紅葉の仕組み、赤色と黄色になる違いと紅葉しない葉がある理由とは?

秋の代名詞「紅葉」

葉の色には秘密があった

紅葉(こうよう)とは一般的に、秋に植物の葉が落ちる前に赤色に変わることをいいます。葉が黄色や黄褐色になることを黄葉(こうよう)といい、主な木にイチョウがあります。

葉が褐色に変わるものを褐葉(かつよう)といい、これらを厳密に区別するのが難しいことも多いので、いずれも「もみじ」として呼ばれることが多いです。

それぞれの違いをいうなら、植物によってそれぞれの色素を作り出す能力の違い、気温、水温、紫外線などの自然条件の作用による酸素作用発現の違いが、複雑に絡み合って起こる現象とされています。

同じ種類の木でも生育条件や個体差によって、赤くなったり黄色くなったりすることがあります。

緑色の葉が赤や黄色になる仕組み

葉緑素と光合成

葉が落ちるときには葉に届く水分や栄養が少なくなっていきます。水分が減り、気温も下がると、最初に葉緑素が壊れ始めます。

葉緑素とは植物の細胞の中にある緑の色素で、クロロフィルとも呼ばれるものです。葉緑素が壊れて緑色が抜け、残るのが黄色い色素のカロテノイドです。

普段は葉緑素の色に隠れて見えませんが、葉緑素が壊れたことで表立って見えるようになります。カロテノイドはかぼちゃを黄色くしている色素です。

日本は気候や地形の関係からとても鮮やかな紅葉になります。その理由は温度、水分、光などの環境が密接に関係し、昼夜の寒暖の差が大きかったり、適度の湿度があったり、また、紫外線が強いことなどがあります。

山間部の渓流の近くで紅葉が美しいのはこうした条件が整っているからです。また、これらの条件のほかにも、落葉樹は葉を落とす準備として気温が下がると葉の根元と枝の間に離層と呼ばれる壁を作り、葉と枝の間の水分や栄養のやり取りを止めます。

すると、葉が昼間に太陽の光を浴びて光合成で作った糖が葉に残ったままとなり、この糖を使ってアントシアニンと呼ばれる赤い色素が作られます。

葉緑素が壊れたあと、黄色のカロテノイドと赤のアントシアニンが残り、赤く見えるというわけです。

紅葉しない葉があるのはなぜ?

落葉樹と常緑樹

紅葉するのは主に、冬に葉を落とす「落葉樹」と呼ばれる樹木です。一年中葉が落ちない「常緑樹」は秋には紅葉しません。

しかし、常緑樹も葉を落とさないわけではなく、光合成の効率が悪くなった古い葉は順番に枯れていき、枯れ落ちるときには紅葉します。

一斉に紅葉して葉が落ちるわけではないので、紅葉していないように見えるというわけです。なぜ落葉樹と常緑樹の差が生まれるか、それは葉の寿命の違いが関係しています。

落葉樹は冬の寒さと乾燥から身を守るために、秋には葉を落とし活動を停止、葉の寿命は約半年です。一方、常緑樹は一年から二年が平均的な寿命とされています。

樹木が葉を作り、その葉を維持するためには養分が必要です。養分は葉で光合成を行うことによって作られます。葉は光合成が盛んなほど、早く老化していきます。

葉が老化し、光合成によって作られる養分が少なくなると、落葉します。光合成が行う環境が悪いほど、養分の回収期間が長くなり、葉の寿命が長くなります。

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