又到层林尽染时

【英国《经济学家》周刊10月12日一期文章】题：树叶红了
在落叶林里，秋天即将到来的第一个信号写在了森林里黄色和桔色的树叶上。温度降低和白天变短造成叶绿素的减少。叶绿素是一种绿色分子，它在光合作用的过程中从阳光中捕获能量。当叶绿素消失，原本被它鲜亮的颜色所掩盖的其他色素便显现了出来。这些色素叫做类胡萝卜素。它们有助于对光的吸收，在叶绿素缺失的情况下使树叶呈现出或浅淡或明亮的黄色、琥珀色、金色和桔色。不同种类的树有着不同含量的胡萝卜素，于是形成了秋天森林里色彩斑斓的美景。
这种解释没错。但是那些通红的颜色又是怎么回事呢？至少一个世纪以来，它们都是一种科学奇观。带来红色（通红或其他红色）、紫色和品红色的色素叫做花青甙。秋天这些花青甙分子的生成十分活跃，而不需靠叶绿素的缺失来将其显现出来。近年来，研究者们称，它们的产生与环境中的某些信号有关。
许多科学家正在努力寻找这些信号。而且，这一探寻还有经济目的。佛蒙特大学最新公布的研究表明，去年秋季到佛蒙特州旅行的人数超过150万人次，旅游收入则逾7亿美元。这些旅游者大部分是“赏叶旅游”。在威斯康星这样更大的州中，赏叶游客的花销超过10亿美元。如果能在树叶何时变红的问题上作出可靠的预报，就能吸引更多的游客。
去年年底，麦迪逊威斯康星大学的威廉·霍克和他的同事们重新研读了刊登在《树木生理学》上的一篇文章所提出的证据。他们发现这篇文章的观点与19世纪的一种提法相吻合——花青甙为树叶中的光合作用系统遮蔽多余的阳光。
霍克博士的研究小组发展了这一观点，认为在一株植物准备过冬而开始分解其采光系统时，它的叶子对光的破坏变得尤其敏感。这个分解过程从一个叫电子传递系统的分子生产线上释放叶绿素。该系统的职能是搜集由叶绿素捕获的能量，并用这些能量来制造糖分子。然而，单个叶绿素分子会胡乱放出其能量，形成破坏性分子，叫做自由基和过氧化物。它们能让一片树叶枯萎。
本来这也不重要，因为毕竟这些树叶总会凋落。但是采光系统分解的原因是在每一片树叶凋落之前尽可能多地从其上面收回有价值的化学物质。因此未成熟叶子的凋落是一件糟糕的事情。
霍克认为，花青甙为植物的叶子提供一种天然的遮光剂。它们吸收阳光，使单个的叶绿素分子不能吸收这些光，于是就在营养回收期防止了破坏的产生。他的研究小组在研究中找到了对这一理论的支持。他们的研究表明，在秋季，直接暴露在阳光下的叶子所含的花青甙数量最丰富，而被树冠遮蔽的叶子，其花青甙含量最少。
其他一些研究也吻合了这种看法，即这个过程的推动力量是营养回收。在即将出版的另外一期《树木生理学》杂志上，在佛蒙特工作的美国农业部研究人员保罗·沙伯格和他的同事们将介绍他们对糖槭的实验结果。沙伯格博士发现，不同树木的叶子变红的时间和红的程度总是同叶子中具有营养价值的氮化合物和糖的浓度有关。在枫树试图降低阳光影响的时候，营养缺乏，尤其是氮的缺乏，遂使得枫叶的颜色加深。
不是人人都同意秋天花青甙的主要功能是防止过多光照这种观点。除光照和营养缺乏外，花青甙的生成原因还有：干旱、低温、受伤、感染和接触臭氧。这些都可以促使花青甙分子的合成。因此，一些研究者认为花青甙同时在做几件工作。除了吸收阳光以外，这些色素可以直接中和自由基，帮助细胞保持水分，甚至还充当防冻剂。
因此，促使花青甙生成的确切原因到底是什么，回答这个问题尚需时日。在此之前，一个可靠的秋叶预报是，研究者们将花时间去理解红色的生成，而其他人要做的只是享受秋天艳丽的色彩，这是森林留给秋天的最后一抹颜色。