Hvert fald gennemgår bladene på løvfældende træer en dramatisk farveændring, før de mister deres nyfundne farver og falmer til brune og døende. Processen kan tage uger, men Owen Reiser, en matematik- og biologistudent ved det sydlige Illinois-universitet Edwardsville, ville se bladene ændre sig i løbet af få sekunder. ”Jeg tog en feltbiologiklasse, og vi lærte om løvtræer, ” siger han. "Jeg har været i gang med dyrelivsfotografering og tidsforløb i et stykke tid, og jeg kunne ikke finde et tidsinterval af blade, der skifter farve, så jeg gik bare efter det."
I løbet af seks uger tog Reiser mere end 6.000 nærbilleder af blade i sit hjemmelavede time-lapse studio, som inkluderer et makroobjektiv og et kamera, han købte på eBay, et $ 10 LED-lys og et batteri, der tillader kameraet at køre kontinuerligt. ”Det er [dybest set] en papkasse og en flok duct tape, men det får jobbet gjort, ” siger han.
Reiser samlet blade fra otte forskellige løvtræer, arter som sassafras og sukker ahorn, der kaster deres løv årligt, og tog et fotografi af hver af dem hvert 30 til 60 sekunder i op til tre dage. Ved at sy sammen tusinder af billeder i en enkelt video afslørede han en scene med skiftende blade, der er langt mere levende end et typisk efterårssnapshot. I time-lapse-videoen farver farve gennem hvert blad som farvestof, der spreder sig gennem stof, og afslører planternes dynamiske indre virkning, når de transformerer.
David Lee, professor emeritus i biologiske videnskaber ved Florida International University og forfatter af Nature's Palette: The Science of Plant Colour , siger, at han aldrig har set en video som Reiser's før. "Farven selv på et individuelt blad varierer dramatisk, og dette viser, at ændringer over tid."
På trods af efterårsløvets popularitet er videnskaben bag de skiftende blade ikke almindeligt kendt. ”Hvert efterår skriver folk om farveændring, og artiklerne er typisk fulde af alle slags fejl, ” siger Lee. En af de største misforståelser er, at røde og gule blade ændrer sig på samme måde, når de faktisk gennemgår helt forskellige processer.
De gule blade af planter som heksehassel følger en traditionel lærebogforklaring for farveændring: Opdelingen af grønne fotosyntetiske pigmenter, der kaldes klorofyler, udsætter de gule pigmenter eller carotenoider, som gemmer sig nedenunder. (Carotenoider er den samme type pigment, der giver græskar og gulerødder deres forskellige nuancer.) Når bladene fortsætter med at spilde bort, producerer de tanniner og bliver brune.
Set gennem et mikroskop koncentreres klorofyll i plantelivet i strukturer kaldet chloroplaster. (Kristian Peters - Fabelfroh via Wikicommons under CC BY-SA 3.0) På den anden side kommer de fleste røde toner, ligesom de i røde egetræer, fra et pigment kaldet anthocyanin, der er produceret, når bladet dør. ”Folk hævder, at den røde farve [også] er en afmaske fra nedbrydningen af klorofyl, og det er simpelthen forkert, ” siger Lee. ”Den røde farve fremstilles faktisk, når klorofylen begynder at nedbryde - der er en syntese af disse pigmenter, så det er en helt anden ting.”
Selvom forskere ved, hvordan røde pigmenter dannes, er de stadig ikke sikker på, hvorfor. Ifølge Lee er der to dominerende hypoteser. Evolutionsbiologen William Hamilton foreslog, at farve bruges til at beskytte planter mod urteaktiv, da røde nuancer måske narrer insekter til at tro, at et blad er giftigt eller usunt, og afskrækkende bugs fra at fodre det eller lægge deres æg der.
Imidlertid er den dominerende opfattelse, der blev populariseret af gartneren Bill Hoch, at røde pigmenter tilbyder fotobeskyttelse, når bladet er sårbart, især i stærkt lys og lave temperaturer, når planter ikke fotosyntetiserer så effektivt. Anthocyaniner hjælper med at beskytte bladet ved at absorbere overskydende lys i bølgelængder, der ikke bruges til fotosyntese, ligesom den grønne del af det synlige spektrum. De fungerer også som antioxidanter og beskytter bladet mod giftige biprodukter, der fremstilles, når klorofyll nedbrydes under aldring.
Syntese af anthocyaniner kan muligvis også forklare, hvorfor de hurtigt ekspanderende pletter med farver i Reiser's tidsforløb ikke er ensartede, da temperatur- og lyseksponering kan variere drastisk over et blads overflade og muligvis påvirke den lokale produktion af pigmentet.
Men hvorfor skulle en plante gennemgå de evolutionære problemer med at beskytte et blad, der er bestemt til at dø? ”Fordelen med planten er, at de blade, der går i stykker, mere effektivt kan fjerne kvælstof fra de proteiner, der bryder sammen, og transportere nitrogenet tilbage i planten, enten i de store lemmer eller endda i rodsystemet, ” Lee siger. Kvælstof er et vigtigt næringsstof til fotosyntesen og væksten, så det at returnere så meget af det til træet som muligt, før et blad falder, hjælper med at sikre, at planten er godt lager til næste års cyklus.
Mens videnskaben om farveændringer stadig er indhyllet i mystik, tror Lee, at den vil fortsætte med at fascinere både forskere og nysgerrige observatører i mange kommende søjler. ”Det er som vores panda. Det er den ting, der virkelig griber megen opmærksomhed for planteverdenen sammenlignet med dyreverdenen, ”siger han. ”En mærkelig farve er noget, som vi alle bemærker.” Med arbejde som Reiser's video kan vi nu undersøge de skiftende blade med et nyt perspektiv, bringe nye spørgsmål i fokus og forstørre puslespillet i naturens stadigt udviklende palet.
