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秋の葉っぱは、どうして赤や黄色になるの？：内容をイメージした挿絵
生きもの

秋の葉っぱは、どうして赤や黄色になるの？

緑の葉が色づく紅葉。黄色が目立つようになる変化と、新しく赤い色素が作られる変化は、同じではないんだ。木の冬支度を、葉の中からのぞいてみよう。

執筆・編集：Eggplanet公開：更新・資料確認：

まず、ひとことで

秋に緑のクロロフィルが減ると、もともとあった黄色やオレンジ色が目立つよ。一方、赤くなる葉ではアントシアニンという色素が新しく作られることが多い。紅葉は、葉から栄養を回収して落とす冬支度ともつながっているんだ。

葉の外から、色を塗っているのかな

秋の道を歩くと、緑だった木が、黄色や赤の明るい姿へ変わっていることがあるね。これを紅葉と呼ぶよ。葉の外から赤い何かが降りかかったり、冷たい空気が絵の具を運んできたりするわけではない。大切なのは、葉の中にある、色のもとになる物質なんだ。こうした物質を色素というよ。色の変化を、葉の中の物質がどう増えたり減ったりするかで考えてみよう。

ただし、黄色になる葉と赤くなる葉を、全部同じ変化だと思わないでね。緑が減って、前からあった色が見えやすくなる場合もあれば、別の色素を新しく作る場合もある。紅葉をただ「葉が死ぬと色が変わる」と片づけると、落ちる前にも木が行っている働きを見落としてしまうんだ。ここでは、季節に合わせて葉を落とす木の秋を中心に見ていくよ。

緑を保つには、作り直しが必要なんだ

多くの葉を緑に見せているのは、クロロフィルという色素だよ。葉の細胞の中にある葉緑体という小さな場所にあり、光のエネルギーを受け取る仕事をする。植物はそのエネルギーを使い、水と二酸化炭素から糖を作る。これが光合成だったね。夏の葉の緑は、何も変化せず残り続けているのではない。クロロフィルは作られる一方で、分解もされているんだ。

秋に日が短くなり、気温が下がると、木では葉の働きを終えるための変化が進むよ。クロロフィルを新しく作る量が減り、分解される分を補いきれなくなると、緑が薄れていく。古い掲示物を外す一方で、新しいものを貼り直さなくなる様子に少し似ているね。ただし、本当の葉の中では、小さな物質を作ったり分解したりする化学的な変化が起きているんだ。

クロロフィルが減って前からあるカロテノイドが目立つ場合と、アントシアニンが新しく作られる場合を並べて比較する図。
黄色が目立つ変化と、赤を作る変化

秋の代表的な色素の変化を比べる模式図。葉の色は代表的な見え方で、色素の量や分布を測定したものではないよ。どの葉も緑から黄色、赤へと同じ順番に進む、という意味ではないんだ。

出典資料に基づきEggplanetが作成した模式図

黄色は、夏にも葉の中にあった

黄色やオレンジ色のもとになるのは、カロテノイドという仲間の色素だよ。これも葉緑体にあり、光合成を助ける働きなどをする。秋になって急に外から入ってくるのではなく、葉が成長している季節から含まれているんだ。でも、クロロフィルが多い間は緑が強く目立つので、私たちの目には、ほかの色が分かりにくかったんだね。

クロロフィルが減ると、カロテノイドの黄色やオレンジ色が目立ってくる。だから、緑の物質がそのまま黄色の絵の具へ変身する、という説明は違うよ。色の違う物質の組み合わせが変わるんだ。最初の図は、この「前からあった色が目立つ」変化と、次に読む「新しく色素が作られる」変化を並べたものだよ。どの葉も必ず黄色を経て赤になる、という順番の図ではないんだ。

赤い色には、新しく作る仕事がある

赤や紫の紅葉には、アントシアニンという仲間の色素が関わるよ。秋に赤くなる多くの葉では、糖を材料にして、この色素が新しく作られる。秋にも残っている光合成の働きで糖が作られたり、葉の中のデンプンから糖ができたりするんだ。葉から糖を運び出す道が狭まることも、葉に糖がたまる条件に関わっているよ。

アントシアニンには、強い光などから葉を守り、栄養を回収する時期の働きを支える役割があると説明されている。でも、すべての木が秋に同じ量を作るわけではないし、春や夏から赤い葉をもつ種類や品種もある。黄色と赤の違いは、隠れていた色か、新たに作られた色かを考える手がかりになるけれど、色の名前だけで葉の中の全てを言い当てられるわけではないんだ。

落とす前に、使える材料を回収する

葉をそのまま全部捨てると、木が集めた材料も失ってしまうね。そこで、落葉する前の木では、葉にある大きな物質を小さく分解し、使えるものをほかの場所へ移す働きが進むよ。窒素やリンなどの養分も回収され、枝などに蓄えられる。光で糖を作ることと、体を作る材料を回収することは、つながっているけれど、同じ仕事ではないんだ。

こうした、葉の働きが終わりへ向かう一連の変化を、葉の老化という。ここでいう老化は、何もかもが突然止まることではないよ。回収の途中にも、まだ働いている仕組みがある。図では、葉の中の材料が、枝などの貯蔵先へ移ることを矢印で示した。葉そのものが幹へ吸い込まれるわけでも、すべての物質を完全に回収できるわけでもないんだ。

葉の付け根でも、切り離す準備をする

葉には、枝とつながる柄があるね。その付け根では、葉を切り離す場所ができていく。離層と呼ばれる場所だよ。物質の行き来が変わり、やがて葉が離れやすくなる。葉の色づき、材料の回収、付け根の変化は、一つずつ完全に終えてから次が始まるだけではなく、重なりながら進むんだ。風や雨で葉が落ちることはあるけれど、木の側でも準備が進んでいるんだね。

このとき、すべての木が一斉に葉を落とすわけではない。常緑の木では、新しい葉を残しながら古い葉が交代することが多いよ。また、針のような葉をもつ木でも、カラマツのように秋に色づいて葉を落とす仲間がいる。葉の形だけで決めつけず、どの木が、どの葉を、いつ手放すかに注目すると、冬支度の方法の違いが見えてくるよ。

葉の中の物質を分解し、養分などを枝などへ回収することと、葉の付け根に離層ができて落葉することを整理する図。
葉を落とす前にも、回収する仕事がある

落葉に向かう働きの関係を示す模式図。回収や色づき、付け根の変化は重なりながら進むよ。矢印は物質の移動や変化の関係で、時間や量、組織の正確な形を表していない。すべての材料を回収できるわけではないんだ。

出典資料に基づきEggplanetが作成した模式図

同じ木でも、年や枝で色が違うのはなぜ

葉の色に関わるのは、木の種類だけではないよ。日光の当たり方や、葉の中の糖、水分、気温なども影響する。特に赤いアントシアニンの作られ方は、天候の影響を受ける。晴れた日と、凍らない程度に涼しい夜が、鮮やかな赤の出やすい条件になることがあるんだ。「寒ければ寒いほど赤くなる」とは限らず、強い凍結は葉を傷めてしまうよ。

同じ木でも、日なたと日陰の枝で色が違うことがある。逆に、別の種類の木を比べて色が違ったとしても、その原因を日当たりだけに決めることはできないね。乾燥や病気などで緑が減ることもあり、黄色い葉を見ただけで秋の変化かどうかは判断できない。比べる木、時期、場所をそろえ、何が違うかを記録することが、きれいな色から仕組みを考える一歩なんだ。

どっとと考えよう：見えた色と、考えた理由

安全な道や公園で、大人と一緒に、同じ木の葉を何日か見てみよう。枝を折ったり葉をちぎったりせず、見える色と、観察した日、日なたか日陰かを紙に描くだけでいいよ。「今日は黄色が増えた」は、見て記録したこと。「クロロフィルが減ったのかな」は、その理由として考えたこと。この二つを別の欄へ書くと、観察と説明を分けて考えられるね。

最後に、色の変化を二つの道で描いてみよう。一つは「緑が減ると、前からあった黄色が目立つ」。もう一つは「赤い色素が新しく作られる」。そのそばに、葉から枝へ戻る材料の矢印も添えてね。秋の葉は、ただ色を変えて飾っているだけではない。小さな物質を作る、分解する、運び直す。そんな葉の中の仕事が、目に見える季節の景色につながっているんだ。

ことばのメモ

色素
光との関わりで、物の色のもとになる物質。葉には何種類もあるよ。
クロロフィル
葉緑体にある緑の色素。光合成に使う光のエネルギーを受け取るよ。
カロテノイド
黄色やオレンジ色などのもとになる色素の仲間。成長中の葉にも含まれているよ。
アントシアニン
赤や紫などのもとになる色素の仲間。秋に赤くなる多くの葉で新しく作られるよ。
離層
葉の柄の付け根などにできる、葉を切り離すことに関わる場所。

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