紅葉のメカニズム(2018.11.11)

植物は春から秋にかけて、緑の葉を一杯に広げ、降り注ぐ太陽光のエネルギーを借りて水と炭酸ガスからひたすら炭水化物（デンプン）を合成し続ける。炭水化物の製造工場は緑色に見える部位である葉、茎等の中にある葉緑素（クロロフィル）である。合成されたデンプン（糖分）はパイプラインを経由して体全体に送られる。小さい分子の糖分（グルコース等）が長く繋がって膨大な分子量のデンプンあるいは、セルロース（木材、ワタなど植物繊維）、リグニンとなり、幹を太らせ次年へ、次代へのエネルギーとなるしくみである。すばらしく効率の良い植物の「みどり」である（炭酸ガスの固定化）。

秋になると落葉の準備で，葉柄の基部に離層が形成される。いわゆる葉と幹をつなぐパイプライン（ヒトであれば血管）であるが、そのパイプラインのバルブを閉めるのである。これが紅葉の主な原因となる。

秋になって落葉樹の多くは紅葉（黄葉）する、紅葉と黄葉になるメカニズムには少々違いがある。「こんなこと考えながらの紅葉狩り」って楽しいかな？

さて、植物には緑のクロロフィルと同時に黄色のカロチノイドという色素も共存している。

　落葉樹の多くは黄変・紅変・褐変するが、黄変と紅・褐変の機構は少々異なっている。

・　黄変

春・夏にはクロロフィルが勝って緑色をしているが，寒くなると、落葉植物のパイプラインのバルブが閉まり、代謝は細くなって機能しなくなる。多くの植物はクロロフィルが壊れる。緑色の色素がなくなると，本来植物にある「カロチノイド」の黄色い色が表面に出て葉全体が黄色くなる。

・　紅変・褐変

昼に気温が高ければ葉のクロロフィルの余力で糖分はどんどんつくられる。夜に気温が低くなると、葉柄のバルブはますます強く閉まる。糖分は体全体にまわらず葉っぱに残されてしまう。

葉の代謝機能は崩れかけ、クロロフィルの壊れた分解物ができ、色素のもとができる。また、葉には糖が取り残されている。これに紫外線が当たると紅色色素の「アントシアニン」，褐色色素の「フラバフェン」ができる。

天気が良く、豊富な太陽光で糖が十分にでき、葉に多量残され、寒さのためにクロロフィルも壊れる。これに十分な紫外線を浴びると、ますます多くの色素ができると言うわけである。

もちろん大気中の湿度も重要で、谷間、朝霧等大気中の湿度などが関与すると葉は枯れることなく「アントシアニン」「フラバフェン」が葉にできるということだ。