L’autunno è la stagione del giallo, del rosso e dell’arancione. Più che nella monocromatica estate o nella verde e fiorita primavera, è in autunno che le piante impongono i propri colori e rendono caratteristica questa stagione. In questo periodo le foglie perdono progressivamente la colorazione che hanno mantenuto per tutto l’anno e ne assumono una più calda, mentre le giornate diventano più corte e la temperatura dell’aria si abbassa. Sono proprio il freddo e la riduzione delle ore di luce giornaliere a innescare il processo che nelle piante decidue porta al progressivo cambiamento del colore delle foglie, che con l’approssimarsi dell’inverno cadono e lasciano gli alberi ‘nudi’.

Il colore verde delle foglie è dovuto alla clorofilla, il pigmento verde abbondantissimo sul nostro pianeta responsabile della cattura della luce proveniente dal sole. La fotosintesi converte poi l’energia luminosa in energia chimica tramite la produzione di zuccheri a partire da anidride carbonica e acqua. La clorofilla è di fondamentale importanza per la vita sulla terra, perché è una delle poche molecole in grado di convogliare energia all’interno dei sistemi biologici. Una molecola tanto importante quanto instabile, che deve essere continuamente sostituita dalle piante che la sintetizzano attivamente per mantenere l’efficienza fotosintetica. La sintesi però richiede luce e calore, la cui abbondanza si riduce nei mesi autunnali. In questo periodo dell’anno la clorofilla degradata non viene efficacemente sostituita da clorofilla ‘fresca’ di nuova sintesi, con il risultato che le foglie perdono il loro colore estivo.

La clorofilla non è l’unico pigmento presente nelle foglie: tra gli altri, ci sono i flavonoidi e i carotenoidi dal colore giallo-arancione che hanno funzioni accessorie nella fotosintesi. Una di queste è la protezione delle foglie dall’esposizione eccessiva alla luce. Un’ampia gamma di colori è in grado di assorbire e filtrare diverse lunghezze d’onda, le quali altrimenti finirebbero per danneggiare le macromolecole essenziali della vita – DNA, RNA e proteine. Questi pigmenti si trovano nelle foglie in qualunque momento dell’anno, ma fino a quando la clorofilla è abbondante il colore verde nasconde il giallo e l’arancione. Con la riduzione della concentrazione della clorofilla, i flavonoidi e i carotenoidi diventano visibili, e donano alle piante i colori caratteristici dell’autunno. Questo è possibile perché anche se la produzione di questi pigmenti si arresta con il freddo, quelli già presenti nelle foglie sono più stabili della clorofilla e permangono più a lungo.

E il rosso? È dovuto a pigmenti chiamati antocianine, noti per i loro benefici effetti antiossidanti quando introdotti nella dieta con i frutti rossi. Al contrario della clorofilla, dei flavonoidi e dei carotenoidi, le antocianine non sono normalmente presenti nelle foglie, ma alcuni alberi le sintetizzano quando le foglie ingialliscono. Non è chiaro quali siano le funzioni di questi pigmenti, né il motivo per cui le piante investano energie per sintetizzarli in un periodo dell’anno in cui l’energia inizia a scarseggiare. Alcuni ipotizzano che la sintesi delle antocianine permetta di eliminare le tossine insieme alle foglie quando cadono. Altre ipotesi vedono il rosso come segnale di pericolo per scoraggiare l’attacco da parte degli insetti erbivori, oppure come protezione per i sistemi fotosintetici sempre meno efficienti.Colori autunno

Innescato da fattori esterni, il processo di senescenza fogliare che porta al cambiamento di colori e alla caduta delle foglie, è in realtà finemente controllato dalle piante a livello genetico e fisiologico. Tutte le piante perdono le foglie per sostituirle con altre più nuove e più efficienti. Piante sempreverdi come le conifere (per esempio pini e abeti) lo fanno continuamente durante tutto l’anno, quelle decidue invece le perdono tutte insieme appena prima della stagione più critica. Nei nostri climi questa corrisponde all’inverno, durante il quale la disponibilità di luce è scarsa e la possibilità di subire danni da congelamento è molto elevata. Il costo energetico che avrebbe il mantenimento delle foglie in salute supera i benefici della fotosintesi, limitata dalle lunghe notti e dalla poca luce. L’allungarsi del periodo di buio giornaliero è percepito dalle piante che in autunno iniziano un processo di smantellamento delle strutture fogliari per riciclarne i costituenti. Allo stesso tempo il trasporto di nutrienti verso le foglie viene limitato da cambiamenti strutturali che avvengono alla base di ciascuna foglia, tra il picciolo e il ramo a cui sono attaccate. Qui si trova la zona di abscissione, formata da cellule che con il procedere dell’autunno si degradano, fino a isolare del tutto la foglia dal fusto. Al termine del processo le connessioni con i rami sono così deboli che il vento è sufficiente a fare cadere le foglie.

Prima di vedere gli alberi spogli c’è ancora tempo, perché abbiamo ancora qualche settimana per godere dei colori autunnali che hanno appena iniziato a fare la loro comparsa. Seguiamo l’esempio dei giapponesi: forse più noti per la contemplazione della fioritura dei ciliegi sakura durante l’hanami, dimostrano il loro amore per la natura anche in autunno con il loro momijigari, la ‘caccia alle foglie rosse’.

Momijigari autunno

Se vuoi approfondire la chimica dei colori autunnali non perderti la spiegazione di Paolo e Giuliano nell’episodio #58 del Podcast di Scientificast!

Fonti:
– Compound of interest, The Chemicals Behind the Colours of Autumn Leaves
– Feild, T., Lee, D., & Holbrook, N. (2001). Why Leaves Turn Red in Autumn. The Role of Anthocyanins in Senescing Leaves of Red-Osier Dogwood PLANT PHYSIOLOGY, 127 (2), 566-574 DOI: 10.1104/pp.010063
– Schippers, J. (2015). Transcriptional networks in leaf senescence Current Opinion in Plant Biology, 27, 77-83 DOI: 10.1016/j.pbi.2015.06.018

Immagini:
Pixabay, Wikimedia Commons

SOCIALICON
RSS
Facebook
Facebook
Google+
Twitter
YouTube
Instagram
SOCIALICON