生きもの雑学コーナー

紅葉とは、主に落葉広葉樹が落葉の前に葉の色が変わる現象のことで、秋になると葉は黄色から橙色や赤色まで様々な色に染まり、私たちの目を楽しませてくれます。
　変化した色によって紅葉、黄葉や褐葉と呼ぶこともありますが、明確な区別が難しいことが多いため、総称して紅葉と呼んでいます。

植物の葉には、光合成を行うのに必要な光合成色素であるクロロフィル（緑色）やカロテノイド（黄色など）を多く含んでいます。これらの色素のうち、クロロフィルが最も多量に含まれていることから、普通、葉は緑色に見えています。
　しかし、秋になって気温が下がってくると、光合成の効率が低下し葉を維持する利益が減少してしまうため、葉を落とす準備を始めます。その準備の一つとして、葉に含まれる栄養素を翌春に再利用するために、幹や枝に回収します。この過程において、クロロフィルが分解され、種によってはアントシアニン（赤色の色素）やフロバフェン（茶色の色素）が合成されることで、色素量のバランスが変化し葉の色が変わります。
　紅葉は、1日の最低気温が8℃以下になると始まって、5～6℃以下になるとさらに紅葉が進むといわれています。また、紅葉が鮮やかになる条件として、昼夜の気温差が大きいことや日光がよく当たることなどが必要といわれています。

葉の中のクロロフィルが分解されることで、元々葉の中に含まれていたカロテノイドの色が目立ち、黄色の葉になります。

代表樹種：イチョウ、エノキ、アカメガシワなど

葉の中のクロロフィルが分解されるとともに、アントシアニン（赤色）が作られることで赤い葉になります。アントシアニンの合成には日光に当たることが必要です。

代表樹種：イロハモミジ、ハゼノキ、ドウダンツツジなど

葉の中のクロロフィルが分解されるとともに、フロバフェン（茶色）が増えることで茶色になります。

代表樹種：コナラ、メタセコイア、ケヤキなど

葉がクロロフィルを分解する理由は二つあります。
　一つ目は、光合成装置のタンパク質を分解しアミノ酸を回収するためです。光合成装置は、タンパク質、クロロフィル、カロテノイドの複合体ですが、クロロフィルが付いたままだとタンパク質分解酵素が働くことができずアミノ酸を回収でないため、クロロフィルを分解します。
　二つ目は、活性酸素ができるのを防ぐためです。光合成効率が低下してくると、クロロフィルが吸収した光エネルギーは、一部しか光合成に使われず過剰となってしまいます。この場合、エネルギーは酸素に渡されて活性酸素ができてしまい、自らの細胞を破壊してしまう恐れがあります。しかし、光合成装置からアミノ酸を回収する前に細胞が破壊されてしまうと困るため、活性酸素が作られないようにクロロフィルを分解します。
　また、アントシアニンを合成する理由も活性酸素による障害から細胞を守るためと考えられています。アントシアニンは、光を遮りクロロフィルが吸収する光を減少させることで、分解中の光合成装置のクロロフィルから活性酸素が作られてしまう恐れを少なくする役割をもっています。
　なお、以前までは、クロロフィルの分解産物を回収することが、クロロフィルを分解する目的の一つと考えられていましたが、クロロフィルの分解産物は回収されず、落葉によって捨てられることが明らかとなっています。

保谷 彰彦『なぜ紅葉するの？ 葉の色が変わる「色素」のメカニズム』https://buna.info/article/1929/（2022/02/01アクセス確認）

伊藤 寿『クロロフィルはなぜ分解されるのか　クロロフィルはどのようにして分解されるのか』 http://www.lowtem.hokudai.ac.jp/plantadapt/ito/homepage.html （2022/02/01アクセス確認）

嶋田 幸久、萱原 正嗣（2015）植物の体の中では何が起こっているのか？　ベレ出版、東京