“停车坐爱枫林晚,霜叶红于二月花”是两句脍炙人口的唐诗。诗人对枫叶由绿变红这一自然现象作了生动的描绘。但你是否知道,自然界中植物的这种“变幻术”是怎样产生的?它的奥秘又在哪里?
植物变色的三大“法宝”
地球上的植物总数约四十多万种。但据现代科学研究,植物体颜色虽绚丽多姿,但万变不离其宗,它们的一切变化都是由植物体内三大法宝——卟啉类、类叶色素类和黄酮(花青素)类三种物质而引起的。
卟啉类化合物是绿色植物的基础物质,例如植物体内普遍存在的叶绿素a和叶绿素b等都是卟啉类化合物,一切植物的“绿”就是它的贡献。卟啉类化合物可在日光下合成,也可在日光下分解,这是植物变幻术的基础之一。
植物变色的第二个法宝是类叶色素,它有三个同分异构体,虽有差别,但性格相似。它们都是有颜色的“家伙”,主要存在于植物的果实和叶子中。植物在没有光的情况下也能合成它。这种物质一旦在植物体内形成,就不易分解。
植物变色的第三个法宝是黄酮类,又叫花青素,顾名思义是决定花朵颜色的基础物质。它的性格活泼、好动,表现的颜色因外界条件如酸碱、光照等条件变化而变化。它们喜欢“住”在花朵上,使花朵妖娆可爱。
树叶的“戏法”
植物初生时,叶子是黄绿色的。长大成“人”后,变为深绿色。到了秋冬季节,便枯黄了。
为什么会这样呢?
原来,初发育的嫩叶,光合作用能力较弱,合成叶绿素能力也相应较低,而合成黄色的类叶色素的能力稍强,因为类叶色素和绿色的叶绿素相混,所以嫩叶呈黄绿色。夏天到了,光照增强,植物合成叶绿素的能力就大为增加,所以叶子里的叶绿素含量大大超过类叶色素,叶子也变得郁郁葱葱了。到了秋冬,太阳光的光照量大大减弱,叶子制造叶绿素也相对减少,加上此刻叶内酶又会分解叶绿素,这样,叶绿素含量就相应少了。而且类叶色素一旦形成就不易分解,所以冬天树叶呈现枯黄色。
当然,不是所有植物叶子都符合上述变化规律的,如枫叶是由绿先变红再变黄;又如红苋菜的叶,一开始就是红的。这也都是三大法宝作用的结果。因为这类植物叶子,含类叶色素和花青素特别多,而把叶绿素盖住了。
万紫千红的花色
“春城无处不飞花”。那娇黄的迎春花、粉红的桃花、朱红的山茶花、天蓝的牵牛花……真是万紫千红,千姿百态。
花的颜色变化比较复杂,有的同类植物却开出不同颜色的花朵,也有同一株植物早晚开出的花朵颜色不尽相同。但无论什么情况,花的颜色都是由植物中的花青素决定的。
花青素性质活泼,可以和植物体内的金属离子结合,或者受植物细胞液的酸碱度影响,而产生各种美丽的颜色。我们可以先做一个实验,如果把红色的牵牛花泡在碱性的肥皂水中,红色的牵牛花就会很快变成蓝色;如再把它泡到酸性的醋中,它又会马上变成红色。同一种类植物开出不同颜色花的原因,就是这个道理,因为不同花中,它们细胞液中的酸碱度不同,就使花青素产生了不同颜色。
此外,有的花的颜色还和日光的强弱有关。例如芙蓉花,早上开白花,但中午会变粉红色,这也是花青素作怪,它在不同光照下呈现不同结构,从而产生不同的颜色。
果实的自身变色术
植物果实的颜色变化,也是千变万化的。以苹果、桃子为例,初结时,呈绿色;长大后,光照的一面常呈红色;成熟时出现黄色;而最后腐烂时,则呈褐色。这又是什么原因呢?
原来,这又是叶绿素和类叶色素在作怪。果实初结时,需要大量糖类化合物,因为叶绿素有合成糖类化合物的本领,所以果实中叶绿素占主要优势,这就是果实初结时大都呈绿色的道理。逐渐生长时,植物自身会放出催熟激素——乙烯,来促进植物成熟。乙烯除催熟外,还能促使果实合成更多的类叶色素,较强的太阳光也能帮助类叶色素合成,因此,太阳光照的一面果实往往会变红。最后,叶绿素停止合成,呈黄色的类叶色素占了主要成分,果实就马上变黄色了。至于水果最后都会变成褐色、黑色,是因为果实中含有一种叫多元酚的物质,它在氧化酶催化下被空气中的氧气氧化成褐色和黑色的醌类化合物。这就是果实由黄变褐的原因。
总之,植物的叶、花和果实的各色各样颜色都是由体内卟啉、类叶色素、黄酮(花青素)三大“法宝”所决定的。三大“法宝”的变化和相互掺杂,是植物变幻术的秘密。
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