Ίσως να θυμάστε όταν κάποτε που ήσασταν παιδιά και βρεθήκατε στην εξοχή ρωτήσατε τον πατέρα σας γιατί τα φύλλα των δέντρων κιτρινίζουν και κοκκινίζουν το φθινόπωρο, και το πιθανότερο είναι να μην μπόρεσε να σας απαντήσει επαρκώς, ειδικά αν δεν υπήρχε τότε το ψαχτήρι της Google.

Aν και αποτελεί ένα όμορφο φυσικό φαινόμενο, παραμένει ένα εξελικτικό μυστήριο, υπογραμμίζει και αποπειράται να απαντήσει το σχετικό (φθινοπωρινό) ρεπορτάζ του BBC.

Οι επιστήμονες ναι μεν κατανοούν τη χημεία πίσω από την αλλαγή των χρωμάτων, αλλά υπάρχει μια έντονη ακαδημαϊκή συζήτηση εδώ και δεκαετίες σχετικά με το γιατί τα δέντρα ανέπτυξαν αυτή την ιδιότητα.

Η χημεία των χρωμάτων

Η αλλαγή χρώματος των φύλλων είναι μια διαδικασία κατά την οποία τα δέντρα προετοιμάζονται για τον χειμώνα.

Τα φύλλα που γίνονται κίτρινα, στην πραγματικότητα κατέχουν ήδη τις κίτρινες χρωστικές, γνωστές ως καροτενοειδή. Αυτές οι χρωστικές απλώς αποκαλύπτονται όταν το δέντρο σταματά να παράγει την πράσινη χλωροφύλλη και επαναρροφά τα θρεπτικά συστατικά της.

Τα φύλλα που γίνονται κόκκινα ή μωβ υφίστανται μια διαφορετική διαδικασία. Το χρώμα τους προέρχεται από έναν συνδυασμό απώλειας χλωροφύλλης και της ενεργητικής παραγωγής νέων χρωστικών, των ανθοκυανινών.

Η γενετική έρευνα δείχνει ότι τα δέντρα άρχισαν να παράγουν αυτές τις νέες χρωστικές (ανθοκυανίνες) πολύ αργά στην εξέλιξή τους, υποδηλώνοντας ότι η αλλαγή χρώματος πρέπει να προσφέρει κάποιο εξελικτικό πλεονέκτημα.

Oι θεωρίες για την εξέλιξη των χρωμάτων

Υπάρχουν δύο βασικές θεωρίες που προσπαθούν να εξηγήσουν γιατί τα δέντρα επενδύουν ενέργεια για να αλλάξουν χρώμα αντί να αφήσουν απλώς τα φύλλα τους να πέσουν.

Η θεωρία της φωτοπροστασίας

Αυτή είναι η επικρατέστερη θεωρία. Υποστηρίζει ότι οι χρωστικές δρουν ως ένα είδος «αντηλιακού» για τα φύλλα κατά τη διάρκεια της ευάλωτης φάσης της γήρανσής τους.

Καθώς η χλωροφύλλη διασπάται, το ηλιακό φως μπορεί να προκαλέσει οξειδωτικό στρες και «αντιδραστική βλάβη οξυγόνου» στα κύτταρα του φύλλου.

Οι ανθοκυανίνες (κόκκινο) και τα καροτενοειδή (κίτρινο) προστατεύουν το φύλλο από αυτή τη βλάβη, επιτρέποντας στο δέντρο να επαναρροφήσει με ασφάλεια όσο το δυνατόν περισσότερα θρεπτικά συστατικά (όπως ο άζωτο) πριν το φύλλο πέσει.

Αυτή η θεωρία εξηγεί γιατί τα πιο έντονα κόκκινα χρώματα παρατηρούνται στη Βόρεια Αμερική και την Ανατολική Ασία: Οι περιοχές αυτές, σε σύγκριση με την Ευρώπη, έχουν υψηλότερα επίπεδα ηλιακής ακτινοβολίας και απότομες διακυμάνσεις θερμοκρασίας το φθινόπωρο, ασκώντας μεγαλύτερη «επιλεκτική πίεση» στα δέντρα για να αναπτύξουν αυτό το «αντηλιακό».

Η θεωρία της συνεξέλιξης με τα έντομα

Αυτή η θεωρία προτείνει ότι τα δέντρα ανέπτυξαν τα έντονα χρώματα (ειδικά το κόκκινο) ως προειδοποιητικό σήμα προς τα έντομα που τρώνε φύλλα, όπως οι αφίδες (μελίγκρες).

Ένα δέντρο που σηματοδοτεί ότι είναι υγιές και έτοιμο να παράγει τοξίνες – που συμβολίζεται από το κόκκινο χρώμα – αποθαρρύνει τα έντομα από το να αφήσουν εκεί τα αυγά τους για τον χειμώνα.

Ωστόσο, αυτή η θεωρία αμφισβητείται έντονα: Οι αφίδες και οι κάμπιες δεν διαθέτουν υποδοχείς στα μάτια τους για να αντιληφθούν το κόκκινο χρώμα – το βλέπουν ως θαμπό γκρι ή μαύρο.

Αντίθετα, το κίτρινο χρώμα έχει αποδειχθεί ότι προσελκύει τις αφίδες, καθώς ενεργοποιεί τους ίδιους υποδοχείς που βλέπουν το πράσινο.

Ο ανθρώπινος παράγοντας και η κλιματική αλλαγή

Ορισμένοι ερευνητές, όπως ο Ντέιβιντ Γουίλκινσον, υποστηρίζουν ότι και οι δύο θεωρίες μπορεί να ισχύουν ταυτόχρονα.

Άλλοι ερευνητές διερευνούν τον ρόλο του ανθρώπου: Ίσως έχουμε επιλέξει ασυνείδητα να καλλιεργούμε δέντρα με πιο έντονα χρώματα στους κήπους και τα πάρκα μας, εφαρμόζοντας έτσι τη δική μας επιλεκτική πίεση.

Ένα πράγμα στο οποίο συμφωνούν όλοι οι επιστήμονες είναι ότι η κλιματική αλλαγή επηρεάζει ήδη το φαινόμενο.

Όπως παρατηρεί η οικολόγος Αμάντα Γκάλινατ, ένα θερμότερο φθινόπωρο και οι συνθήκες ξηρασίας οδηγούν σε πιο θαμπά και σποραδικά χρώματα, καθώς τα φυτά υφίστανται στρες και τα φύλλα τους γίνονται καφέ πολύ γρήγορα.