Hemija jesenje boje

Source: http://scifun.chem.wisc.edu/chemweek/fallcolr/fallcolr.html

Svake jeseni širom sjeverne hemisfere, smanjenje dnevnog svjetla sati i pada temperature izazivaju stabla da se pripreme za zimu. U ovim pripremama, oni prolio milijarde tona lišća. U određenim područjima, kao što je naše, prolivanje lišća prethodi spektakularni boji show. Prethodno zeleno lišće okrenuti sjajan nijansama žute, narančaste i crvene. Ove promjene boje su rezultat transformacije u listu pigmenata.

Colorful Forest

Zelena pigment u listovima je hlorofil. Chlorophyll upija crveno i plavo svjetlo iz sunčeve svjetlosti koja pada na lišće. Dakle, svjetlo odražava na listovima se smanjuje u crvenoj i plavoj i pojavljuje se zeleni. Molekule klorofila su veliki (C55H70MgN4O6). Oni su netopiva u vodenoj otopini koja ispunjava biljne ćelije. Umjesto toga, oni su u prilogu membrane disk-poput strukture, pod nazivom hloroplasti, unutar ćelija. Hloroplasti su stranice fotosinteze, proces u kojem se energija svjetlost pretvara u hemijsku energiju. U hloroplasti, svjetlu apsorbira klorofil isporučuje energiju koja se koristi u postrojenjima za transformaciju ugljičnog dioksida i vode u kiseonik i ugljenih hidrata, koji imaju opštu formulu Cx (H2O) y.

svjetlo
x CO2 + y H2O       -- x O2 + Cx (H2O) y
hlorofil

U ovom endothermic transformacija, energija svjetlosti apsorbira klorofila pretvara u hemijsku energiju skladišti u ugljikohidrata (šećera i škroba). Ova hemijska energija pokreće biokemijske reakcije koje uzrokuju biljke da rastu, cvijet, i proizvesti sjeme.

Hlorofil nije vrlo stabilan spoj; jakom suncu uzrokuje njegovo raspadanje. Za održavanje količinu hlorofila u listovima, biljke kontinuirano sintetizirati. Sintezu klorofila u biljkama potrebna suncu i visokim temperaturama. Dakle, tokom ljeta hlorofil kontinuirano oborio i regeneriše u lišću drveća.

Yellow leaves of a paper birch.

Papirova breza

Još jedan pigment nalazi u listovima mnogih biljaka je karoten. Karoten upija plavo-zelene i plave svjetlosti. U reflektovana karoten pojavi žuta. Karoten je i velika molekula (C40H36) koji se nalazi u hloroplasti mnogih biljaka. Kada karotena i hlorofila javljaju u istom list, zajedno oni uklone crvene, plavo-zelene, i plava svjetlost od sunca koja pada na list. Svjetlo odražava list pojavi zeleno. Karoten funkcije kao dodatak apsorber. Energija svjetlosti apsorbira karoten se prenosi na hlorofil, koji koristi energiju u fotosinteze. Karoten je mnogo stabilniji spoj od klorofila. Karoten i dalje postoji u listovima, čak i kada je nestao klorofila. Kada klorofil nestaje iz list, preostali karotena uzrokuje list da se pojavi žuta.

Treći pigmenta, ili klase pigmenata, koji se javljaju u listovima su antocijana. Antocijana apsorbiraju plava, plavo-zelene, i zeleno svjetlo. Dakle, svjetlo odražava lišće sadrži antocijana pojavi crveno. Za razliku od hlorofila i karoten, antocijanina nisu priključeni stanične membrane, ali su rastvorene u SAP ćeliji. Boja u produkciji ovih pigmenata je osjetljiva na pH sok ćelije. Ako SAP je vrlo kisela, pigmenti prenose jarko crvene boje; Ako SAP je manje kisela, njegova boja je više ljubičaste. Antocijana pigmenti su odgovorni za crvenu kožu zrelih jabuka i ljubičaste zrelog grožđa. Antocijana se formira reakciju između šećera i određenih proteina u ćeliji SAP. Ova reakcija ne dolazi do koncentracije šećera u SAP je prilično visok. Reakcija također zahtijeva svjetlo. To je razlog zašto jabuke često pojavljuju crvene s jedne strane i zeleno s druge strane; crvena strana bila na suncu i zelena strana bila u sjeni.

Red Maple

Crveni javor

Tokom leta, lišće drveća su tvornice za proizvodnju šećera iz ugljičnog dioksida i vode djelovanjem svjetla na klorofila. Chlorofil uzrokuje lišće da se pojavi zeleno. (Listovi nekih stabala, kao što su breze i topole, također sadrže karoten; ovi listovi pojavljuju svjetlija zelena, jer karoten apsorbira plavo-zeleno svjetlo.) Vode i hranjivih tvari teku od korena, preko grane, a u lišće. Šećera u produkciji fotosinteze tok od lišća u druge dijelove stabla, gdje su neki od hemijske energije se koristi za rast, a neki se čuvaju. U skraćivanje dana i noći su hladne jeseni okidač promjena u stablu. Jedna od tih promjena je rast od Corky membrana između grana i lišća stabljika. Ova membrana ometa protok hranjivih tvari u list. Budući da je protok nutrijenata je prekinut, proizvodnja hlorofila u opada list, i zelena boja blijedi list. Ako list sadrži karoten, kao i lišće breze i oraha, to će se promijeniti od zelene do svijetlo žute kao hlorofil nestaje. U nekim drveća, kao koncentracija šećera u povećava list, šećer reaguje na formiranje antocijana. Ovi pigmenti uzrokovati žutilo lišća da biste crveno. Crveni javori, crvena hrasta i ruje proizvoda antocijana u izobilju i prikazati najsjajnijih crvene i ljubičaste u jesen pejzaž.

Sugar Maple

Maple

Opseg i intenzitet boje jeseni je u velikoj mjeri utiče na vrijeme. Niske temperature uništiti klorofila, a ako ostanu iznad nule, promovira formiranje antocijana. Jarko sunce i uništava klorofil i povećava proizvodnju antocijana. Suša, povećanjem koncentracije šećera u SAP, također povećava količinu antocijana. Dakle, najsjajnije jesen boje se proizvode kada se slijede suho, sunčanih dana po hladnom i suvom noći.

Red Oak

Crven hrast

U posljednjih nekoliko godina, jesenje boje su privlači sve više i više turista i putnika za premijera regije boja: New England, Michigan, i Wisconsin. (U Wisconsin, turista pada boje potrošiti preko 1 milijarde $.) Prava kombinacija vrsta drveća i vjerojatno vremenskim uslovima proizvesti najspektakularnijih prikazuje na ovim prostorima. Države na ovim prostorima održavaju pada lišće “SOS telefon”, držeći Watchers boja obaviješteni od lokacija vrhunac gledanja i vremena. U Wisconsin, ova informacija se pruža Divizija turizma na (800) 432-8747 i na web-u www.travelwisconsin.com/search/FallColorReport.html. U Sjedinjenih Američkih Država Šuma servis posluje pad Foliage Hotline na (800) 354-4595. A detaljan izvještaj se može naći na web adresi www.fs.fed.us/news/fallcolors/.

Sumac

Ruj