なぜ植物の葉は緑から黄色、赤色へと変化するのか?

葉の色の変化は、私たちに季節の移り変わりを感じさせてくれる。しかしながら、なぜ植物の葉の色は緑色から黄色、そして赤色へと変化していくのだろうか?

植物の緑色は、葉緑体に多く含まれる葉緑素(クロロフィル)によるものだ。しかし、秋になり日照時間が短くなると、光合成が不活発となってこの葉緑素が分解され、無色のアミノ酸になってしまうのだ。すると、葉に元々あったカロチノイドという黄色い色素が次第に現れるようになる。葉が黄色へと変化するのは、緑色の色素が無くなって黄色の色素が目立つようになるからなのだ。

葉が赤く染まるのは、また別な理由によるものだ。秋になり、徐々に日照時間が短くなると光合成の効率が低下してしまうため、秋から冬では葉を維持するよりも落とした方がエネルギー効率が良くなる。また、秋に入ってからは乾燥した気候になりやすいため、葉から出ていく水分をなるべく抑えなければならない。そのため、秋になると葉の付け根の部分に「離層(りそう)」と呼ばれる壁が作られ、水分と養分の流れが断ち切られて葉を落とす準備が始まる。

水分と養分の流れが切られた後も、葉では光合成が行われてデンプンが少しずつ葉に蓄積されていくようになる。しかしデンプンは使われずにそのまま放置され、やがて分解されて糖になり、そして葉緑素が分解されてアミノ酸ができると、これらを材料にしてアントシアニンという赤い色素が生成されるようになるのだ。葉が紅くなるのは、赤い色素が作られるからなのだ。

葉がきれいに紅葉するためには、寒くなって離層ができた後に、光合成が活発に行われて葉に多くのデンプンが蓄積されなければならない。つまり、昼と朝・夜の温度差が大きいほど、葉はより美しく鮮やかに紅くなるのだ。植物がなぜ葉を黄葉または紅葉させるのかについては分かっていない。単純に落葉するためのもので、特に意味はないと考えられているが、もしかしたら何らかの意義があるのかもしれない。