Fortellingen om høstens farger kan få selv realfagsinker til å se skjønnheten i de kjemiske og biologiske prosessene. Hør bare: Grønt klorofyll, gule karotenoider og røde antocyaniner er alle fargestoffer som hjelper plantene å fange sollyset.

Dette er signalet som starter prosessen:

Lengre netter er et signal til mange av trærne våre om at vinteren nærmer seg. Det er på tide å pakke sammen og gjøre seg klar til lite lys og mye kulde. Blader og nåler går fra aktiv vekst og fotosyntese til programmert aldring og død. Verdifulle næringsstoffer som nitrogen, fosfor og magnesium, transporteres ut av bladene og lagres i stamme og røtter for bruk til våren.

Fargene i gulrøtter, appelsiner – og blader

Ta ospen på bildet i toppen av denne saken som et eksempel: De gule ospebladene dukker opp når det grønne klorofyllet brytes ned. De gule fargene har nemlig vært i bladet hele tiden, og deres viktigste oppgave er ikke i å glede oss mennesker med sine vakre farger, men å beskytte bladet mot overskytende energi fra den eksplosivt energirike fotosyntesen som foregår i de grønne bladene.

Disse gule og oransje fargestoffene, som vi finner i gulrøtter, appelsiner og gule epler, forklarer både høstbladenes kraftige gulfarge og hvorfor du bør steke tomatene i olje. Fargestoffene kalles karotenoider.

En forklaring på at klorofyllet brytes ned og bladene blir gule om høsten, er at bladene skal beskytte seg mot overbelastning av solenergi – ikke som solkrem, men mer som en støtdemper som tar opp overskuddsenergi som ellers ville gitt skadelige oksygenradikaler.
Dan Aamlid

Det livgivende – og farlige – oksygenetLuften mennesker, dyr og planter puster inn, inneholder oksygen. Vi er avhengige av dette oksygenet for å skaffe energi til respirasjonen, cellenes forbrenning av næringsstoffer.

Oksygen er livgivende, men også dødelig.

Jern ruster og mat harskner. Oksygenet angriper cellene våre, og både mennesker, dyr og planter er avhengige av antioksidanter for å bekjempe de skadelige oksygenradikalene som dannes der oksygen finnes.

Plantenes eksplosive indre

For plantene er oksygen en ekstra utfordring. I de grønne bladenes kloroplaster foregår fotosyntesen, og det produseres store mengder oksygen når energien fra sollyset, i en eksplosiv reaksjon, spalter vann til hydrogen og oksygen.

I tillegg til detox (antioksidanter) for å beskytte seg mot oksygenradikaler som produseres under fotosyntesen, trenger ospebladet noe som kan fange overskuddsenergien fra fotosyntesen. Det er her de gule karotenoidene trer støttende til.

Inne i kloroplastene, der fotosyntesen foregår – i skyggen av det grønne klorofyllet, ligger nemlig de gulfargede xantofyllene som små støtdempere som absorberer overskuddsenergi.

Solen, livet og døden

Dersom det grønne klorofyllet ikke holdes på rett plass i forhold til karotenoidene, dannes det oksygenradikaler og solens og oksygenets livgivende kraft blir dødelig for de grønne bladene.

Og hvorfor steke tomater i olje? Jo, lykopen, som farger tomatene røde, er et pigment som ikke lar seg løse i vann, men det løser seg godt i oljen som får en delikat farge.

Hvorfor så sterke rødfarger?

Rødfargen, som mange blader smykker seg med om høsten, kommer av fargestoffet antocyanin. Antocyanin varierer i farge fra rødt til blått , litt avhengig av pH (surhetsgrad) og andre faktorer.

Rødfargen, som mange blader smykker seg med om høsten, ikke minst når nettene blir kalde og klare, forårsakes av antocyanin som varierer i farge fra rødt til blått. her, rypebær.
Dan Aamlid

Førsteamanuensis Rick Strimbeck på Biologisk institutt ved NTNU i Trondheim forsker på hvordan trær overlever vinter og lave temperaturer.

Virker som solfaktor på plantene

— De sterke rødfargene i antocyaninene blir ofte omtalt som solfaktor for plantene. Men min erfaring er at de produseres sent på sommeren, sannsynligvis på grunn av stress, slik som tørke eller mye sollys. I mange arter dukker de dessuten opp på undersiden av bladene. Mens det er på oversiden en eventuell solbeskyttelse ville hatt virkning, forklarer Strimbeck.

Noen ganger fører næringsmangel til synlige fargeforandringer på bladene.

— Mangel på fosfor gir alltid rødfarge på undersiden av bladet, forteller Strimbeck.

WEBbladfarger-PnZB0efrLt.jpg

Evig grønt krever gultEviggrønne kalles de trærne som ikke feller bladene, eller rettere sagt nålene, hvert år. Hos furu sitter nålene på i 2–4 år, mens grannåler kan sitte på i 8–10 år før de faller av.

Hvordan kan det ha seg at nålene er grønne året rundt? Hvordan klarer bartrærne å beholde det grønne klorofyllet i nålene gjennom vinteren?

Strimbeck forklarer det slik:

— Deler av svaret er at energiabsorberingssystemet til de gule karotenoidene er permanent skrudd på om vinteren, mens det på sommeren kan reguleres opp eller ned etter behov.

Forsker på bladenes alderdom

Tilbake til ospen: Stefan Jansson er professor i plantefysiologi ved Universitetet i Umeå i Nord-Sverige , og har viet sin forskerkarrière til studiet av fotosyntesen. De siste årene har han også begynt å interessere seg for aldringsprosesser i trær, nærmere bestem i osp.

Mye av forskningen foregår i laboratoriet, men et enslig ospetre utenfor kontorbygningen til Umeå Plant Science Center har etter hvert blitt en favoritt.

Hver høst i over ti år har nemlig forskergruppen samlet ospeblader og undersøkt hvordan ulike gener, proteiner og ikke minst fargestoffer endrer seg fra bladene er grønne og aktive i midten av september, til de dør og faller av i midten av oktober.

Gult beskytter mot stress under aldringen

I tillegg til treet på campus har forskergruppen sekvensert og kartlagt i detalj hele genomet, den samlede arvemassen, til over hundre ulike ospetrær i hele Sverige.

Resultatene fra kartleggingen av DNA-et i osp viser at det er enorm variasjon mellom ulike ospetrær. Men likt for dem alle er at et felles utviklingsprogram slås på i bladene når høsten nærmer seg. Og at det sannsynligvis skjer for å resirkulere og ta vare på nitrogen og fosfor.

De gulfargede karotenoidene spiller en viktig rolle i å beskytte ospebladet mot oksidativt stress under aldringsprosessen, når klorofyllmolekylene brytes ned.

— Man kan ha karotenoider i bladet uten at klorofyll er til stede. Men ikke motsatt – det er ikke klorofyll uten at det samtidig er karotenoider, forklarer Jansson.

Når det gjelder rødfargen på ospebladene, så viser Umeå-gruppens studier at den kun oppstår etter at aldringsprogrammet er skrudd på.

— Osp eldes alltid på samme måte, mens andre arter, slik som for eksempel lønn, jo kan ha mer lokal variasjon, forteller Jansson.

Hvorfor ble bladene gule i juli?

Halvor Solheim er seniorforsker og soppekspert ved Norsk institutt for skog og landskap i Ås. Han forsker på hvordan ulike arter og stadier av sopper kan gjøre skade på trær. I sommer la han merke til at det var mange observasjoner av gule trær, særlig bjørketrær, selv midt på sommeren.

Årsaken var ikke en tidlig høst, men varme og tørkestress.

— En del soppsykdommerkan gi gule blader på bjørketrær i høyereliggende strøk, forklarer Solheim.

- Som regel er det bjørkerust som er årsaken til de gule bladene. Det finnes noe lignende på osp og selje også, men de mest iøynefallende gule bladene er nok forårsaket av bjørkerustsoppen. I år var den veldig synlig, og vi fikk mange innrapporterte observasjoner, spesielt fra nordlige deler av Hedmark og Oppland, og i Trøndelag, for eksempel på Oppdal, forteller han.

— Det kan virke som om rustsoppen forårsaker mye av den samme reaksjonen som når bladene eldes og dør på høsten. Gradvis mister bladene grønnfargen, blir gule og til slutt faller de av.

Artikkelforfatter Lars Sandved Dalen er seniorrådgiver og forskningsformidler ved Norsk institutt for skog og landskap og har doktorgrad i økologisk plantefysiologi.

Les også:

Skogens trær kan bli den nye oljen:

Men vil skogen tåle å bli en energiressurs?