Загадка природи: чому листя восени набуває яскравих кольорів

• • Author, Еллі Гіршлаг
  • Role, BBC Future
• 16 листопада 2025

Хоча хімія осінніх кольорів добре вивчена, серед науковців тривають жваві суперечки щодо того, чому дерева взагалі еволюціонували таким чином, щоб набувати таких яскравих барв восени.

Їдучи на північ через округ Дачесс, штат Нью-Йорк, у середині жовтня, я бачу довкола себе сліпуче золоте та червоногаряче листя. Спалахи кольору розкриваються, немов феєрверки, коли сонячне світло грає на кронах дерев. Це провісник того, що попереду холодні місяці.

Далі на півночі, у штаті Мен, кольори набагато тьмяніші.

“Цієї осені рослини змінюють колір надзвичайно рано та дуже швидко старіють, бо страждають від посухи”, – каже Аманда Галлінат, екологиня з Коледжу Колбі у Вотервіллі, Мен, яка вивчає сезонні зміни у природі. Дивлячись у вікно, вона бачить, що багато листя вже стало бурим.

По той бік Атлантики, у Великій Британії, подібні зміни кольору відбуваються щороку. Однак там переважають жовті відтінки, адже більшість місцевих листяних дерев – бук, клен явір і дуб.

“У Британії найяскравіше забарвлене листя зазвичай мають завезені види”, – пояснює Девід Вілкінсон, еволюційний еколог з Університету Лінкольна. Наприклад, сумах дає насичено-червоне листя, але ці види походять із Середземномор’я, частин Азії та Північної Америки.

Тим часом у Японії яскраве червоне, пурпурове й жовте листя кленів змінює краєвиди та приваблює тисячі туристів. У багатьох країнах світу “милування листям” стало популярною атракцією: мільйони людей подорожують, щоб побачити та сфотографувати ці неймовірні сезонні перетворення.

Та попри таку увагу, ми досі достеменно не знаємо, навіщо дерева проходять через цю трансформацію.

Біологи добре розуміють біохімічні процеси, через які із настанням осені з листя зникає зелений хлорофіл, оголюючи інші пігменти, що створюють яскраві кольори. Але що саме змусило листяні дерева еволюціонувати таким чином, щоб набувати саме таких кольорів, залишається загадкою.

Підпис до фото, У Східній Північній Америці набагато більше видів дерев, що восени набувають яскраво-червоного кольору, ніж у Північній Європі, де переважає жовте листяФактично, вже кілька десятиліть триває активна академічна дискусія щодо цього явища.

Спершу важливо зрозуміти, що саме відбувається в листках під час зміни кольору.

Листя, яке жовтіє, насправді завжди було жовтим – цей колір походить від біохімічних пігментів, відомих як каротиноїди. Вони стають видимими, коли зелений хлорофіл розкладається, а поживні речовини повторно поглинаються рослиною перед зимівлею.

Листя, яке червоніє чи стає пурпуровим, проходить дещо інший процес: його колір є результатом одночасної втрати хлорофілу та вироблення антоціанів – пігментів, що також зустрічаються у багатьох фруктах і овочах.

З точки зору еволюційної біології, той факт, що ці щорічні зміни збереглися в різних видах дерев у всьому світі, свідчить, що вони дають певну перевагу. Генетичні дослідження показують, що дерева почали виробляти пігменти, відповідальні за осінні кольори, відносно пізно – вже після того, як навчилися повторно поглинати хлорофіл.

Додаткову складність становить те, що деякі види дерев дають кілька різних осінніх кольорів, і навіть на одному дереві можна побачити відразу кілька відтінків. Одне можна сказати точно: коли листя змінює колір, воно опаде протягом кількох днів чи тижнів.

Одна з провідних теорій припускає, що червоне листя могло еволюціонувати разом зі шкідниками, виконуючи роль захисного сигналу, який відлякує комах.

Інша поширена гіпотеза – теорія фотозахисту. Вона стверджує, що пігменти діють як природний сонцезахисний фільтр для листя у вразливий період. Антоціани є потужними антиоксидантами, які, як вважають, захищають листя від ушкодження сонячним світлом у процесі старіння, відомому як сенесценція. Ця теорія здається логічною для багатьох видів рослин, наприклад, червоного дерену.

Теорія фотозахисту здобула певне підтвердження після досліджень, які показали, що восени в Північній півкулі сонячне випромінювання може бути особливо шкідливим для листя.

“Зміна кольору листя – це справді феномен Північної півкулі, – каже Сюзанна Реннер, еволюційна біологиня з Університету Вашингтона в Сент-Луїсі, США. – І навіть тут відносно небагато видів змінюють колір”.

Одне дослідження 2368 видів листяних дерев у помірних регіонах показало, що 290 з них червоніють, а 378 жовтіють. При цьому червоні кольори еволюціонували незалежно щонайменше 25 разів, а жовті – 28 разів, що свідчить про їхню окрему й корисну роль.

Більшість видів дерев із червоним осіннім листям ростуть у Східній Північній Америці та Східній Азії. За деякими оцінками, у Північній Америці червоніє щонайменше 89 видів, а в Східній Азії – 152. Для порівняння, у Північній Європі таких лише 24.

Підпис до фото, Червоний колір листя може бути реакцією на підвищений рівень сонячної радіації в деяких частинах світуМожна було б припустити, що поява червоного листя пов’язана з температурою, але деякі дослідження показують, що рівень сонячного випромінювання у Північній Америці та Східній Азії вищий, ніж у Європі.

Дослідження Реннер припускає, що поєднання більшої сонячної радіації, різких температурних коливань і коротшого вегетаційного періоду пояснює, чому осінні барви у Східній Північній Америці такі яскраві.

Це дає деревам більше часу, щоб засвоїти поживні речовини з листя перед його опаданням, адже без хлорофілу світло може спричиняти окисне пошкодження клітин.

“Це називається ушкодженням від активного кисню, – каже Реннер. – У Східній Північній Америці у вересні й жовтні дуже багато сонця, і це створює сильніший природний тиск, щоб ‘одягати сонцезахисний крем'”.

Антоціани допомагають блокувати й розсіювати це шкідливе світло, надаючи деревам захист в останні місяці перед зимою. Каротиноїди в жовтому листі теж мають такий ефект, але менш потужний.

Проте ця ідея залишається спірною.

“Не існує жодного дослідження фотозахисту, яке б однозначно доводило цю теорію, – каже Вілкінсон. – Наше розуміння ґрунтується радше на сукупності результатів, які схиляються до однакового висновку”.

Дослідження 2004 року також показало, що дерево може виробляти більше антоціанів за нижчих температур або під час частих холодних перепадів восени. Це свідчить, що антоціани можуть також допомагати листю витримувати холод та іній.

Натомість теорія коеволюції з комахами припускає, що дерева еволюціонували, щоб змінювати колір листя як попереджувальний сигнал для листогризних комах, таких як попелиці.

Попелиці – шкідливі істоти, і їхнє нашестя може сильно зашкодити дереву, тож ідея, що колір може їх відлякувати, виглядає правдоподібно. Але чимало науковців піддають цю гіпотезу сумніву.

Основна слабкість аргументу полягає в тому, як саме попелиці бачать кольори. Вони, як і сарана чи гусениці, не мають рецепторів, що дозволяють сприймати червоний так, як це роблять люди. Для них він виглядає тьмяним, сірим або навіть чорним.

Підпис до фото, Осінні кольори можуть приваблюють туристівДехто припускає, що попелиці уникають червоного листя просто тому, що воно здається мертвим або зів’ялим – а отже, непридатним для харчування чи відкладання яєць. Експерти називають це теорією камуфляжу. Це, так би мовити, “чесний” сигнал, але вироблення червоного пігменту потребує від дерева значних енергетичних ресурсів.

Жовтий колір, навпаки, доведено приваблює попелиць, оскільки активує ті самі рецептори, що сприймають зелений. Цікаво, що В. Д. Гамільтон, який першим висунув теорію коеволюції, виявив: чим жовтіше листя, тим частіше його заселяють попелиці.

З огляду на це, Реннер не вважає теорію коеволюції переконливою. Проте Галлінат не погоджується: “Деякі результати, що підтримують цю гіпотезу, усе ще виглядають досить обґрунтовано”.

Вілкінсон припускає, що обидві теорії можуть бути правильними: “Немає підстав думати, що це має бути лише фотозахист або лише сигналізація. Можливо, працюють обидва механізми”.

Існують і інші припущення. Деякі дослідники вважають, що червоні антоціани утворюються не для захисту від світла, а щоб розщеплювати вуглеводи в листі.

Є ще один чинник, який не можна ігнорувати – ми, люди. Протягом тисячоліть ми формували навколишній рослинний світ: можливо, вирубуючи менш яскраві дерева або саджаючи ті, що мають барвистіше осіннє листя, ми несвідомо створили власний селекційний тиск.

Це, ймовірно, відносно нове явище в еволюції забарвлення листя, але є й свідчення, що деякі рослини пристосовуються до людських середовищ – наприклад, до тепліших міських температур, через які їхнє листя стає червонішим. Можливо, те саме відбувається і з деревами.

На це питання наука ще не дала відповіді, але всі погоджуються в одному: зміна клімату впливає на час і яскравість осінніх барв. Як бачила Галлінат зі свого вікна в штаті Мен, тепла осінь і посуха – обидва наслідки кліматичних змін – призводять до тьмянішого й нерівномірного забарвлення листя.

“Рослини з поверхневою кореневою системою особливо вразливі до посухи, а на жаль, саме вони дають найяскравіші осінні кольори”, – каже вона.

Підписуйтеся на нас у соцмережах