一说到深秋景色，人们头脑中的经典场景，大抵有北京香山如火的红叶，和唐代诗人杜牧的《山行》中“霜叶红于二月花”的描写。不过，很多人却觉得生活经验和这些红叶美景并不相符。大部分树木在落叶前都是干枯的黄色，而很少有悦目的红色。那么，植物褪去一身绿装之后为何会有不同的颜色？而红叶的美景又是如何而来呢？
黄叶，是绿的退却
叶片呈现绿色，是因为叶片中含有大量的叶绿素。大家都知道，叶绿素是植物进行光合作用所必须的重要分子，其总量可占到叶片重量的3%。叶绿素有个奇怪的特性，即更加“偏爱”吸收太阳可见光谱中长波长的红橙光和短波长的蓝紫光，而对波长介于二者之间的绿色光吸收极少。因此多余的绿光被人眼所看到，使得叶片呈现绿色。
不过，和短波长的紫外线会晒伤皮肤类似，如果叶绿素吸收了过多的蓝紫光，会导致叶片被灼伤。因此，叶片中还存在几类类胡萝卜素类物质，来吸收过多的蓝紫光。由于类胡萝卜素类物质对于蓝绿光有着较强吸收，因此它本身显现橙黄色。但由于叶绿素的含量远高于类胡萝卜素，因此类胡萝卜素的橙黄色并不能显示出来。
然而当入秋之后，这一情况发生了改变。在温度降低和每天光照时间变短的双重影响下，促发叶片合成一种称为“脱落酸”的植物激素。它能促进叶片进入抵抗逆境的状态，以对抗不良环境。
脱落酸可以促进叶片气孔的关闭和衰老。而叶片气孔的关闭，减少了叶片含水量，降低了叶片生理活动速率。在这种情况下，叶绿素的合成——分解平衡被打破，最终导致叶片内叶绿素含量的下降。而更加稳定的类胡萝卜素类物质则逐渐在叶片内占据主导地位，这就是秋叶呈现黄色的原因。
红色，花色苷的贡献
那么，“霜叶红于二月花”的景象又是如何而来的呢？这其实是植物应对低温的又一种手段。
随着气温的下降，寒冷能刺激植物将更多糖类转移到细胞液泡内，以此降低细胞液的冰点，以避免植物在受到低于零度低温袭击（例如结霜）时细胞液产生冰晶而对细胞造成的损伤。
而另一方面，随着叶绿素含量的下降，叶片对光能的吸收能力也逐渐下降。因此叶片还需要一类色素来吸收过多的光能。而这类物质，就是花青素。花青素可以根据环境酸碱度的变化而改变颜色，在酸性环境下，花青素多呈现红色。而叶片细胞液泡内的细胞液恰好呈现弱酸性。因此，在叶片中，花青素主要以红色形式存在，红色的秋叶，由此而来。事实上，在春季刚萌发的新叶也有很多呈现红色，这其实也是利用相同的原理对幼叶进行的保护。
为了增加花青素在液泡中的溶解度，花青素会和糖结合，从而形成花色苷。温度越低，会有更多糖的转化和花青素的合成，因此有更多的花色苷存在于液泡内。所以，经霜的叶片更会加红艳。
那么，为什么有些植物的叶片不变红呢？事实上，在那些深秋叶片不变红的植物叶片中，也能检测到可溶性糖含量的上升。它们之所以没有显示出红色，是由于花青素合成不旺盛所致。通常来说，红叶树木的落叶时间，通常会比黄叶树更晚一些，也更耐冻一些。可以说，这些艳若春花的红叶，正是寒冷所带来的礼物。
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