史軍

在瑟瑟的寒風中，樹葉紛紛脫落。當清潔工人忙于清掃路旁的落葉時，科學家又開始在落葉堆里尋找需要解決的科學問題了。

葉子為什么會先變黃再脫落

通常來說，我們接收到的概念是：葉子中葉綠素的勢力過于強大，其他色素都隱藏在它們的陰影之下。但到了秋天，葉綠素被降解，其他色素便展現(xiàn)出它們的真顏色。于是，秋日被裝點得五彩繽紛。

然而，事實并不是那么簡單。變色可能由兩套完全不同的機制在操控。

首先，營養(yǎng)的回收是導致葉片變色的主要原因。

植物也不傻，該回收的還是得回收。那都回收什么呢？礦物質(zhì)和能量物質(zhì)是主要的，特別是礦物質(zhì)。因為對植物來說，能量是容易獲取的，但是礦物質(zhì)并不容易得到，所以最好把葉子里面的氮、磷、鉀、鎂都搬回來。因為葉綠素的核心構(gòu)成是鎂離子，所以鎂一旦脫離“工作崗位”，葉子就會變黃。通常來說，這是植物在接收到ABA（脫落酸）信號之后開始執(zhí)行落葉的過程。

其次，葉片需要保護導致葉片變色。

葉片未必是先變黃，也可能是先變紅。比如，有名的香山紅葉就是這樣的，在脫落之前先變成紅色。

實際上，我們的身邊到處都有不是綠色的彩色葉片，比如秋海棠、紫葉李、香山黃櫨。因為葉片中的色素可不是只有葉綠素一種，還潛藏著黃色的葉黃素、橙色的胡蘿卜素，還有顏色多變的花青素（花瓣的顏色也是源于這些色素）。在葉片中，它們的作用就是輔助葉綠素吸收太陽光或者遮擋一部分陽光，避免葉片被曬傷。要知道，毒辣的陽光不僅能把人曬脫皮，對植物也有同樣的殺傷力。

落葉為什么會打卷

毫無疑問，葉子卷曲的關(guān)鍵是脫水了。很多剛剛飄落到地面的葉子并沒有卷曲，那通常是因為它們并沒有損失太多的水分。

當然，脫水后是不是會卷曲，還跟葉片細胞的排列有關(guān)系。植物的葉片細胞不是標準的球形，一般來說，都是長方形。所以，當細胞脫水時，對長度的影響會更大一些。這種不均勻的收縮，勢必引起一些褶皺。

脫水的葉片并不是等比例縮小，發(fā)生卷曲在所難免。絕大多數(shù)陸地植物的葉片正面和葉片背面的細胞排列是不一樣的，無法保證同尺度的收縮，這就使得葉片兩面收縮不同，產(chǎn)生了卷曲。

我們還應(yīng)當注意到，植物葉片上面還有葉脈，葉脈細胞同普通的葉肉細胞是不一樣的，其他細胞不均勻收縮也會有影響。

另外，脫水時，植物細胞的纖維素會重新搭在一起，這就好比A、B、C三個好朋友按順序手拉手時，葉子是平展的；而在脫水的時候，A繞過B，和C拉起了手，結(jié)果葉子就皺起來了。泡過水的紙會皺，也是類似的原理。

我們在制作植物標本的時候，為了避免這種情況的發(fā)生，就要用吸水紙或者烘干方法對標本進行強制干燥，這樣就可以讓相鄰的纖維素搭上氫鍵（A、B、C按規(guī)則拉好），強制保持葉片的平整。

落葉為何大多背面朝上

對于這個問題，有各種不同的答案，到目前為止，還無定論，但是有兩個比較合理的解釋：一是葉片的外形和空氣動力學構(gòu)造有關(guān)，二是跟葉片細胞的排列有關(guān)。

通常來說，葉子都有明顯的兩面，正面的細胞會更致密一些，空氣的出入、光合作用主要是由這一面的細胞來承擔的。所以，其表面通常排列了很致密的柵欄組織。而在葉子的背面，通常是些疏松的組織，細胞就沒有那么致密了。所以，葉子的兩面在密度上并不一致。通常來說，葉子正面的密度會比背面的更大一些。這樣，葉子在飄落的時候，重心會偏向于致密的正面，也就使得正面觸地、背面朝上的機會更大一些。

也有人認為，葉子背面的葉脈是隆起的，在落到地面之后，即便是背面向下落地，也很容易被風吹動。葉子一翻身，就變成背面朝上了。