สงสัยมั้ย...ทำไมใบไม้ร่วงจึงเป็นสีแดง...

ความรู้จากหนังสือเรียนสาระการเรียนรู้พื้นฐานและเพิ่มเติมชีววิทยา เล่ม 4 กลุ่มสาระ ว่าด้วย สรีรวิทยาของพืช อธิบายเรื่องการเปลี่ยนสีของใบไม้   


สรุปความดังนี้ เมื่อลมหนาวมาเยือน ต้นไม้ที่เจริญในเขตอบอุ่นจะเกิดการเปลี่ยนแปลง ส่วนที่จะเห็นได้อย่างชัดเจนคือใบ โดยใบไม้ที่มีสีเขียวจะเปลี่ยนสีแตกต่างกันไป บ้างเปลี่ยนเป็นสีเหลืองอ่อน สีส้ม สีแดง สีน้ำตาล เมื่อเวลาผ่านไปสักระยะหนึ่งใบไม้ที่เปลี่ยนสีต่างๆ เหล่านี้จะกลายเป็นใบไม้แห้งร่วงหล่นสู่พื้นดิน เป็นปุ๋ยธรรมชาติที่มีประโยชน์ต่อระบบนิเวศต่อไป

สีเขียวของใบไม้เกิดขึ้นเนื่องมาจากสารสีคลอโรฟิลล์ พบอยู่ในคลอโรพลาสต์ (chloroplast) ซึ่งมีโครงสร้างที่มีลักษณะคล้ายถุงแบนๆ มีเยื่อหุ้ม เรียกว่า ไทลาคอยด์ (thylacoid) และบนไทลาคอยด์นี้เองที่มีคลอโรฟิลล์ที่ทำหน้าที่รับพลังงานจากดวงอาทิตย์ เพื่อเป็นแหล่งพลังงานในกระบวนการสร้างอาหารของพืชด้วยกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง (photosynthesis) ซึ่งกระบวนการสร้างอาหารของพืชจะเกิดขึ้นบริเวณส่วนที่เป็นสีเขียวของพืช เช่น ใบ

แล้วทำไมใบไม้เปลี่ยนสี เนื่องจากในเซลล์พืชนอกจากสารสีคลอโรฟิลล์ที่ทำให้พืชมีสีเขียวแล้ว ยังมีสารสีแคโรทีนอยด์ (carotenoid) ซึ่งเป็นสารประกอบประเภทไขมัน มีโมเลกุลขนาดใหญ่ ในพืชชั้นสูงสารสีแคโรทีนอยด์อยู่ในคลอโรพลาสต์ ประกอบด้วย สารสี 2 ชนิด 1.แคโรทีน (carotene) เป็นสารสีแดงหรือสีส้ม หากมีสารสีคลอโรฟิลล์และสารสีแคโรทีนอยู่ในใบเดียวกัน จะสะท้อนแสงสีแดง เขียวแกมน้ำเงิน และแสงสีน้ำเงิน ทำให้ใบมีสีเขียว 2.แซนโทรฟิลล์ (xantrophyll) เป็นสารสีเหลืองหรือสีน้ำตาล ในเซลล์พืชโดยปกติมีสารสีทั้ง 3 ชนิด แต่ถ้ามีสารสีชนิดใดมากกว่า พืชชนิดนั้นก็จะปรากฏให้เห็นสีของสารสีชนิดนั้นๆ เช่น ใบมะม่วงสีเขียว เนื่องจากมีคลอโรฟิลล์อยู่มาก

พืชต้องการแสงและอุณหภูมิที่เหมาะสมในการผลิตคลอโรฟิลล์เพื่อใช้ในการสร้างอาหาร โดยการสังเคราะห์ด้วยแสง ซึ่งปกติพืชจะสร้างคลอโรฟิลล์อยู่ตลอดเวลา จึงทำให้ใบไม้มีสีเขียว แต่ใบไม้เหล่านี้จะเปลี่ยนสีได้เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงของปัจจัยต่างๆ เกิดขึ้น โดยเฉพาะการเปลี่ยนแปลงของฤดูกาลซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของช่วงความยาวของวัน กล่าวคือ ในช่วงฤดูหนาวจะมีช่วงเวลากลางวันสั้นกว่าในช่วงฤดูร้อน และมีช่วงเวลากลางคืนที่นานกว่าฤดูร้อน และการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ซึ่งการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ส่งผลต่อปริมาณแสงที่พืชได้รับ

คือ ในช่วงฤดูหนาว พืชได้รับแสงในปริมาณน้อยลงและอุณหภูมิก็มีค่าต่ำลง พืชจึงตอบสนองโดยการสร้างคลอโรฟิลล์ในปริมาณที่น้อยลง และขณะเดียวกันคลอโรฟิลล์ที่มีอยู่เดิมจะสลายตัวอยู่ตัวตลอดเวลา ใบไม้ที่มีสีเขียวจึงเริ่มเปลี่ยนจากสีเขียวเป็นสีเหลือง หรือส้ม แดง จนที่สุดเปลี่ยนเป็นสีน้ำตาลและร่วงลงสู่พื้นดิน


ถ้าพืชไม่มีส่วนที่เป็นสีเขียวสามารถสังเคราะห์ด้วยแสงได้หรือไม่? คลอโรฟิลล์ไม่เพียงทำให้พืชมีสีเขียวเท่านั้น โดยคลอโรฟิลล์ เอ ให้สีเขียวเข้ม คลอโรฟิลล์ บี ให้สีเขียวอ่อน คลอโรฟิลล์ ซี ให้สีส้ม คลอโรฟิลล์ ดี ให้สีน้ำตาล ดังนั้น พืชที่ไม่มีส่วนที่เป็นสีเขียวก็ไม่ได้หมายถึงไม่มีคลอโรฟิลล์ แต่อย่างไรก็ตาม