Why do leaves change color?

在夏天，郁郁葱葱的绿叶提供了荫凉，秋天来临时开始变色。令人心旷神怡的绿色在从树枝上脱落之前，会转变成鲜艳的红色、棕色、橙色和金色。秋天树叶的颜色美丽动人，但在表面上简单的颜色变化背后有一些科学现象在起作用。

几十年来，科学家们一直致力于理解树叶和灌木在秋天发生的变化。像大多数自然现象一样，我们还不能揭示这个过程的所有细节，但我们对这个奇妙的景象有基本的了解。秋叶的颜色有三个因素：夜间的持续时间、叶色素和天气。叶子的颜色是由色素决定的。色素是由叶子中的细胞产生的天然物质。秋天的颜色包括三种色素，即叶绿素、类胡萝卜素和花青素。叶绿素是赋予叶子基本绿色的色素。这是光合作用的必要条件“有利于植物利用阳光制造食物的化学过程。温带植物和树木为冬季储存食物。类胡萝卜素在玉米、胡萝卜、香蕉、水仙花等水果和蔬菜中产生黄色、棕色和橙色。花青素对红色等植物的颜色起作用。”柠檬、蔓越莓、蓝莓、樱桃、葡萄、李子和草莓。

叶绿素和类胡萝卜素在生长季节存在于叶细胞中，而由于植物叶细胞中的强光和过量糖，花青素在秋季产生。在生长季节，叶绿素不断产生和分解，因此叶片呈绿色。叶绿素的存在阻止了其他色素的作用变得明显。阳光调节叶绿素的产生。随着秋天的到来，夜晚的长度增加，这延缓了叶绿素的生成，但保持了分解的速度，以至于叶片中的所有色素都被破坏了。随着色素的完全破坏，绿色逐渐消失。

类胡萝卜素和花青素，虽然已经存在于休眠状态的叶片中，但会占主导地位并显示出它们的颜色。叶子颜色变化的时间取决于种类。一些树木，如南方森林中的苏木，在夏末变得五彩缤纷，而另一些则在秋天开始时变色。时间上的差异被认为是遗传的，而不是位置和环境因素。

色素沉着不是叶子颜色变化的唯一因素。天气也会影响颜色的变化。在任何特定的秋天，颜色的范围和亮度都会受到天气条件的影响。此外，该地区的温度和含水量也是影响因素。一系列温暖、阳光明媚的日子和凉爽、清爽的夜晚使树叶呈现出最鲜艳的颜色。在这些条件下，叶片中会产生大量的糖，但凉爽的夜晚和与叶片相连的叶脉缓慢闭合会阻止糖流出。细胞内糖浓度的膨胀增加了花青素色素的产生。过量的糖和丰富的花青素色素产物（主要）会产生深红色、深红色和紫色。因此，在阳光明媚的秋天，花青素依赖于光线，而阴天则呈现黄色和棕色。

永久存在于叶片中的类胡萝卜素不受光照控制，因此天数的缩短不会对其含量产生影响。叶子中唯一或主要存在的类胡萝卜素会导致黄色。合理数量的类胡萝卜素和花青素都能使叶子呈现橙色。如果两种色素都不存在，叶子的颜色就会受到植物化学物质的影响。单宁在某些橡树叶中产生褐色。

土壤中的水分含量也会影响秋天的颜色。土壤湿度每年变化很大。湿度加上天气是确保秋天树叶的颜色永远不会完全相同的原因。晚春或严重的夏季干旱会推迟颜色的变化。秋天的温暖期会降低颜色的强度。在温暖潮湿的春天、适宜的夏季天气和温暖晴朗的白天以及凉爽的夜晚，会产生最鲜艳的颜色。

每个人都喜欢秋天的颜色，因为它们弥补了令人难以置信的奇观，但秋天的颜色是不可预测的。正如所讨论的，有一些因素会影响颜色的开始以及其亮度和强度。一年中经历的秋天的颜色不太可能在下一年完全相同，但随着秋天的到来，树叶的颜色可能会在一定程度上发生变化。