Chemia kryjąca się za kolorami jesiennych liści
Wraz z nadejściem jesieni liście większości drzew zmieniają kolory. Zieleń przechodzi w barwy żółte, pomarańczowe, brązowe i czerwone. Dlaczego tak się dzieje? Ten malowniczy proces kolorujący jesienne liście jest wynikiem działania różnych związków chemicznych.
Różne związki chemiczne wpływają na zmianę kolorów jesiennych liści, ale w jaki sposób konkretne kolory związane są z konkretnymi związkami? Okazuje się, że istotne są... wiązania chemiczne – mogą to być albo wiązania pojedyncze, które składają się z jednej wspólnej pary elektronów między sąsiednimi atomami, albo wiązania podwójne, które składają się z dwóch wspólnych par elektronów między sąsiednimi atomami. Cząsteczki barwiące w jesiennych liściach zawierają układy naprzemiennych wiązań podwójnych i pojedynczych – określa się to mianem koniugacji. Duża liczba koniugacji w cząsteczce może powodować, że są one zdolne do pochłaniania długości fal światła w widmie widzialnym. Prowadzi to do pojawienia się koloru.
Chlorofil
Chlorofil to związek chemiczny odpowiedzialny za zwykłe, zielone zabarwienie większości liści. Ta substancja chemiczna jest zawarta w chloroplastach w komórkach liści i jest niezbędnym składnikiem procesu fotosyntezy, w którym rośliny wykorzystują energię słoneczną do przekształcania dwutlenku węgla i wody w cukry. Do produkcji chlorofilu liście potrzebują ciepłych temperatur i światła słonecznego – gdy lato zaczyna odchodzić, zmniejsza się również ilość światła, a zatem produkcja chlorofilu zwalnia, a istniejący chlorofil się rozkłada. W rezultacie inne związki obecne w liściach mogą przejąć rolę dominującą i wpłynąć na postrzegane zabarwienie.
Karotenoidy i flawonoidy
Karotenoidy i flawonoidy to duże rodziny związków chemicznych – zawierają je liście wraz z chlorofilem, jednak wysoki poziom chlorofilu obecny w miesiącach letnich zwykle maskuje ich kolory. Wraz z degradacją i zanikaniem chlorofilu jesienią, ich kolory stają się bardziej zauważalne – obie rodziny związków przyczyniają się do powstawania żółci, podczas gdy karotenoidy również do barwy pomarańczowej i czerwieni. Z postępem jesieni, związki te również ulegają degradacji razem z chlorofilem, ale robią to znacznie wolniej niż sam chlorofil, dzięki czemu ich kolory stają się widoczne. Karotenoidy obejmują beta-karoten, który jest przyczyną pomarańczowego koloru marchwi, luteinę, która przyczynia się do żółtego koloru żółtek jaj oraz likopen, który jest również odpowiedzialny za czerwony kolor pomidorów.
Antocyjany
Antocyjany należą do klasy związków flawonoidowych. W przeciwieństwie do karotenoidów, antocyjany nie są powszechnie obecne w liściach przez cały rok. Gdy dni robią się krótsze i mniej słoneczne, czyli ciemniejsze, ich synteza jest inicjowana przez zwiększoną koncentrację cukrów w liściach w połączeniu ze światłem słonecznym. Ich dokładna rola w liściu jest nadal niejasna – pojawiły się jednak sugestie, że mogą pełnić pewną rolę chroniącą przed światłem, pozwalającą drzewu chronić liście przed uszkodzeniem przez światło i wydłużać czas przed ich zrzuceniem. Pod względem ich wkładu w barwę jesiennych liści zapewniają żywe odcienie czerwieni, fioletu i koloru zwanego magentą. Na ich kolor wpływa również kwasowość soku drzewnego, który wytwarza szereg odcieni.
Opracowano na podstawie:
The Chemicals Behind the Colours of Autumn Leaves
