| 去年到日本京都、奈良賞楓，紅、綠相間的楓葉美的令人屏息，讓人開始思索大自然的奧妙，回國後，到圖書館和網路上搜尋相關文章，終於一解存在心中已久的疑惑。 以下先摘錄Jay Ingram所著的「The Velocity of Honey and more science of everyday life」一書第三章「樹木生死戰」的內容： 當北半球的時序由夏入秋，天空裡陽光的強度開始減弱，能提供給樹葉的太陽能也變少了，因此對樹葉來說，要維持複雜的分子合成生產線也愈來愈困難，這個生產線的目的是把太陽能轉變成有用的產物，而到了某個關鍵點以後，整件事變得很不划算。對很多樹來說〈當然針葉木除外〉，這時候最好的策略反而是放棄光合作用，等春天再度降臨時再說，屆時陽光的強度又回復原來的水準，又可以進行光合作用了。 葉綠素是樹木要從葉子裡搶救回來的物質之一，每個葉綠素包含四個氮原子，這種元素太珍貴了，不能隨便浪費掉。因此，葉綠素分子就遭分解，之後氮原子給運回樹木儲存起來，等到下個春天來臨時再派上用場。樹葉呈現綠色是因為葉綠素的關係〈它吸收陽光裡的其他所有顏色，但把綠色反射出來〉。當葉綠素消耗殆盡後，其他在夏天時被葉綠素掩蓋掉的顏色，紛紛展現出來。其中包括一些呈現黃色和橙色的胡蘿蔔分子，這跟使蔬菜呈現黃色或橙色的化學分子是一樣的。其實在整個夏天裡，類胡蘿蔔素也在樹葉裡捕捉葉綠素沒有捉住的陽光，但我們直到樹葉上那層葉綠素面具剝落之後，才看得到類胡蘿蔔。 葉子的紅色來源，是由一種叫做花青素的化學物質造成的，它是在樹木準備放棄葉子的時候，才新合成出來的，〈不過花青素的合成和葉綠素的分解以及其他入秋的準備，都在我們察覺到樹葉顏色的變化之前，就已經開始了〉，葉綠素雖然是絕妙的陽光吸收物質，但它的這個功能有時會把自己壓垮。乾旱、低溫和營養不足，都會對樹葉的光合作用形成很大的壓力，此時如果豔陽高照，會使葉綠素過度賣力。 秋天的樹葉如果沒有遇到別的不利因素，至少會碰到低溫，但偏偏在秋天時葉綠素對陽光特別敏銳，因為此時樹葉已經開始準備過冬，預備分解光合作用的生產機制了；葉綠素受光粒子的轟擊所吸收的能量，無法像在夏天一樣，立即適當安排出處或製成產物。事實上，在不穩定的秋季樹葉上，受激發的葉綠素分子會產生某些型態的氧，它們對樹葉而言是相當有害的成份。不管怎麼說，對秋天的樹葉而言，最好是不要讓樹葉吸收過多的陽光，而且方法就是製造花青素，為葉綠素遮住陽光。在很多樹上，最紅艷的樹葉都是長在陽光最充足的那一面，而且，較上面的樹葉較紅。紅葉最漂亮的條件是溫暖、晴朗、乾燥的白天和寒冷的夜晚，這些條件會使樹葉暴露在過多的陽光之下。同一種楓樹，生長在愈北方的就愈紅，也就是會產生愈多的花青素。因為那兒更冷、生存的壓力更大，它們的葉綠素更敏感、需要更有效的遮蓋。 表面上看來，九月和十月的滿山紅葉實在迷人，但真實的故事是它們在和時間賽跑，要在樹葉受第一次降霜完全摧毀之前，儘可能保護並回收樹葉裡剩餘的有用物質。 這個科學故事寫到這裡還沒完，並不是每項細節都已經有實驗驗證，而且我們也還不清楚為什麼有些樹種需要製造紅色色素，有些卻不用理會這檔事。是不是葉子變黃或根本不改變顏色的那些樹木，有別的方法防止秋天陽光的過度曝曬？這些樹的故事，雖然不是那麼璀燦亮眼，一定也是非常微妙而複雜的。 以下為蔡尚恬和蔡振章所共同發表的文章： 楓葉變紅了，天然色素的顏色化學 |
| 作者：蔡尚恬 / 中興大學昆蟲學系、蔡振章 / 高雄大學應用化學系 |
綠素、葉黃素、胡蘿蔔素和花青素，葉子變色主要由植物體內色素的變化所主導。春、夏季
日照長，光合作用特別活躍，葉片行光合作用除合成醣類外，也加速葉綠素的分解，夜晚時，
葉綠素又開始合成。由於葉綠素持續不停地分解與再生，因此，葉子含有豐富的葉綠素。當
葉子內同時含有葉綠素與胡蘿蔔素時，葉子會吸收紅光、藍光、藍綠光，剩下的光線反射，
葉子便呈現綠色。
進入秋天後，日照時間縮短，夜間漸長，因應日照時間的變化，落葉樹種會在葉柄基部產生
離層素，葉子因而脫落，卻也阻止養分的運輸。同時，溫度降低後，葉綠素合成的速率會變
慢。葉內水分減少的結果，葉綠素在低溫發生分解，但葉綠素合成的速率卻來不及補充，因
此葉綠素色素含量逐漸降低。此外，胡蘿蔔素遠比葉綠素穩定，即使葉綠素消失了，胡蘿蔔
素仍可存於葉子中，葉片中的葉黃素、胡蘿蔔素等逐漸主宰樹葉顏色，導致葉片呈現黃色。
由於植物輸送養料的能力減弱，葡萄糖就被留在葉子裡，於是甜度越來越高。有些植物會將
葉子內的葡萄糖和葉黃素在陽光作用下，逐漸生成花青素。
到了深秋，葉子的葉綠素不斷減少，葉子的綠色褪去，而花青素卻不斷增加，紅色增強，於
是就變成鮮紅可愛的樹葉了。日光愈強，植物產生的花青素就愈多，溫差越大，葉綠素降得
越低，葉片的顏色變得越紅。研究發現，楓樹缺氮養分時，楓葉會更紅，更早變紅。因此，
楓葉變紅的程度與日照、氣溫、乾旱、污染、氮元素有關。
另外，紅色楓葉有遮光劑的作用，使得落葉時間延後，楓樹因而可以吸收更多的營養，因此，
楓葉變紅的現象可以看成楓樹對自然界環境變化反應的結果。葉綠素與花青素相對含量與生
成速率，也可以解釋植物的嫩芽和新葉呈現紅色的原因。葉綠素的生成速率高於花青素時，
植物的嫩芽和新葉便綠得快。當花青素的生成速率高於葉綠素時，植物的的嫩芽和新葉就呈
現紅色。等到葉綠素色素增加後，葉子就變回綠色。
臺灣的賞楓景點大多呈點狀或帶狀分布，整片楓樹純林只有在南投奧萬大、苗栗馬拉邦山、
石門水庫等少數地區才可看到。賞楓必須選在秋冬交替，氣候由暖乍寒，頭兩波寒流來襲後
的三、四天，是楓葉轉紅的時候，但這兩波寒流間隔最好約半個月到三周時間，若間隔太近，
樹葉還來不及轉紅；若間隔太長，在第二波寒流到來之前，就已落葉歸根。
賞楓最好位置是北風吹得到樹的區域，例如稜線上，至於懸崖邊、空曠地等位於山谷、低窪
地區的楓樹，通常還來不及轉紅，葉片就飄落了。平地的楓葉因為日夜溫差太小，沒有辦法
變紅。不過，你可以剪下一片楓葉，在家裡把它浸在砂糖水中，過些時候，糖分變成花青素，
楓葉就變紅了。
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