每年的秋天都伴随着许多标志：毛衣的普及、查理·布朗的特别节目，以及带有“香料”字样的星巴克饮品。但或许最传统的还是与这个季节相关的普遍色调——成熟的橙色、朗姆酒棕色、金丝雀黄色和桑葚紫色，它们为温带地区的广告、餐桌、门廊染上色彩，很快，也包括了树叶。
是什么赋予了叶子色彩？
在春夏季节，叶子呈绿色是因为它们含有高浓度的叶绿素，叶绿素是光合作用的分子。叶绿素在树木的传统食物制造过程中起着指导作用，它能将光能吸收并转化为储存起来的糖分——通常是葡萄糖。叶绿素几乎遍布每片叶子的细胞，至关重要、含量丰富且呈绿色。
同时，含量低得多的还有胡萝卜素（橙色）和叶黄素（黄色）色素。但这些色调被隐藏起来，被叶绿素的绿色所掩盖，直到秋天，当树木为了应对寒冷的天气和减少的阳光而改变其食物生产过程。不再需要的叶绿素会降解。胡萝卜素和叶黄素——以及秋季的胡萝卜色、蝾螈色和金盏花色——就显现出来了。
然而，叶子变红的故事，比色素的退却稍微复杂一些。这是一个关于调控、压力和气候变化的故事，直到 20 世纪 90 年代后期才开始引起科学家的广泛关注。红色故事始于花青素。
渲染秋色
尽管秋天可能很美丽，但绝非阳光明媚、鲜花盛开。事实上，这个季节恰恰相反，对人类和树木来说，往往是一年中最具压力的时期。气温下降和阳光减弱让生活变得困难。就像人类在漫长的冬季可能会依靠小睡、烘焙或 binge-watching 来度过一样，植物也有它们的应对机制。为了应对各种外部压力——极端温度、干旱，甚至捕食者和病原体的威胁——植物会产生一种叫做花青素的化学物质，这类色素会吸收绿光和黄光，从而使秋叶呈现出紫丁香、绯红、紫罗兰和午夜色。
走在十一月初的森林里，你周围的叶子里很可能充满了花青素。它们是水溶性色素，存在于整个植物王国的植物组织中——从加州的枫树到巴拿马的热带雨林。根据它们的酸度水平，它们的叶子可能呈现红色、紫色、蓝色或黑色。花青素化合物具有抗氧化作用，并且是一些知名、富含抗氧化剂的食物中的主要成分：覆盆子、黑莓、李子、卷心菜。它们也是流行花束中的主要着色剂：玫瑰和菊花。
就花青素在秋季的作用而言，大多数关于花青素保护作用的研究都集中在其在低温和能量管理之间维持微妙平衡的能力上。随着科学家们对花青素独特能力的了解日益增多，这种多功能的色素继续赢得其“瑞士军刀”的称号。
当缺乏叶绿素的叶子暴露在紫外线和光线下时，花青素就像一种主动的化学防晒霜。当叶子接收到的光照量超出其光合能力时——而在秋天，光合能力已大大降低——植物细胞会产生自由基，即高能形式的氧气，这最终会杀死细胞和植物。研究表明，花青素可以转移和储存多余的光照和紫外线辐射，防止其影响到兴奋的电子传输链。
对于温带气候的树木，例如阔叶常绿树而言，花青素至关重要的是，它们将这种能力转化为对产生它们的叶子的耐寒性。在低温下，维持生命的化学反应和酶活性会变慢。人们认为，花青素储存的多余能量有助于这些途径以正确的速率继续运行——这表明了该色素具有一种备用发电机的作用。
然而，花青素的作用并不仅限于秋季。在一个气候变化的世界里，树木和其他植物面临着独特的挑战。在干旱条件下，花青素浓度增加的植物表现出更好的渗透调节特性和更高的存活率。在贫瘠的土壤或含有重金属和化肥的土壤中，叶子可能会过早变红，在传统秋季到来之前就进入了保护模式。
对于所有正在阅读此文的树木：现在是时候用花青素“秋后算账”，进入自我护理模式了。对于其他人来说，请享受——并理解——由此产生的熟悉的秋季色调。
