίτρινα φύλλα φυτών, όπως η φουντουκιά, ακολουθούν μια παραδοσιακή επεξήγηση του βιβλίου για την αλλαγή χρώματος: Η διάσπαση των πράσινων φωτοσυνθετικών χρωστικών ουσιών που ονομάζονται χλωροφύλλη εκθέτει τις κίτρινες χρωστικές ουσίες ή τα καροτενοειδή που κρύβονται από κάτω. (Τα καροτενοειδή είναι ο ίδιος τύπος χρωστικής που δίνει στις κολοκύθες και τα καρότα τις ξεχωριστές αποχρώσεις τους.) Καθώς τα φύλλα συνεχίζουν να σπαταλούν μακριά, παράγουν τανίνες και γίνονται καφέ.
Μέσω μικροσκοπίου, η χλωροφύλλη συγκεντρώνεται μέσα στα φυτά σε δομές που ονομάζονται χλωροπλάστες. (Kristian Peters - Fabelfroh μέσω του Wikicommons υπό CC BY-SA 3.0) Από την άλλη πλευρά, οι περισσότεροι κόκκινοι ήχοι, όπως και οι κόκκινες βελανιδιές, προέρχονται από μια χρωστική που ονομάζεται ανθοκυανίνη που παράγεται καθώς το φύλλο πεθαίνει. "Οι άνθρωποι υποστηρίζουν ότι το κόκκινο χρώμα είναι επίσης μια αποκάλυψη από τη διάσπαση της χλωροφύλλης, και αυτό είναι απλά λάθος" λέει ο Lee. "Το κόκκινο χρώμα γίνεται στην πραγματικότητα όταν η χλωροφύλλη αρχίζει να διασπάται - υπάρχει μια σύνθεση αυτών των χρωστικών, οπότε είναι πολύ διαφορετικό πράγμα".
Αν και οι επιστήμονες γνωρίζουν πώς δημιουργούνται τα κόκκινα πιγμέντα, δεν είναι ακόμα σίγουροι γιατί. Σύμφωνα με τον Lee, υπάρχουν δύο κυρίαρχες υποθέσεις. Ο εξελικτικός βιολόγος William Hamilton πρότεινε ότι το χρώμα χρησιμοποιείται για την προστασία των φυτών από το φυτό, δεδομένου ότι οι κόκκινες αποχρώσεις θα μπορούσαν να παραπλανήσουν τα έντομα για να σκεφτούν ότι ένα φύλλο είναι τοξικό ή ανθυγιεινό, αποθαρρύνοντας τα σκουλήκια να το τροφοδοτούν ή να τα βάζουν εκεί.
Ωστόσο, η κυρίαρχη πεποίθηση που καλλιεργείται από τον κηπουρό Bill Hoch είναι ότι οι κόκκινες χρωστικές προσφέρουν φωτοπροστασία όταν το φύλλο είναι ευάλωτο, ειδικά σε έντονο φως και χαμηλές θερμοκρασίες όταν τα φυτά δεν φωτοσύνθετα αποτελεσματικά. Οι ανθοκυάνες βοηθούν στην προστασία του φύλλου απορροφώντας το υπερβολικό φως σε μήκη κύματος που δεν χρησιμοποιούνται στη φωτοσύνθεση, όπως το πράσινο τμήμα του ορατού φάσματος. Δρουν επίσης ως αντιοξειδωτικά, προστατεύοντας το φύλλο από τα τοξικά παραπροϊόντα που παράγονται όταν η χλωροφύλλη διασπάται κατά τη διάρκεια της γήρανσης.
Η σύνθεση των ανθοκυανινών θα μπορούσε επίσης να εξηγήσει γιατί οι ταχέως αναπτυσσόμενες κηλίδες χρώματος στο χρόνο του Reiser δεν είναι ομοιόμορφες, καθώς η έκθεση στη θερμοκρασία και στο φως μπορεί να ποικίλει δραστικά πάνω από την επιφάνεια ενός φύλλου, ενδεχομένως να επηρεάσει την τοπική παραγωγή της χρωστικής ουσίας.
Αλλά γιατί θα μπορούσε ένα φυτό να περάσει από το εξελικτικό πρόβλημα να προστατεύσει ένα φύλλο που προορίζεται να πεθάνει; "Το πλεονέκτημα για το φυτό είναι ότι τα φύλλα που διαλύονται μπορούν να απομακρύνουν αποτελεσματικότερα το άζωτο από τις πρωτεΐνες που διαλύονται και να μεταφέρουν το άζωτο πίσω στο φυτό, είτε στα μεγάλα άκρα είτε στο ριζικό σύστημα", λέει ο Lee λέει. Το άζωτο είναι μια απαραίτητη θρεπτική ουσία για τη φωτοσύνθεση και την ανάπτυξη, επιστρέφοντας έτσι όσο το δυνατόν περισσότερο στο δέντρο πριν πέσει ένα φύλλο βοηθά να διασφαλιστεί ότι το φυτό είναι καλά εφοδιασμένο για τον κύκλο του επόμενου έτους.
Ενώ η επιστήμη της αλλαγής χρώματος εξακολουθεί να περιβάλλεται από μυστήριο, ο Lee πιστεύει ότι θα συνεχίσει να συναρπάζει τόσο τους ερευνητές όσο και τους περίεργους παρατηρητές για πολλά επόμενα φθινόπωρα. "Είναι σαν το παντά μας. Είναι το πράγμα που έχει πραγματικά μεγάλη προσοχή για τον κόσμο των φυτών σε σύγκριση με τον κόσμο των ζώων », λέει. "Ένα περίεργο χρώμα είναι κάτι που παρατηρούμε όλοι." Με την εργασία όπως το βίντεο του Reiser, μπορούμε τώρα να εξετάσουμε τα μεταβαλλόμενα φύλλα με μια νέα προοπτική, φέρνοντας νέα ερωτήματα στο επίκεντρο και μεγεθύνοντας το παζλ της συνεχώς εξελισσόμενης παλέτας της φύσης.
