ทำไมใบไม้จึงเปลี่ยนสีในฤดูใบไม้ร่วง?

เมื่อถึงฤดูใบไม้ร่วงในบางพื้นที่ของโลกใบไม้ส่วนใหญ่มีการเปลี่ยนสีทำให้เราได้เพลิดเพลินกับใบไม้สีแดง ม่วง ส้ม และเหลืองละลานตาเป็นความงามของสีสันในธรรมชาติอีกแบบหนึ่ง บางคนเรียกฤดูใบไม้ร่วงเป็นฤดูใบไม้ผลิครั้งที่สองของปีเนื่องจากใบไม้เปลี่ยนสีสดใสเสมือนดอกไม้บานในฤดูใบไม้ผลินั่นเอง แต่ทำไมใบไม้จึงเปลี่ยนสีในฤดูใบไม้ร่วงและทำไมต้นไม้บางชนิดใบถึงร่วงจนหมดต้น?

สีของใบไม้เกิดจากเม็ดสีหรือรงควัตถุ (pigment) ที่อยู่ในเซลล์ของใบไม้ รงควัตถุในใบไม้มีอยู่หลายชนิด ที่รู้จักกันเป็นอย่างดีได้แก่คลอโรฟิลล์ (chlorophyll) ซึ่งมีสีเขียว นอกจากนี้ยังมีแคโรทีน (carotene) ซึ่งให้สีส้ม เหลือง หรือแดง กับแอนโทไซยานิน (anthocyanin) ซึ่งให้สีแดง น้ำเงิน หรือม่วง ตามปกติคลอโรฟิลล์และแคโรทีนจะมีอยู่ในใบตลอดทั้งปี ส่วนแอนโทไซยานินมักจะถูกสร้างขึ้นในช่วงปลายฤดูร้อนและต้นฤดูใบไม้ร่วง

พืชสร้างอาหารด้วยกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง (Photosynthesis) สารตั้งต้นคือก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่พืชรับเข้ามาทางปากใบที่เปิดในเวลากลางวันกับน้ำซึ่งรากดูดขึ้นมาแล้วลำเลียงต่อไปยังใบ คลอโรฟิลล์จะดูดซับพลังงานแสงอาทิตย์เข้ามาในใบกระตุ้นการเกิดปฏิกิริยาเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์กับน้ำให้เป็นน้ำตาลและก๊าซออกซิเจน น้ำตาลถูกพืชใช้เป็นอาหาร ส่วนก๊าซออกซิเจนถูกปล่อยออกมาสู่บรรยากาศของโลก

ระหว่างฤดูใบไม้ผลิและฤดูร้อนมีแสงแดดมากและช่วงเวลากลางวันก็ยาวนานกว่ากลางคืน องค์ประกอบของกระบวนการสังเคราะห์แสงมีพร้อมสมบูรณ์ต้นไม้จึงสามารถผลิตอาหารได้มากและเป็นช่วงเวลาที่ต้นไม้เจริญเติบโตอย่างเต็มที่ ในช่วงเวลานี้ต้นไม้ได้สร้างคลอโรฟิลล์ขึ้นมาจำนวนมากเพื่อใช้ในกระบวนการสังเคราะห์แสง สีเขียวของคลอโรฟิลล์ที่สะสมหนาแน่นอยู่ที่ใบไม้ได้บดบังสีอื่นไปสิ้น เราจึงมองเห็นใบไม้เป็นสีเขียวอย่างเดียวเท่านั้น

ครั้นพอฤดูใบไม้ร่วงเวียนมาถึงสภาพภูมิอากาศเปลี่ยนแปลงไป กลางวันเริ่มสั้นลงกลางคืนเริ่มยาวขึ้นและแสงอาทิตย์ก็ลดความจัดจ้านลงไปเป็นสัญญาณบอกให้ต้นไม้รับรู้และเตรีียมตัวรับมือกับฤดูหนาวเย็นยะเยือกไร้แสงแดดที่จะมาเยือนในอีกไม่ช้า พอสังเคราะห์แสงได้น้อยลงต้นไม้ก็หยุดการสร้างคลอโรฟิลล์ ส่วนคลอโรฟิลล์เดิมที่สะสมอยู่ที่ใบก็เริ่มสูญสลายหายไป สีเขียวของใบไม้จึงเริ่มจืดจางจนหมดไปในที่สุด แต่แคโรทีนที่ใบนั้นยังคงอยู่อีกทั้งพืชได้แอนโทไซยานินขึ้นมาเพิ่มในช่วงเวลานี้ ดังนั้นใบไม้ในฤดูใบไม้ร่วงจึงเปลี่ยนสีเหลือง ส้ม แดง หรือม่วง ตามสัดส่วนของแคโรทีนและแอนโทไซยานินที่สะสมอยู่ที่ใบไม้นั่นเอง

การเปลี่ยนแปลงของใบไม้ยังคงดำเนินต่อไปอีก จุดที่ก้านใบติดกับกิ่งหรือลำต้นมีชั้นเซลล์พิเศษพัฒนาขึ้นและค่อยๆแยกเนื้อเยื่อที่ยึดก้านใบติดกับกิ่งออกจากกัน จนถึงจุดหนึ่งใบไม้จะถูกลมพัดให้หลุดร่วงหรืออาจหลุดร่วงลงด้วยน้ำหนักของมันเอง ที่ต้นไม้ทำเช่นนี้เพราะว่ามันต้องการลดการสูญเสียความชื้นและลดการใช้พลังงานซึ่งเกิดขึ้นที่ใบไม้เพื่อต่อสู้เอาชีวิตรอดจากสภาพแห้งแล้งในฤดูหนาว มิเช่นนั้นมันอาจจะต้องแห้งเหี่ยวและเฉาตายไปในที่สุด ต้นไม้บางชนิดใบไม้ร่วงหมดทั้งต้นในช่วงเวลานี้เพื่อเข้าสู่สภาพพักตัวและต้องการพลังงานน้อยที่สุดแค่พอให้มีชีวิตอยู่ได้ แบบเดียวกับสัตว์หลายสายพันธุ์ที่เข้าสู่สภาวะจำศีลในช่วงฤดูหนาว อีกทั้งการที่ใบไม้ร่วงหมดต้นนี้ยังช่วยให้ต้นไม้รับมือกับพายุฤดูหนาวได้ดีกว่าเพราะเมื่อไม่มีใบไม้ลมสามารถพัดผ่านต้นไม้ไปอย่างง่ายดายไม่เกิดแรงต้านที่อาจทำให้ต้นไม้ล้มได้

การเปลี่ยนสีของใบไม้ในช่วงฤดูใบไม้ร่วงเป็นการปรับตัวของต้นไม้ให้เหมาะสมกับสภาพอากาศเพื่อที่จะสามารถดำรงชีวิตอยู่ได้ แต่ผลของมันกลับทำให้เราได้ชื่นชมกับสีสันที่สวยงามของป่าสวนในช่วงฤดูใบไม้ร่วงของทุกปีสลับกับสีสันความสวยงามของดอกไม้บานในฤดูใบไม้ผลิ และต่อไปนี้คือ 10 สถานที่ชมใบไม้เปลี่ยนสีที่สวยที่สุดในโลก

1. Kyoto, Japan