植物落葉原理是什么？

詩人面對秋天落葉的景象，不免要感傷一番。但是筆者最喜歡的是李白的那首：“草不謝榮于春風(fēng)，木不怨落于秋天。誰揮鞭策驅(qū)四運(yùn)，萬物興歇皆自然。”

確實(shí)，這歲月輪回的風(fēng)景，也只有大自然才能夠驅(qū)策吧。今天，筆者就來和朋友們聊聊這落葉背后的自然之道。

Part.1

植物只在秋天落葉嗎？

不是，樹葉有兩種落法。

葉子對于絕大部分樹木來說，主要功能是生產(chǎn)“食物”。和動物一樣，植物也需要消耗糖類以維持生理功能。只不過動物是靠吃，而植物主要靠陽光來自己制造。所以在生態(tài)系統(tǒng)中，植物一般也稱為“生產(chǎn)者”，而動物稱為“消費(fèi)者”。

這么重要的器官，怎么能說丟就丟呢?當(dāng)然是不得已而為之啦。

第一種情況是，這片葉子死了。

葉子也是生命，也得有個生老病死，或者意外之類的。比如被扯碎啦、被折斷啦、被月光寶盒砸中啦，或者就是老死了也有可能。此時死掉的葉子沒有任何生理功能，只好丟棄。所以即便是常綠樹，也會因?yàn)檫@種情況而落葉。但是常綠樹的落葉是隨時死隨時落，不可能出現(xiàn)所有的葉子一起掉光，所以就不會出現(xiàn)落葉樹(90后)那種全部禿掉的情形。

第二種情況是，樹木生長的環(huán)境發(fā)生了不好的變化，因此只能選擇落葉。

這些變化包括干旱、極端的高溫和低溫、病蟲害等。雖然葉子很重要，但是在保命面前還是沒那么重要。這就好比核電站事故，雖然周邊的很多土地有很多重要工廠和建筑，但是為了生命安全，也必須全部遺棄。這就是所謂的“遭受逆境時的主動落葉”。

到了冬天，樹木無法在極低溫度的情況下進(jìn)行生理活動，所以必須休眠。如果我們想要停止工廠的運(yùn)轉(zhuǎn)，只要切斷電力即可?？墒侨~子這個工廠所使用的“電力”是太陽光，不可能被切斷。因此，就只好通過落葉的方式將他們丟棄了。

來源：牟福朋

Part.2

落葉：

落葉離開之后，落在大樹的腳下，通過一系列物理化學(xué)作用變成富含營養(yǎng)的腐殖質(zhì)，重新被根系吸收，這就是所謂落葉歸根。

但是科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，其實(shí)，在還沒有落下之前，落葉就已經(jīng)開始了它的奉獻(xiàn)。而這一切，要從植物的進(jìn)化過程說起。

數(shù)億年前植物的祖先，都是生活在水中的物種。后來地球經(jīng)歷過了數(shù)次冰期，海平面降低，因此植物也不得不“登陸”了。登陸后的植物面臨的最大問題，就是缺水。為了能夠有效利用土壤里那些少得可憐的水，植物長出了根系，把自己固定在土壤里。雖然這樣解決了水的問題，但同時也帶來了新的問題：缺乏氮磷鉀等營養(yǎng)元素。

為什么呢?

因?yàn)樗喈?dāng)于是“可再生資源”，消耗掉之后可以通過降水來補(bǔ)充。但是下雨的時候總不可能下一場氮磷鉀復(fù)合肥吧?所以這些物質(zhì)是“不可再生資源”，消耗完了之后，植物又沒法拔根溜走，只能干著急。

來源：牟福朋

Part.3

解決方法有兩個

一個開源，一個節(jié)流。

怎么開源?

豬籠草和捕蠅草就是很好的例子。它們是植物界的獵食者，通過變形的葉子來捉昆蟲吃(甚至其他小動物，例如下圖中的豬籠草正在“吃”蒼蠅)。昆蟲含有高蛋白，能夠?yàn)橹参镅a(bǔ)充氮元素。這就是植物為了獲得更多氮素而進(jìn)化出來的極端手法之一。

豬籠草捕食蒼蠅(來源：維基百科)

另外例如豆類植物的根系上會長有一些叫做根瘤的瘤狀物，那是豆類植物的氮素工廠，在根瘤里，植物把自己的一些糖類分給根瘤菌，根瘤菌作為回報，能夠?qū)⒖諝庵械牡獨(dú)廪D(zhuǎn)化為植物可以利用的氮素供給植物。這也是一個植物進(jìn)行開源的例子。

怎么節(jié)流？

就是盡量減少廢棄。

前面我們說到，植物在遭受諸如寒冷等的逆境時會主動落葉以求自保。葉子落掉，那么葉子里含有的營養(yǎng)元素就跟著丟失了。這對于植物來說就是極大的浪費(fèi)。雖然會變成腐殖質(zhì)以供來年使用。但是這樣并不十分保險，比如落葉被風(fēng)吹走或者被動物吃掉等等。所以最好的辦法就是在葉子要落之前，趕緊把里面能回收的東西全部拆掉回收，儲藏在樹干里面，尤其是氮磷鉀等不可再生的物質(zhì)。所以，落葉的獻(xiàn)身“護(hù)花”并非在化作春泥之后才開始，而是在還沒有落之前就已經(jīng)開始了。

連遺棄的葉子也不放過，植物為何這么摳門?用一句話來說，就是“窮怕了”。

更有甚者，就拿我們上文提到的根瘤來說，大豆生長到秋天要成熟的時候，由于它自己的生長周期已經(jīng)快結(jié)束了，所以它知道自己不需要那么多氮素了，于是就切斷根瘤的營養(yǎng)供給，殘忍地餓死為它打工的根瘤菌，把他們的尸體連同根瘤一起拆解吸收，將營養(yǎng)運(yùn)送到大豆的種子里。

寫到這里，不禁感嘆植物看似柔弱，卻也是無所不用其極，為了適應(yīng)自然，真的是什么都肯做，也做得出來!讓我們真正懂得了“進(jìn)化”二字。

Part.4

紅妝：

我們知道，秋天落葉之前，落葉樹的葉子會由綠色變成紅色或者黃色。楓樹紅葉也是深秋一道燦爛的風(fēng)景。這并非是由于馬上要被遺棄隨便染上的顏色，而是植物為它即將拋棄的葉子精心準(zhǔn)備的妝容。

在秋天，紫外線未必比夏天弱，這是因?yàn)榍锾煸茖虞^少，空氣也干燥，雖然陽光沒那么毒，但是紫外線被云層反射和被水吸收的也少。植物雖然依賴陽光生存，但是也是會被紫外線所曬傷。而紅色或者黃色正是植物給自己涂的防曬。

肯定有朋友會問：為什么葉子在夏天不變色?

這是因?yàn)橄奶斓臅r候葉子需要充分發(fā)揮它的制造養(yǎng)料的功能，如果涂了防曬，就相當(dāng)于遮蔽了陽光，生產(chǎn)效率就受到了影響。夏天的時候，植物有另一套對抗紫外線的方法，此處就不羅嗦了。

然而到了秋天，植物的葉子逐漸停工，即便不接觸陽光也不要緊，所以就簡單暴力一點(diǎn)，用涂顏色的方法來防曬了。

另外，許多熱帶植物的葉子剛長出來的時候，都是紅色的，因?yàn)槲闯墒斓娜~子需要防曬。等逐漸成熟了可以工作了，才會褪掉紅色，也是這個道理。

而且，秋天植物在拆解葉子里的可回收物質(zhì)搬運(yùn)回樹干的過程中，會產(chǎn)生很多“裝修垃圾”，這就是自由基。自由基是一種有毒物質(zhì)。紅葉里的防曬色素也兼有清除自由基的功能，可以防止葉子在沒有拆解完畢之前先被自由基毒死。還有，有的科學(xué)家認(rèn)為，相對于綠色來說，紅色和黃色對食草動物的吸引力較低。植物選擇這兩種顏色，意在告訴食草動物“不要吃我，我不好吃”，以防止自己被吃。

所以，落葉這件小事還真是簡約而不簡單。

冬天要變冷，所以要落葉;而營養(yǎng)元素的不可再生，使得植物在落葉前必須回收葉子中的營養(yǎng);為了保證這一回收過程的順利完成，植物生產(chǎn)色素來充當(dāng)防曬。這一切不都是植物為了適應(yīng)大自然而采取的應(yīng)對措施嗎?

讀完此文，朋友們一定對開頭的那句“誰揮鞭策驅(qū)四運(yùn)，萬物興歇皆自然”有更深的理解了吧。

關(guān)鍵詞： 落葉原理