Lý giải hiện tượng lá cây đổi màu vào mùa thu

Nhớ lại từ những kiến thức sinh học ở trường phổ thông, chúng ta đều biết rằng, màu xanh của lá cây có được là do chất diệp lục tạo nên. Khi tiết trời chuyển sang thu, lá bắt đầu chuyển sang màu vàng hoặc đỏ. Điều đó hoàn toàn không chứng tỏ chúng đang chết đi mà thay vào đó là biểu hiện bên ngoài của một chuỗi những quá trình rất thông minh đang diễn ra bên trong chiếc lá.

Lá vàng và lá đỏ trải qua hai quá trình chuyển hóa khác nhau. Khi chất diệp lục không còn hoạt động, hầu hết các loại lá chuyển sang màu vàng. Đây là một loại màu sắc vốn đã tồn tại sẵn trong lá nhưng bị lấn át bởi sắc xanh vào các mùa sinh trưởng của cây.

Nhưng trong khoảng một thập kỷ qua, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra một cơ chế rất khác ở lá đỏ. Khi diệp lục ngừng thực hiện chức năng của mình, lá cũng sẽ chuyển thành màu vàng nếu như không có sự sản sinh rất nhanh chóng của một loại chất tạo màu tên là Anthocyanin. Nó là một loại chất không có sẵn ở trong lá - một loại sắc tố có tên anthocyanin.

Có một giả thiết được đưa ra rằng, màu đỏ của lá mùa thu chính là kết quả của 35 triệu năm trong cuộc đấu tranh giữa cây cối và sâu bọ khi chúng tìm kiếm thức ăn và nơi đẻ trứng vào mùa thu. Màu lá đỏ sẽ gây khó khăn cho sâu bọ trong việc nhận biết, nên chúng có xu hướng đi tìm những cây có lá màu vàng. Sự khác biệt giữa màu lá cây vào mùa thu ở Bắc Mỹ và châu Âu có thể được xem là bằng chứng cho giả thiết này. Ở châu Âu, lá các loại cây bản địa hầu hết đều chuyển sang màu vàng. Tuy nhiên, ở Bắc Mỹ, số lượng cây lá chuyển đỏ lại nhiều tương đương với số lượng cây lá chuyển vàng.

Để kiểm tra giả thiết trên, tiến sĩ Thomas Doring, giảng viên tại Đại học Imperial College London (Anh) cùng hai cộng sự đã tiến hành nghiên cứu xu hướng lựa chọn màu sắc của rệp vừng khi chúng tìm tới cây vào mùa thu để giao phối và đẻ trứng. Họ bôi 70 màu khác nhau lên 140 đĩa rồi đổ đầy nước để theo dõi số lượng rệp vừng đậu trên mỗi đĩa. Hai tuần sau, nhóm nghiên cứu nhận thấy số lượng rệp trên những đĩa màu xanh dương nhiều gấp ba lần so với đĩa có màu đỏ, nhưng đĩa màu vàng lại thu hút được số lượng rệp nhiều gấp 4 lần so với đĩa xanh. Sau đó, tiến sĩ Thomas dùng màu sắc của vài trăm loại lá thuộc nhiều loài cây để bôi lên đĩa và lặp lại thử nghiệm.

Kết quả cho thấy những lá màu đỏ không thu hút được nhiều rệp bằng lá xanh và vàng. Từ thí nghiệm này nhóm chuyên gia đã nhận định, lá một số loài cây chuyển màu đỏ để chống lại rệp vừng. Nếu loài côn trùng này đậu lên lá để đẻ trứng với số lượng lớn, sự sinh trưởng của cây có thể chậm lại và sức khỏe của chúng sẽ giảm sút.

Một giả thiết khác cho rằng, sự khác biệt giữa lượng sắc tố Anthocyanin ở lá cây sống trong cùng một khu vực có thể liên quan đến độ màu mỡ của đất nơi cây sinh trưởng. Chúng phản ánh nỗ lực giữ lại lượng chất dinh dưỡng lá cây đã tổng hợp được trong vòng đời của mình. Khảo sát sơ bộ với cây phong lá đỏ và cây sweeg gum (loại cây có hình dạng lá giống lá phong đỏ nhưng màu xanh) của một sinh viên tại Charlotte, N.C đã cho thấy sự liên quan giữa màu lá cây vào mùa thu và chất lượng đất. Nơi đất thấp giàu dinh dưỡng hơn, lá cây hầu hết chuyển sang màu vàng vào mùa Thu. Còn ở những vùng đất cao khô cằn, lá cây lại chuyển sang màu đỏ.

“Sự liên hệ được thể hiện rất rõ ràng”, nhà sinh lý học cây trồng Bill Hoch thuộc Đại học Montana ở Bozeman cho biết. Hơn thế nữa, những khám phá này tương đồng với kết quả ông tìm được về chức năng của chất Anthocyanin kỳ diệu.

“Các kết quả thí nghiệm là một minh chứng rất rõ ràng cho việc Anthocyanin giúp cây lấy được lượng dinh dưỡng tối đa tổng hợp từ lá trước khi chúng lìa cành”, Ông giải thích rằng, quá trình quang hợp ánh sáng trong lá vào mùa thu càng diễn ra lâu bao nhiêu thì lượng chất dinh dưỡng được dự trữ để sử dụng trong mùa Xuân càng nhiều bấy nhiêu. Vậy nên, ở nhiều nơi đất đai cằn cỗi như những quả đồi ở Bắc Carolina (Mỹ), người ta nhận ra mùa thu khi thấy lá cây dần chuyển sang sắc đỏ rực rỡ. Khi mùa Thu đến, chất Anthocyanin bảo vệ những lục lạp xanh còn sót lại trong lá. Điều này đặc biệt có ý nghĩa đối với những cây sinh trưởng ở nơi điều kiện khắc nghiệt, nơi đất nghèo dinh dưỡng, vì nó cho phép chúng có thể sản xuất nhiều hơn các hợp chất hữu cơ cần thiết.

Lợi ích của màu đỏ đã rõ ràng, nhưng tại sao lá của một số loài cây vẫn chuyển màu vàng khi mùa thu tới? “Về mặt lý thuyết, thực vật phải hứng chịu tổn thất cho việc chuyển sang màu đỏ. Nếu thiệt hại mà côn trùng gây ra lớn hơn tổn thất phát sinh từ việc sản xuất sắc tố đỏ vào mùa thu, lá cây sẽ có xu hướng chuyển sang màu đỏ. Ngược lại, nếu thiệt hại do côn trùng gây ra thấp hơn, cây sẽ giữ lại màu vàng trên lá”. Tuy vẫn là giả thuyết về nguồn gốc nhưng ít nhất thì mọi người đã hiểu rằng, nếu muốn xua đuổi lũ côn trùng gây hại khỏi ruộng đồng vào mùa thu, chúng ta nên trồng nhiều loại cây lá đỏ.

Tham khảo: Earthsky