【理科】
紅葉が赤くなるしくみ

紅葉シーズンは地域や標高によって異なりますが、一般的には10月上旬から12月上旬にかけてが見頃とされています。

寒くなると一気に色づき始め、秋の空気を感じます。

紅葉は、なぜ赤くなるのでしょうか？

紅葉が赤くなる理由は、植物の葉の中で起こる色素の変化と、秋の気候条件による生理的な反応が関係しています。

特に「アントシアニン」という赤色色素の生成が大きな鍵を握っています。

まず、葉が緑色に見えるのは「クロロフィル（葉緑素）」という色素が光合成を行うために太陽光を吸収しているからです。

春から夏にかけて、植物はこのクロロフィルを活用して二酸化炭素と水からグルコース（糖）を作り、成長に必要なエネルギーを得ています。

しかし、秋になると日照時間が短くなり、気温も下がります。

これにより光合成の効率が低下し、植物は葉を維持するメリットが少なくなります。

そこで、落葉広葉樹は冬に備えて葉を落とす準備を始めます。

この過程で、葉に含まれるクロロフィルは分解され、再利用可能な成分として幹や根に回収されます。


クロロフィルが分解されると、それまで隠れていた他の色素が目立つようになります。

黄色くなる葉は「カロテノイド」という色素が残ることで色づきますが、赤くなる葉には「アントシアニン」が新たに合成されます。

アントシアニンは、葉に蓄積されたグルコースが紫外線の影響を受けて生成されるもので、クロロフィルの分解と同時に合成が進むことで、葉が赤く染まっていくのです。

このアントシアニンには、紫外線を吸収して細胞を保護する働きや、抗酸化作用によって老化を遅らせる効果があるとされており、植物が自らの細胞を守るために生成しているとも考えられています。

また、赤い色が害虫への警告色となり、食害を防ぐ役割を果たしているという説もあります。


紅葉が鮮やかに赤くなるためには、いくつかの気象条件が揃う必要があります。

具体的には、昼夜の寒暖差が大きいこと、晴天が続いて十分な日光が当たること、適度な湿度が保たれていることなどが挙げられます。

これらの条件が整うと、アントシアニンの合成が促進され、葉はより鮮やかな赤色に染まります。

たとえば、カエデの葉は緑から赤紫、そして鮮やかな赤へと変化しますが、これはクロロフィルの分解とアントシアニンの合成が段階的に進むためです。

葉の一部が黒ずんで見えるのは、赤色と緑色が混ざっている状態であり、完全にクロロフィルが分解されると赤色が際立ちます。


このように、紅葉の赤色は植物が冬に備えて行う生理的な変化と、自然環境の条件が織りなす美しい現象なのです。

秋の山々が赤く染まるのは、まさに自然の巧妙な仕組みの表れといえるでしょう。