按：因为前一阵子比较忙，一直没有写科普。最近才算稍微有了点闲暇。这一篇发表于《新京报》2008年11月9日。

　　当温带地区的深秋来临之时，许多树木的叶子都变了颜色，有的变成黄色，有的变成红色。秋叶——尤其是红叶——的绚烂颜色，往往使之成为一道迷人的风景，唐代诗人杜牧就有“停车坐爱枫林晚，霜叶红于二月花”的名句，北京西郊的香山红叶更是令游客年年趋之若骛。

　　要问秋叶是怎么变色的，答案似乎很简单：叶子的叶绿体里含有两类色素——类胡萝卜素和叶绿素，都是叶子进行光合作用所需的。平时，叶绿素的颜色盖过了类胡萝卜素的黄色，所以使叶子呈现绿色。但在树木落叶的前夕，叶绿素逐渐被分解、回收，于是类胡萝卜素的颜色就显现出来，使叶子变黄了。如果叶子中还含有红色的花色苷，那么它就会变红。

　　可是，如果我们要问，为什么有的树叶子变黄，有的却变红呢？这个问题就不好回答了。科学家发现，红叶中的花色苷并不是一直存在的，而是在落叶前才合成出来的。花色苷的合成是一个很复杂的过程，需要好几种酶的参与，还要消耗能量。辛辛苦苦合成出来的花色苷，用不了多久就会随着凋落的秋叶离树枝而去，乍一看，这简直就是一种浪费行为。所以科学家们猜测红叶的红色一定对树木有什么重要意义，要不然为什么红叶树种不像其他的落叶树那样，老老实实地让自己的叶子变黄呢？

　　美国动物学家斯代尔斯(E.W. Stiles)第一个试图回答这个问题。他认为一些植物的叶子在秋天变红，是为了吸引鸟类来为它们传播种子。这些植物的果实往往小而不起眼，很难被鸟类从很远的距离看到，但它们一旦披上“红装”，马上就变成了最耀眼的明星。斯代尔斯认为美国东部森林中的毒漆藤、五叶地锦、檫木、美国山胡椒、多花蓝果树等植物都是靠这种办法传播后代的。但是，对于其他大多数秋叶植物来说，这个假说是不成立的。

　　之后，另一些科学家给出了另一个答案，认为秋叶中的黄、红色素可以吸收多余的光，起到掩护的作用。这有什么好处呢？原来，树木是不会白白让老叶的中的养分损失掉的，会千方百计地把它们回收回来。回收养分需要能量，这能量是来自老叶的光合作用。可是，光合作用需要在适宜的光强度下进行，过强的光反而抑制光合作用，而且在深秋的低温环境下，叶片对强光更为敏感。黄叶中的类胡萝卜素之所以没有像叶绿素那样被回收利用，就是为了留下来起遮蔽强光的作用。但是，类胡萝卜素吸光的效率很低，于是一些树种转而依靠花色苷来增强掩护力量。尽管合成花色苷需要消耗一部分养分和能量，但只要能够保证更多的养分安然撤回植物体内，这点“牺牲”还是值得的。

　　这个解释看来很合理，但是它却不能说服英国著名生物学家、进化论学者汉密尔顿(W.D. Hamilton)。汉密尔顿在晚年也曾经关注过秋叶变色的问题，他提出了一个有趣的假说：秋叶变色是为了威慑蚜虫。蚜虫是一种迁飞性害虫，每年深秋会迁飞到这些树上产卵。为了保护自己，一些“体格强壮”的树就会让叶子的秋色变得格外鲜艳，这是在给蚜虫警告：“你看，我既然健壮得足以浪费养分和能量合成这么多色素，那我肯定也能合成更多的化学物质毒死你；你去找那些弱小的树吧！”而蚜虫在识别出这种信号之后，也会知趣地远离这些叶色鲜亮的树，去为害那些没法让叶色鲜亮起来的弱树。这样一来，不仅树木保护了自己不受蚜虫侵害，蚜虫也保护了自己不被毒死。这种进化机制，就是所谓的“累赘原理”。

　　这两种观点，到底哪一个正确？两派人马相互反驳，谁也说服不了谁。最后，他们发现，与其这样争论，不如聚到一起好好交流一下，携手解决这个有趣的问题。于是，在2008年3月，“屏蔽”派和“威慑”派的支持者来到英国牛津，开了一个精彩的会议。也许我们可以乐观地相信，秋叶变红的“终极”原因，在这些科学家的共同努力之下，会在不久的将来得到完全的揭示吧。

2008.10.28.-29.

参考文献：

1.       Stiles E. W., 1982. Fruit flags: two hypotheses. Am. Nat. 120: 500-509.

2.       Merzlyak, W. N. & Gitelson, A., 1995. Why and what for the leaves are yellow in autumn? On the interpretation of optical spectra of senescing leaves (Acer platanoides). J. Plant Physiol. 145: 315-320.

3.       Feild T.S., Lee D.W. & Holbrook N.M., 2001. Why leaves turn red in autumn. The role of anthocyanins in senescing leaves of red-osier dogwood. Plant Physiol. 127: 566-574.

4.       Hoch W.A., Singsaas E.L. & McCown B.H., 2003. Resorption protection. Anthocyanins facilitate nutrient recovery in autumn by shielding leaves from potentially damaging light levels. Plant Physiol. 133: 1296-1305.

5.       Archetti M., 2000. The origin of autumn colours by coevolution. J. Theor. Biol. 205: 625-630.

6.       Hamilton W. D. & Brown, S. P., 2001. Autumn tree colours as a handicap signal. Proc. R. Soc. Lond. B. 268: 1489-1493.

7.       Wilkinson D. M. et al., 2002. The adaptive significance of autumn leaf colours. Oikos 99(2): 402-407.

8.       Ougham H., Thomas H. & Archetti M., 2008. The adaptive value of leaf colour. New Phytol. 179: 9-13.