Podzimní symfonie barev: Proč se listí stromů barví?

S podzimem každoročně nahrazují barevnost jarních a letních květin listnaté stromy, které na svých listech vystřídají celou paletu podzimních barev - od zlatavě žluté přes oranžovou, sytě červenou až po tlumenější zemité odstíny.

V mnoha částech světa se „leaf peeping“, tedy sledování podzimních listů, stalo populární turistickou atrakcí, kdy miliony lidí cestují přes půl světa, aby tyto dechberoucí proměny zachytily a fotografovaly.

Ještě před tím, než se stromy na zimu zbaví listí, obarví ho celou paletou barev - od jasně žluté přes oranžovou až po karmínově červenou. Už jste se ale někdy zamysleli nad tím, jak a proč to dělají? Stromy se barví a opadávají hlavně v oblastech, kde se střídají roční období, tedy i v Česku. Když na podzim klesá teplota a intenzita slunečního svitu, připravují se na zimu.

Zatímco lidé navlékají svetry a kabáty, stromy se naopak „svlékají“. V zimě by jim totiž listí bylo jen přítěží, skrz kterou by se zbytečně odpařovala voda. „Stromy v zimě listí nepotřebují. Zastaví fotosyntézu, u řapíku vytvoří speciální přihrádku a potom list shodí. Nastává období dormance, tedy vegetačního klidu,“ říká Tomáš Vencálek, kurátor dřevin mírného pásu z Botanické zahrady hl. m. Prahy. Vysvětluje, že v této době stromy přestanou dýchat listy a začnou dýchat průduchy na větvích, tzv. lenticelami. Vodu, kterou předtím obsahovaly listy, si pečlivě uschovají do kořenů a do kmene. A začnou podřimovat.

Proč se listy nebarví, ale odzeleňují?

Nejvýraznějším znakem počátku tohoto období je právě barvení listů. Mezi prvními mění barvu břízy, jejichž listy se tónují dožluta mnohdy již v srpnu. A s počátkem podzimu to jde ráz na ráz, barvy se mění v celé krajině. Zlatožluté odstíny má bukové listí, oranžový je javor mléč, výrazně červené jsou třešně, jeřáby nebo přísavníky.

Čtěte také: Proč je příroda největší luxus?

Za konkrétní zabarvení mohou pigmenty, které listy obsahují, nejčastěji jsou to různé karotenoidy. „Karotenoidy jsou v listech přítomné celý rok, ale v létě nejsou vidět, protože je překrývá intenzivně zelený chlorofyl. Ten se ale na podzim začne rozkládat a mizet. Listy se tak vlastně nebarví, ale odzeleňují,“ vysvětluje Tomáš Vencálek. Červené listy se ale vybarvují odlišně. Za jejich zbarvení mohou pigmenty antokyany, které se na rozdíl od karotenoidů tvoří v listech nově až na podzim. Výsledná barva každopádně záleží na tom, jaký pigment v nich nakonec převládne.

Listy obsahují chlorofyl, což je zelené barvivo, které pomáhá rostlinám získávat energii, ze slunečního záření. Chlorofyl je zelený a zbarvuje tak listy do zelena. Listy obsahují i jiná barviva než zelený chlorofyl, ale chlorofyl je natolik dominantní, že všechny ostatní barvy překryje. Na podzim nastává velká změna. Díky menšímu množství slunečního záření se chlorofylu tvoří méně a také se toto zelené barvivo začíná v listech rozkládat. Díky tomu můžeme vidět i jiné barvy obsažené v listech.

Chemické procesy a evoluční teorie

Ačkoliv je chemie podzimních barev dobře prozkoumána, otázka, proč stromy vůbec vyvinuly své zářivé podzimní odstíny, zůstává předmětem živé a stále otevřené vědecké diskuse. Z pohledu evoluční biologie je ovšem fascinující, že tyto každoroční změny přetrvaly u stromů po celém světě i přes působení přírodního výběru. To naznačuje, že by mohly stromům přinášet nějaký prospěch. Genetické studie dokonce ukazují, že stromy začaly produkovat pigmenty zodpovědné za podzimní barvy relativně pozdě - dlouho po tom, co se naučily zpětně vstřebávat chlorofyl. Situaci dále komplikuje fakt, že některé druhy stromů mohou v jednom období vytvářet více různých odstínů a někdy se na jediném stromě objeví hned několik barev současně.

Teorie o vzniku podzimních barev

Ve skutečnosti se o původu podzimních barev listů vede živá akademická debata už desítky let. Níže představíme některé z hlavních teorií, ale nejprve je třeba pochopit, co se v listech během této proměny vlastně děje. Ty se „odhalí“ teprve tehdy, když se v listech rozpadá zelený chlorofyl a rostlina si zpětně vstřebává živiny, aby se připravila na přečkání náročného zimního období.

Jedna z předních teorií navrhuje, že červená barva listů mohla evolučně vzniknout jako signál, který odrazuje hmyzí škůdce. Druhá významná teorie navrhuje, že stromy vyvinuly změnu barvy listů jako varování pro hmyzí škůdce, například mšice, které se živí listy. Tento předpoklad však dlouhodobě naráží na problém vnímání hmyzu. Mšice a další býložraví hmyzi, například kobylky nebo housenky, nemají ve svých očích receptory, které by jim umožnily vnímat červenou barvu tak, jak ji vidíme my. Někteří vědci navrhli, že mšice se červeným listům možná vyhýbají jednoduše proto, že působí jako mrtvé nebo odumírající, a tedy představují špatný zdroj potravy nebo nevhodné místo pro kladení vajíček. Tento koncept odborníci nazývají teorií maskování. Naopak žlutá barva se ukázala být dokonce velmi silným lákadlem pro hmyz, včetně mšic - aktivuje totiž stejné receptory v jejich očích, které reagují na zelenou.

Čtěte také: Krásy argentinské provincie

Další hlavní hypotézou je teorie fotoprotekce. Podle ní pigmenty fungují jako přírodní „opalovací krém“ pro listy v citlivé fázi senescence, tedy stárnutí. Anthokyaniny jsou silnými antioxidanty, které chrání listy před poškozením slunečním zářením, když listy stárnou a rozpadá se jejich chlorofyl. Bez chlorofylu totiž světlo může spustit oxidační stres, který vede k odumírání buněk listů. Jde o tzv. poškození reaktivními kyslíkovými radikály - ve východní Severní Americe v září a říjnu dopadá na listy hodně světla, což zvyšuje selekční tlak na vytvoření ochrany, něco jako přírodní opalovací krém. Anthokyaniny pomáhají tento škodlivý účinek světla blokovat a rozptylovat, čímž poskytují stromům životně důležitou ochranu v posledních měsících před zimou. Karotenoidy v žlutých listech tento účinek také poskytují, ale výrazně slabší než červené pigmenty. Studie z roku 2004 navíc ukazuje, že stromy mohou produkovat více anthokyaninů při nižších teplotách nebo během častějších mrazivých epizod na podzim.

Analýza 2 368 druhů listnatých stromů v mírných oblastech světa ukázala, že 290 druhů zbarvuje listy do červena a 378 do žluta. Nejvíce stromů s červenými listy se nachází ve východní Severní Americe a východní Asii - podle odhadů zbarvuje listy do červena nejméně 89 druhů v Severní Americe a 152 druhů ve východní Asii. Bylo by snadné předpokládat, že rozšíření červených listů souvisí jen s rozdíly teplot. Některé studie však naznačují, že v Severní Americe a východní Asii je intenzita slunečního záření vyšší než v Evropě. Kombinace vyšší radiace, náhlých výkyvů teplot a kratší vegetační sezóny tak může vysvětlit, proč jsou podzimní barvy ve východní Severní Americe obzvlášť výrazné - dávají stromům více času vstřebat živiny z listů, než opadnou.

Dalším faktorem je člověk. Po tisíciletí jsme svým působením měnili stromovou vegetaci kolem nás. Volbou kácet stromy s méně výraznými barvami nebo naopak selektivním sázením semen stromů s intenzivnějšími podzimními odstíny jsme pravděpodobně vyvíjeli vlastní selekční tlak na pigmentaci listů. Ačkoli jde o relativně nedávný jev v evoluci stromů, existují náznaky, že i jiné rostliny se adaptují na lidské prostředí - například teplejší podmínky ve městech způsobují, že jejich listy červenají více.

Na tuto otázku věda zatím nedokáže jednoznačně odpovědět. Jedno je však jisté: změna klimatu ovlivňuje načasování i intenzitu podzimních barev. Teplejší podzim a suché období - obojí související s klimatickou změnou - vedou k mdlým a nesouvislým změnám barev listů. Rostliny s mělce uloženými kořeny jsou více náchylné k dopadům sucha, a bohužel právě tyto rostliny produkují některé z nejintenzivnějších podzimních barev.

Barevný přehled

Za krásnými a uklidňujícími odstíny zeleného listoví stromů stojí přírodní barvivo zvané chlorofyl. Ke konci vegetačního období (když se zkracuje den a klesá teplota) se v rostlinách začnou uvolňovat hormony, které je připravují na zimní období. Z listů se stahují důležité látky a živiny, jež si rostlina uskladní v jiných částech. Chlorofyl se začne rozkládat, protože fotosyntéza se stává se slábnoucími slunečními paprsky méně a méně efektivní. Navíc vyživovat všechny listy je pro rostlinu velice náročné. To si rostlina v období, kdy bude zmrzlá půda, nemůže dovolit. Listů se tedy zbaví. Chlorofyl není jediným barvivem přítomným v listech stromů. Nachází se zde i tzv. karotenoidy a antokyany.

Čtěte také: Přečtěte si recenzi knihy Kniha, obraz a příroda

Konečné zbarvení listů závisí na počasí. Za slunečného, teplého podzimu mají koruny stromů sytější a výraznější barvy.

• Žlutá: Dožluta se na podzim typicky barví listí bříz, topolů nebo habrů. Žlutý je také javor klen. Může za to barvivo xantofyl ze skupiny karotenoidů. Tento pigment je i ve vaječných žloutcích nebo banánech. Ty nejzářivější žluté listy má jinan dvoulaločný.
• Oranžová: Oranžový bývá javor mléč či dub. V jejich listech totiž dominuje pigment karoten, který také působí jako jejich ochrana před slunečním zářením a dalšími povětrnostními vlivy.
• Červená: Červenají se například třešně, jeřáby nebo přísavníky. Mohou za to pigmenty antokyany. Najdeme je i v různých plodech a květech, například v borůvkách, růžích či vlčích mácích. Zářivě červená zase bývá ambroň západní nebo některé druhy javorů.
• Hnědá: Dohněda se zabarvují převážně buky či jírovce. Když se v listech začne ukládat hodně tříslovin, zbarví se až dohněda.

Mezi první stromy hlásající změnou barvy příchod podzimu patří břízy, habry či topoly. V listech postupně převáží xantofyl ze skupiny karotenoidů, který také najdeme v pampeliškách, slunečnicích či vaječném žloutku. Listy dubů a javorů jdou zase dooranžova díky karotenu.

tags: #priroda #podzim #stromy #barvy

Oblíbené příspěvky:

• Chebské firmy a komunální odpad: Přehled
• Likvidace komunálního odpadu v ČR
• O vlivu REZZO 4 na ovzduší
• Inovativní technologie pro udržitelnou budoucnost
• Studie o emisích CO2