史军

在瑟瑟的寒风中，树叶纷纷脱落。当清洁工人忙于清扫路旁的落叶时，科学家又开始在落叶堆里寻找需要解决的科学问题了。

叶子为什么会先变黄再脱落

通常来说，我们接收到的概念是：叶子中叶绿素的势力过于强大，其他色素都隐藏在它们的阴影之下。但到了秋天，叶绿素被降解，其他色素便展现出它们的真颜色。于是，秋日被装点得五彩缤纷。

然而，事实并不是那么简单。变色可能由两套完全不同的机制在操控。

首先，营养的回收是导致叶片变色的主要原因。

植物也不傻，該回收的还是得回收。那都回收什么呢？矿物质和能量物质是主要的，特别是矿物质。因为对植物来说，能量是容易获取的，但是矿物质并不容易得到，所以最好把叶子里面的氮、磷、钾、镁都搬回来。因为叶绿素的核心构成是镁离子，所以镁一旦脱离“工作岗位”，叶子就会变黄。通常来说，这是植物在接收到ABA（脱落酸）信号之后开始执行落叶的过程。

其次，叶片需要保护导致叶片变色。

叶片未必是先变黄，也可能是先变红。比如，有名的香山红叶就是这样的，在脱落之前先变成红色。

实际上，我们的身边到处都有不是绿色的彩色叶片，比如秋海棠、紫叶李、香山黄栌。因为叶片中的色素可不是只有叶绿素一种，还潜藏着黄色的叶黄素、橙色的胡萝卜素，还有颜色多变的花青素（花瓣的颜色也是源于这些色素）。在叶片中，它们的作用就是辅助叶绿素吸收太阳光或者遮挡一部分阳光，避免叶片被晒伤。要知道，毒辣的阳光不仅能把人晒脱皮，对植物也有同样的杀伤力。

落叶为什么会打卷

毫无疑问，叶子卷曲的关键是脱水了。很多刚刚飘落到地面的叶子并没有卷曲，那通常是因为它们并没有损失太多的水分。

当然，脱水后是不是会卷曲，还跟叶片细胞的排列有关系。植物的叶片细胞不是标准的球形，一般来说，都是长方形。所以，当细胞脱水时，对长度的影响会更大一些。这种不均匀的收缩，势必引起一些褶皱。

脱水的叶片并不是等比例缩小，发生卷曲在所难免。绝大多数陆地植物的叶片正面和叶片背面的细胞排列是不一样的，无法保证同尺度的收缩，这就使得叶片两面收缩不同，产生了卷曲。

我们还应当注意到，植物叶片上面还有叶脉，叶脉细胞同普通的叶肉细胞是不一样的，其他细胞不均匀收缩也会有影响。

另外，脱水时，植物细胞的纤维素会重新搭在一起，这就好比A、B、C三个好朋友按顺序手拉手时，叶子是平展的；而在脱水的时候，A绕过B，和C拉起了手，结果叶子就皱起来了。泡过水的纸会皱，也是类似的原理。

我们在制作植物标本的时候，为了避免这种情况的发生，就要用吸水纸或者烘干方法对标本进行强制干燥，这样就可以让相邻的纤维素搭上氢键（A、B、C按规则拉好），强制保持叶片的平整。

落叶为何大多背面朝上

对于这个问题，有各种不同的答案，到目前为止，还无定论，但是有两个比较合理的解释：一是叶片的外形和空气动力学构造有关，二是跟叶片细胞的排列有关。

通常来说，叶子都有明显的两面，正面的细胞会更致密一些，空气的出入、光合作用主要是由这一面的细胞来承担的。所以，其表面通常排列了很致密的栅栏组织。而在叶子的背面，通常是些疏松的组织，细胞就没有那么致密了。所以，叶子的两面在密度上并不一致。通常来说，叶子正面的密度会比背面的更大一些。这样，叶子在飘落的时候，重心会偏向于致密的正面，也就使得正面触地、背面朝上的机会更大一些。

也有人认为，叶子背面的叶脉是隆起的，在落到地面之后，即便是背面向下落地，也很容易被风吹动。叶子一翻身，就变成背面朝上了。