本文转载自公众号：中国科普博览
秋天来临之际，许多
木本植物
叶子纷纷变成红色、黄色或者橙色。由于变色时间的不同、变色程度的不一致，使整片林子呈现出多种多样的色彩，唤醒这个星球上人们对秋天最直观的记忆。
尤其在暖温带落叶阔叶林中，大面积不同种的落叶性乔木叶子一起变色，构成一眼望去无边无际缤纷的色彩，也在温带地区中形成一种典型的
地带性植被
。
图片来源：Worldwide Elevation Finder
这是树木叶子在掉落前谢幕的挽歌，往往仅能持续一两个月，随后就是萧瑟的冬天，光秃秃的林子。
当然这场秋季落叶变装的胜景也不仅仅局限在温带，在亚热带甚至热带，也存在着季节性落叶变换秋装的树木。
据保守统计全球范围内有超过六百种植物会参与这场秋季的变装，包括在北美与东西常见的各种
枫树
（Acer），在欧洲常见的数种温带优势
乔木栎属
（Quercus），它们由许多常绿的木本植物独立演化而来。
一般认为，落叶是乔木对所处环境气候的季节变换做出的响应。
气候适宜时，叶子可以通过
光合作用
吸收光能，把二氧化碳和水合成树木生长所需的有机物，同时释放氧气。但是，随着秋天到来，气温开始降低，降雨开始变少，日照时间也开始变短，这让叶子这种特化的、高效的光合作用工场变成鸡肋。
这些为光合作用而生的宽广的叶片，没有茎生着一年年加厚的树皮，也没有根埋在土里的外衣，即将来临的寒冷让他们变得无所适从。
而且，本来接收光照的向阳的宽大的叶面，反而会让它们变得不易抗寒，在气温低于零下时，
面临冻伤的风险
。同时，气温下降与降水减少，导致根从土中吸取水分变得困难，叶子上密布的气孔会随着树木的呼吸而
损耗大量的水分
。
因此，树林也只好开源节流，在气候条件不利的时候全面舍弃叶子。
实际上这场盛大的秋色可能只是树木的缓兵之计，在感应到长期低温后，树木开始准备落叶，但是叶子中的营养物质要从树叶中回收回去，尤其是叶片中的
叶绿素
中还含有丰富的氮，是紧俏的营养元素。
这场缓慢的回收之旅会将叶绿素降解殆尽，同时叶子中的蛋白质也会被回收三分之二。随着叶绿素的降解，原本被叶绿素遮挡住颜色的
辅助光合色素类胡萝卜素
开始充当起这个调色盘的主角，使叶片呈现出从橙色到金黄色的变化。
叶中剩下的类胡萝卜素之所以在叶子停留，是因为它要在叶绿素回收时，充当叶子保护者的角色，防止叶绿素无法光合作用后，叶片被光灼伤。要知道，秋高气爽的天气里，虽然不适合生长，但少了云层的遮挡，光照强度反而增强了。
叶绿素化学式，核心结构中由四个吡咯与金属镁结合，每分子叶绿素含四个氮
图片来源
：
synarchive.com
但是实际上，我们观赏到的秋叶只有一部分是黄色的色调，其余的则主要是红色，甚至红色才是许多人对秋叶的最直接印象。这类红色的秋叶是因为叶子中还含有
第二类色素物质-花青素。
花青素作为秋叶中的第二类呈色物质在植物中并不少见，它也是许多花中主要的呈色物质，这也是为何有诗歌咏“霜叶红于二月花”的原因，红叶与花本质上制造和使用了同样的色素。
秋叶中花青素与类胡萝卜素两类色素搭配起来，使得秋叶有着看起来五光十色的变化，从黄到紫到红到棕，再加上森林中不同落叶树对秋季响应的时间不同，使得典型的温带落叶林中在一个秋天之中，变幻出万紫千红的颜色。
典型秋叶颜色，涉及到两类色素花青素与类胡萝卜素
图片来源
：
参考文献
但有意思的是，花青素并不是原本就存在于绿叶之中的，它不是光合色素，而是在落叶过程中主动生产的。
在花中生产的花青素主要用于吸引访花昆虫过来访问，那在行将就木的叶子生产花青素出来是何目的呢？
许久以来，植物学家一直认为秋天叶子变色仅仅只是凋落营养物质回收的副产品而已，毕竟呈现黄色的类胡萝卜素仅仅是因为叶绿素的降解而被动呈现的，但是在秋叶中竟然主动生产出了花青素，这样耗费成本的主动生产，让秋叶的颜色意义变得不再消极了。
一个是生理上的，即在
叶绿素降解后充当光保护的功能
；除此以外，花青素产生也是
植物应对环境胁迫的常规方法
。这种水溶性的色素，不仅能过滤紫外光，防止光损伤，还能溶解在细胞中，
增强细胞的渗透压
，使植物能够应对秋季干旱的胁迫环境。
