Защо листата пожълтяват и как дърветата се освобождават от тях наесен

Листата пожълтяват, защото зеленият хлорофил се разгражда и под него се показват жълтите и оранжевите каротеноиди, които са били в листа през цялото лято (Utah State University Extension). В трепетлика, проследявана ден по ден, разпадането на съставките на листата е продължило 18 дни, а дървото е прибрало обратно около 80% от азота и фосфора в тях (Plant Physiology (запис в BibBase)). Едва след това листата се откъсват по отделителния слой в основата на дръжката.

Накратко: - Сигналът за есенното стареене е скъсяването на деня. При изследваната трепетлика процесът е започнал на 11 септември 2003 г. (Plant Physiology (запис в BibBase), Utah State University Extension). - Каротеноидите са в листа през целия сезон, докато червените антоциани се образуват главно наесен. - Около 80% от азота и фосфора се връщат в дървото, преди листата да паднат. - Хлорофилът не се превръща в жълт пигмент, а в безцветни продукти на разпада (Austrian Science Fund (FWF)). - Европейски наблюдения за над 30 години показват, че есенното оцветяване настъпва с 4,8 дни по-късно (Nature (запис в IDEAS/RePEc)).

Защо листата пожълтяват при разпада на хлорофила

Хлорофилът се разпада на светлина, затова през лятото листът непрекъснато произвежда нов (Utah State University Extension). С по-късите дни обновяването спира и зеленото избледнява. Под него излизат каротеноидите и ксантофилите, които дотогава е скривал. Те избледняват по-бавно и затова жълтото се задържа. Така пожълтяват трепетликата, гинкото, шестилът, ясенът, брезата и гледичията.

Жълтите пигменти също не остават непокътнати. В трепетликата лутеинът и бета-каротинът са намалявали заедно с хлорофила, а неоксантинът и пигментите от ксантофиловия цикъл са се задържали по-дълго (Plant Physiology (запис в BibBase)). Нашето тълкуване е, че есенното жълто не е запас, който стои непокътнат. Това е остатъкът от пигменти, които дървото също разглобява.

Зеленият пигмент не оставя цветна следа. Проект, финансиран от Австрийския научен фонд, обобщава, че в стареещите листа хлорофилът бързо се превръща в безцветни вещества, които не светят (Austrian Science Fund (FWF)). Тези продукти са се оказали ефективни антиоксиданти. Все още се изследва дали техни окислени, вече оцветени производни допринасят за есенните цветове.

Сигналът идва от по-късия ден, а не от студа

Скъсяването на деня е вътрешният спусък за смяната на цвета (Utah State University Extension). При трепетликата стареенето е започнало на 11 септември 2003 г. и по всичко личи, че е било задействано единствено от продължителността на деня (Plant Physiology (запис в BibBase)). Отделните клетки са стареели в различно време, но дървото като цяло се е променило синхронно.

Разпространено е схващането, че сланата „боядисва“ гората. Най-ярките цветове обаче идват след лято с достатъчно влага. Нужни са и слънчеви есенни дни с хладни нощи, но без замръзване (Utah State University Extension). По-сухото лято може да направи цветовете по-бледи. Изводът ни е, че продължителността на деня определя началото на промяната, а времето определя колко ярка ще бъде тя. Затова една и съща алея може да изглежда съвсем различно в две поредни години.

Хронология на едно есенно стареене

Подробният дневник на една трепетлика показва, че листопадът е подреден процес, а не внезапно увяхване (Plant Physiology (запис в BibBase)).

По наше изчисление по данни на (Plant Physiology (запис в BibBase)) от началото на стареенето на 11 септември до спирането на изнасянето на 29 септември минават 18 дни. Толкова трае и разграждането на съставките на листата, като половината хлорофил изчезва още през първите 8 дни. Около 80% от азота и фосфора се връщат в дървото, следователно в окапалия лист остава приблизително една пета от тях. Листопадът прилича повече на разчистване на склад, отколкото на загуба.

Червеното се образува наново

Антоцианите дават розовите и червените тонове и се образуват главно наесен, за разлика от каротеноидите, които са в листа през целия сезон (Utah State University Extension). В трепетликата те са се натрупали едва след началото на стареенето, при светлинен стрес (Plant Physiology (запис в BibBase)). Отделителният слой пречи на захарите да напуснат листа. Количеството антоциани зависи от слънчевите дни и хладните нощи, затова наситеното червено варира от година на година.

Проучване на захарния клен от октомври 2002 г. обхваща 14 зрели дървета, растящи на открито (USDA Forest Service, Northern Research Station (Treesearch)). Червените и жълтите листа са имали значително по-малко хлорофил от зелените, тоест са били в по-напреднало стареене. Високо съдържание на антоциани са имали единствено червените.

Здравината на прикрепване също е различна. Зелените листа са се държали най-здраво за клонката, а жълтите са се откъсвали по-лесно от червените (USDA Forest Service, Northern Research Station (Treesearch)). От тези данни следва, че червеният лист не е „по-мъртъв“ от жълтия. При захарния клен жълтите листа поддават първи.

Кафявото е финалният етап. Танините се разграждат последни, преди листът да падне, и затова дъбовете често покафеняват, вместо да почервенеят (Utah State University Extension).

Отделителният слой в основата на дръжката

По-късите дни дават сигнал за образуването на отделителен слой в основата на листната дръжка (Utah State University Extension). Той спира изтичането на захари от листа и накрая позволява на листа да се отдели от дървото. При захарния клен учените са измервали колко навътре в проводящия сноп е напреднал този слой при листата с различен цвят (USDA Forest Service, Northern Research Station (Treesearch)).

Редът на събитията има значение. В трепетликата изнасянето на хранителни вещества е спряло около 29 септември, най-вероятно защото флоемът е престанал да пренася (Plant Physiology (запис в BibBase)). Някои клетки в последните листа обаче са останали активни повече от седмица, до самото им окапване. Нашият извод е, че дървото първо изпразва листа и чак след това го пуска. Преждевременно паднал лист отнася азота си на земята.

Как да наблюдавате листопада в началото на ноември

Градски парк като Борисовата градина в София е удобно място да сравните видове един до друг. Брезата и ясенът показват жълтия път на каротеноидите, а дрянът и декоративната круша вървят по червения път на антоцианите (Utah State University Extension). Дъбовете често остават кафяви заради танините. Дърветата в града имат и други роли, за които писахме в материала Градове гори и сградите, покрити с дървета.

Опитайте внимателно да откъснете по един зелен и един жълт лист от едно и също дърво. При захарния клен жълтият се отделя по-лесно (USDA Forest Service, Northern Research Station (Treesearch)). Записвайте и датата, на която всяко дърво започва да сменя цвета си, година след година. Такива дългогодишни бележки стоят в основата на европейските сравнения, описани по-долу (Nature (запис в IDEAS/RePEc)).

Есента в Европа настъпва по-късно

Европейски наблюдения от началото на 60-те години на XX век показват, че разлистването е настъпвало с 6 дни по-рано, а есенното оцветяване – с 4,8 дни по-късно (Nature (запис в IDEAS/RePEc)). Сезонът на растеж се е удължил средно с 10,8 дни, а авторите свързват промяната с температурата на въздуха. По наше изчисление по данни на есента дава около 44% от това удължаване.

Тук остава отворен въпрос. Стареенето на трепетликата е било задействано само от продължителността на деня (Plant Physiology (запис в BibBase)), а средните европейски данни показват отместване, свързано с температурата (Nature (запис в IDEAS/RePEc)). Най-вероятно отделните видове реагират различно. Затова промяната на есента при по-нататъшно затопляне трябва да се проверява за всеки вид поотделно. Как гората поема въглерод, е отделна тема, която разгледахме в оценката от 2019 г. колко дървета са нужни за климата.