葉っぱが紅葉して赤くなるのはなぜ？

紅葉見に行こうよう！

[QuizKnock，ねとらぼ]

　秋になると、さまざまな木々の葉が黄色や赤に色づき、私たちの目を楽しませてくれます。紅葉狩りに行く方も多いのではないでしょうか。

　このような色の変化は、一体なぜ起こるのでしょうか。

色づく理由は、冬を越すため

　まず基本的に、葉の色が変わる木というものは「落葉樹」という種類の木です。

　落葉樹とは、厳しい冬に、葉を落とすことで対応している樹木のことです。葉は光合成をする大切な器官ですが、低温や乾燥には弱いので、年ごとに使い捨ててしまった方が良いこともあります。

　冬を越す準備として、秋に葉から養分を回収したり、葉の養分を作る器官を守るために、色が変化しています。以下でもう少し詳しく見ていきましょう。

黄色くなる理由：養分を回収するため

　葉が落ちる時期が近づくと、落葉樹は葉から養分として使えるものを回収しようとします。ここで回収されるのが、光合成を行う「葉緑体」。葉緑体は、植物にとって貴重な成分を多く含んでいるため、それらの回収のために分解されます。

　葉緑体はさまざまな色素を含んでいますが、最も多いのが緑色のクロロフィル（葉緑素）。これは葉が緑に見える原因であり、真っ先に分解されます。

　緑の色素（クロロフィル）が早く分解されると、黄色の色素（カロテノイド）が表に出てくるようになり、葉は黄色に見えるようになるのです。

　ちなみに、この黄色のカロテノイドなどはやや遅れて分解されます。これはクロロフィルがカロテノイドに比べて貴重な栄養素（ミネラル）を含んでいることや、全ての色素を一気に分解すると葉へのダメージが大きいことなどが理由として考えられます。

　光に当たりすぎると、葉の中で活性酸素が発生します。活性酸素は、細胞にダメージを与える物質です。クロロフィルやカロテノイドは活性酸素の発生を抑え（＝抗酸化作用）、葉へのダメージを軽減できます。クロロフィルがなくなっても、残ったカロテノイドが葉を守ってくれる、というわけです。

赤くなる理由：養分を作る器官を守るため

　葉が黄色くなる理由が「緑色が抜けて黄色が残るから」であるのに対し、葉が赤くなるのは一言でいえば「新しく赤い色素ができるから」です。

　この赤い色素はアントシアンで、クロロフィルが分解されるのと並行して合成されます。秋が深まり、ほかの色素が分解されていくにつれ、色の混ざりがなくなって鮮やかな紅葉になっていきます。

アントシアンの大事な役割

　と、ここまでお読みの方の中には「養分の回収のために色素を分解してきたのに、どうしてわざわざ新しく色素を作るのか？」と思った方がいらっしゃるかもしれません。もちろん、アントシアンの合成にもエネルギーを使います。

　わざわざアントシアンを合成する理由としては、「アントシアンが日よけとして優秀だから」という説が有力とされています。アントシアンは赤く見えますが、これは裏を返せば「青や緑の光を吸収している」ということ。青や緑の光に多く当たると、より多く活性酸素が発生し、葉緑体が壊れやすくなる（→黄葉の方が紅葉より葉緑体が壊れやすい）といわれています。

　葉緑体が壊れると光合成ができなくなり、葉が養分を作れなくなります。アントシアンは強すぎる光から葉緑体を守り、葉が養分を作れる期間を長くしているといえます。

　ちなみに、「寒くて晴れた日が多いと、紅葉が鮮やかになる」とよくいわれますが、この経験則も先ほどの説を補強しています。

　寒くなると光合成の効率が落ち、は葉の中の光エネルギーが過剰になりやすくなります。これによるダメージを減らすため、「優秀な日よけ」のアントシアンが多く合成されて葉がより赤く色づく、というわけです。

まとめ

　葉が色づくのは、樹木が生きていくうえで大切な変化だったのですね。

　紅葉狩りに行った際は、その理由にも思いをはせてみてください。

参考文献

嶋田幸久、萱原正嗣『植物の体の中では何が起こっているのか』ベレ出版、2015年

紅葉現象 | みんなのひろば | 日本植物生理学会

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