Σάββατο, 18 Οκτωβρίου 2014

Η χημεία των χρωμάτων του φθινοπώρου


Κάθε φθινόπωρο, η μείωση του μήκους της ημέρας και η πτώση της θερμοκρασίας παρακινούν τα δέντρα να προετοιμαστούν για το χειμώνα. Στο πλαίσιο αυτής της προετοιμασίας ρίχνουν δισεκατομμύρια τόνους φύλλων. Φύλλα που πριν ήταν πράσινα παίρνουν φωτεινές κίτρινες, πορτοκαλί και κόκκινες αποχρώσεις. Αυτές οι αλλαγές στο χρώμα είναι το αποτέλεσμα μετατροπών στις χρωστικές των φύλλων.
Η πράσινη χρωστική των φύλλων είναι η χλωροφύλλη. Η χλωροφύλλη απορροφά το κόκκινο και το μπλε φως της ηλιακής ακτινοβολίας που πέφτει στα φύλλα. Επομένως, το φως που αντανακλάται από τα φύλλα είναι μειωμένο όσον αφορά το μπλε και το κόκκινο και εμφανίζεται πράσινο. Τα μόρια της χλωροφύλλης είναι μεγάλα και δεν είναι διαλυτά στο υδατικό διάλυμα που περιέχουν τα φυτικά κύτταρα. Αντίθετα, είναι προσκολλημένα στις μεμβράνες διατάξεων με σχήμα δίσκου, που ονομάζονταιχλωροπλάστες και βρίσκονται μέσα στα κύτταρα. Οι χλωροπλάστες αποτελούν το χώρο της φωτοσύνθεσης, της διαδικασίας κατά την οποία η φωτεινή ενέργεια μετατρέπεται σε χημική ενέργεια. Στους χλωροπλάστες, το φως που απορροφάται από την χλωροφύλλη προμηθεύει την ενέργεια που θα χρησιμοποιήσουν τα φυτά για να μετατρέψουν το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό σε οξυγόνο και υδατάνθρακες (σάκχαρα).
Η χλωροφύλλη δεν είναι ιδιαίτερα σταθερή ένωση. Το πολύ λαμπρό ηλιακό φως προκαλεί της αποσύνθεσή της. Για να διατηρήσουν την ποσότητα χλωροφύλλης στα φύλλα τους, τα φυτά τη συνθέτουν συνεχώς. Η σύνθεση της χλωροφύλλης στα φυτά απαιτεί ηλιακό φως και σχετικά υψηλές θερμοκρασίες. Επομένως, κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού η χλωροφύλλη συνεχώς διασπάται και αναγεννάται στα φύλλα των δέντρων.
Μία άλλη χρωστική που απαντάται στα φύλλα πολλών φυτών είναι το καροτένιο. Το καροτένιο απορροφά το πρασινομπλέ και το μπλε φως. Το φως που αντανακλάται από το καροτένιο εμφανίζεται κίτρινο. Το καροτένιο είναι, επίσης μεγάλο μόριο (C40H36) καιπεριέχεται στους χλωροπλάστες πολλών φυτών. Όταν η χλωροφύλλη και το καροτένιο συνυπάρχουν στο ίδιο φύλλο, μαζί απορροφούν το κόκκινο, το πρασινομπλέ και το μπλε φως από το ηλιακό φως που πέφτει στο φύλλο. Το φως που αντανακλά το φύλλο εμφανίζεται πράσινο. Το καροτένιο λειτουργεί ως συμπληρωματικός απορροφητής φωτός. Η ενέργεια του φωτός που απορροφάται από το καροτένιο μεταφέρεται στη χλωροφύλλη, που τη χρησιμοποιεί για τη φωτοσύνθεση. Το καροτένιο είναι πολύ πιο σταθερή ένωση από τη χλωροφύλλη. Το καροτένιο εξακολουθεί να παραμένει στα φύλλα, ακόμη και όταν η χλωροφύλλη έχει εξαφανιστεί. Όταν η χλωροφύλλη εξαφανίζεται από ένα φύλλο, το καροτένιο που απομένει κάνει το φύλλο να εμφανίζεται κίτρινο.
Στη διάρκεια του καλοκαιριού, τα φύλλα των δέντρων είναι εργοστάσια που παράγουν σάκχαρα από διοξείδιο του άνθρακα και νερό, με την επίδραση του φωτός στη χλωροφύλλη. Η χλωροφύλλη κάνει τα φύλλα να φαίνονται πράσινα. 
Το φθινόπωρο, οι μέρες που συνεχώς μικραίνουν και οι δροσερές νύχτες πυροδοτούν αλλαγές στο δέντρο. Μια από αυτές τις αλλαγές είναι η ανάπτυξη μιας φυλλώδους μεμβράνης μεταξύ του κλαδιού και του μίσχου του φύλλου. Αυτή η μεμβράνη παρεμβαίνει στη ροή των θρεπτικών συστατικών προς το φύλλο. Επειδή η ροή των θρεπτικών συστατικών διακόπτεται, η παραγωγή χλωροφύλλης στο φύλλο μειώνεται και το πράσινο χρώμα του φύλλου εξασθενεί. Αν το φύλλο περιέχει καροτένιο, το χρώμα θα μετατραπεί από πράσινο σε φωτεινό κίτρινο καθώς εξαφανίζεται η χλωροφύλλη. Η μεμβράνη ανάμεσα στο κλαδί και το μίσχο του φύλλου επίσης εμποδίζει τη ροή σακχάρων από το φύλλο. Σε κάποια δέντρα, καθώς η συγκέντρωση σακχάρων στο φύλλο αυξάνεται, τα σάκχαρα αντιδρούν για να σχηματίσουνανθοκυάνες. Αυτές οι χρωστικές κάνουν τα φύλλα που είχαν αρχίσει να κιτρινίζουν κόκκινα.
Η ποικιλία και η ένταση των φθινοπωρινών χρωμάτων επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από τον καιρό. Οι χαμηλές θερμοκρασίες καταστρέφουν τη χλωροφύλλη και αν παραμένουν πάνω από το μηδέν, προωθούν το σχηματισμό ανθοκυανών. Το λαμπρό φως επίσης καταστρέφει τη χλωροφύλλη και αυξάνει την παραγωγή ανθοκυανών.
Έτσι, τα φωτεινότερα φθινοπωρινά χρώματα παράγονται όταν οι ξηρές ηλιόλουστες μέρες, ακολουθούνται από ψυχρές, ξηρές νύχτες.

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου