気が付けば、我が家の近所でも木々が色付く季節になりました。これまでは青々としていた葉が赤や黄色に変わると、秋もかなり深まったなーという気分になります。
さて、今回はそんな紅葉に関する話題なのですが、皆さまは以下のような疑問を抱いたことはありますでしょうか。普段当たり前のように見ている紅葉ですが、よくよく考えると不思議な現象ですよね。
・秋になると葉が赤や黄色に変わるのはなぜ？
・品種によって葉が赤くなるもの、葉が黄色になるものがあるのはなぜ？
本記事では、紅葉の不思議について少しだけご紹介したいと思います。
紅葉とはどんな現象？
紅葉(こうよう)とは、落葉樹が葉を落とす前に葉を赤や黄色に変える現象のことを指します。通常、落葉樹は寒い冬に葉を落とすため、紅葉はその直前の秋に見られます。
ちなみに、紅葉の代表格であるモミジも漢字では「紅葉」と表記します。ちょっとややこしいですね。
紅葉はなぜ起こるの？
紅葉が発生する訳には、葉の中に含まれる成分の変化が深く関係しています。葉が赤くなる植物の場合、秋が深まるにつれて緑色→黄色→赤色の順で変化していきます。ここでは、葉の色が赤に変わる流れについてまとめてみたいと思います。
植物の葉は、太陽の光を利用して光合成を行うための器官です。そのため、太陽の光が強い春〜夏にかけて葉を大きく伸ばします。なお、光合成を行うためにはクロロフィルと呼ばれる緑色の色素が必要になります。そのため、光合成が活発に行われる春〜夏はクロロフィルの含有量が多く、葉は緑色に見えます。
ところが秋になると、太陽の光が弱くなり光合成の働きもそれに伴って低下していきます。落葉樹の場合、秋が深まる頃には「葉を維持することに必要なエネルギー量に比べて、光合成によって得られるエネルギー量が少なくなる」という逆転現象が発生します。こうなってしまうと、葉を維持することによるメリットが無くなる(＝人間社会で言えば、赤字事業をたくさん抱えているようなもの)ため、植物は葉を落とす手続きに入ります。
葉を落とすにあたり、まず行うのが葉の中に蓄えている養分の回収です。葉の中には先程のクロロフィル(緑色の色素)のほか、カロチノイド(黄色の色素)なども含まれています。植物はこれらの色素を養分に分解した上で木の中に回収するのですが、クロロフィルに比べてカロチノイドの分解速度は遅いと言われています。そのため、当初はクロロフィルの含有量が多く緑色に見えていた葉も、徐々に分解しきれていないカロチノイドが目立つようになってきます。この働きにより、葉の色は緑色→黄色に変化します。
養分の分解・回収が進むにつれて、植物の葉と枝の間には離層と呼ばれる層が形成されます。離層は、葉が落ちた後の枝を守る効果があります(＝人間でいえば「かさぶた」のようなもの…だと勝手に思っています)。離層の形成が完了すると、葉と枝の間には隔たりができてしまうことになるため、以降は養分を枝に送れなくなってしまいます。この時点の葉は黄色であり、葉の中にはカロチノイドが多く含まれていることになりますが、クロロフィルも少量ながら残っているため光合成自体は行っています。
しかしながら、せっかく光合成をしたとしても枝との間には離層が形成されているため、枝へ養分を送ることができません。そのため、葉の中に養分が残ったままになるのですが、この際にアントシアニンと呼ばれる赤い色素が生成されます。アントシアニンはブルーベリーなどにも多く含まれていることから、耳にしたことのある方も多いのかもしれません。結果として、葉の中にアントシアニンが多く留まることになるため、葉が黄色→赤色に変化します。
ここまでの内容を簡単にまとめると、以下のような流れで葉が緑色→黄色→赤色に変化していることになります。
①秋になると葉の中のクロロフィル(緑色の色素)が分解される
②①と並行してカロチノイド(黄色の色素)も分解されるが、分解速度が遅いため葉が黄色に変化する
③葉と枝の間に離層と呼ばれる隔たりが形成される
④離層の形成により行き場を失った養分が反応し、アントシアニン(赤色の色素)が生成される
⑤その結果、葉が赤色に変化する
品種によって葉の色が異なるのはなぜ？
葉が緑色→黄色→赤色に変化する理由についてご紹介してきましたが、もちろん全ての植物がこの流れに当てはまるわけではありません。葉の色の変化は、大きく以下の5パターンに分けられます。ここからは、①と②③④⑤の違いについて取り上げます。
①緑色→黄色→赤色に変化
②緑色→赤色に変化
③緑色→黄色に変化
④緑色→茶色に変化
⑤緑色のまま(常緑樹)
②緑色→赤色に変化
クロロフィルの分解、カロチノイドの分解、アントシアニンの生成がほぼ同時に発生します。そのため、クロロフィルの緑色からアントシアニンの赤色へ直接変化します。
③緑色→黄色に変化
アントシアニンがほとんど生成されないため、葉にはカロチノイドが多く残った状態になります。そのため、葉は緑色→黄色に変化し、そこから赤色に変わることはありません。
④緑色→茶色に変化
カロチノイドではなく、タンニン系の色素(茶色の色素)を元々多く含んでいます。そのため、クロロフィルが分解されることでタンニン系の色素が目立ち、葉は緑色→茶色に変化します。
⑤緑色のまま(常緑樹)
秋に一斉に葉を落とすことはありませんが、常緑樹の葉にも寿命が存在します。寿命が訪れた葉は①②③④のような流れで赤色・黄色・茶色に変化した後、落葉します。そのため、常緑樹でも葉は紅葉すると言えるのですが、一斉に紅葉するのではなく、大半の葉は緑色のままです。そのため、紅葉しているようには見えないのが現状です。
今回は紅葉の不思議について、自分なりに取り上げてみました。紅葉の流れや品種によって葉の色が異なる理由について知った上で葉を見ると、今までの紅葉がより興味深く感じられるかもしれません。この時期であれば色付いている木も多いはずですので、まずは近所の木に目を向けてみてはいかがでしょうか。
