Bilim-Teknoloji

Sonbahar Renklerinin Arkasındaki Kimya

Yazar

9 Ekim 2017

Her sonbahar, uzayan geceler ve düşen sıcaklıklarla birlikte ağaçlar kışa hazırlanmaya başlar. Bu hazırlıklar sırasında ağaçlar milyarca ton yaprak dökerler, ama önce muhteşem bir renk ziyafeti sunarlar. Önceleri yeşil olan yapraklar, ağacın türüne göre sarı, turuncu, kırmızı ve kahverenginin en canlı tonlarına bürünürler. Bu renk değişiklikleri yaprak pigmentlerindeki dönüşümlerin sonucu olarak ortaya çıkar.

Yapraklardaki yeşil pigment klorofildir (ÇN chloro: yeşil, phyll: yaprak). Klorofil, yaprakların üzerine düşen güneş ışığındaki kırmızı ve mavi ışığı emer. Böylece yaprakların yansıttığı ışıkta kırmızı ve mavi kaybolur ve yaprak yeşil görünür. Klorofil, oldukça büyük moleküllere sahip iki pigment içerir: klorofil a (C₅₅H₇₂MgN₄O₅), klorofil b (C₅₅H₇₀MgN₄O₆). Klorofil molekülü, hücre içinde bulunan ve kloroplast denen disk şeklindeki yapının zarına bağlıdır. Fotosentez, yani ışık enerjisinin kimyasal enerjiye dönüştürülmesi kloroplastta gerçekleşir. Klorofil tarafından emilen ışık, bitkilerin karbondioksit ve suyu oksijen ve karbonhidratlara dönüştürmesinde kullanılır, bu işlem C_x(H₂O)_x formülüyle gösterilir.

Bu endotermik (ısıalan) transformasyonlarda, klorofil tarafından emilen ışığın enerjisi şeker ve nişasta gibi karbonhidratlarda depolanan kimyasal enerjiye dönüştürülür. Kimyasal enerji de bitikinin büyüme, çiçeklenme ve tohum üretmesini sağlayan biyokimyasal tepkimelerde kullanılır.

Klorofil çok kararlı bir bileşik değildir, parlak güneş ışığında kolayca çözünür. Bitkiler, yapraklarındaki klorofil miktarını aynı seviyede tutabilmek için sürekli klorofil sentezlerler. Bu işlem için güneş ışığı ve sıcak hava gereklidir. Dolayısıyla yaz mevsiminde ağaçların yapraklarındaki klorofil sürekli olarak parçalanır ve yeniden üretilir.

Birçok bitkinin yaprağında bulunan bir başka pigment çeşidi karotenoittir (ÇN Latincede boynuz anlamındaki carota sözcüğünden türetilen “carrot”, yani havuçtan adını almaktadır). Karotenoit mavi-yeşil ve mavi renklerini emer. Dolayısıyla bu pigmente sahip yapraklardan yansıyan ışık sarı görünür. Karotenoit de klorofil gibi büyük bir moleküldür ve kloroplastlarda bulunur. İki çeşit karotenoit vardır. Beta karoten (C₄₀H₃₆) gibi sadece karbon ve hidrojen içeren hidrokarbonlar ve oksijen de içeren lutein (C₄₀H₅₆O₂) örneğindeki gibi karbon ve hidrojenin yanı sıra başka atomları da içeren ksantofiller (ÇN xantho: sarı, phyll: yaprak). Karotenoitler klorofilin oksitlenmesini önler ve emme işleminde yardımcı görevi görürler. Klorofilin emdiği kırmızı ve mavinin dışında kalan diğer renklerden ışık enerjisini alarak klorofile iletirler. Yapraklarda karotenoitlerden çok daha fazla klorofil bulunduğu için, klorofil olduğu müddetçe karotenoitlerin yaprak rengine etkisi çok azdır.

Yapraklardaki üçüncü bir pigment sınıfı da antosiyaninlerdir (ÇN antho: çiçek, cyanin: lacivert). Antosiyaninler mavi, mavi-yeşil ve yeşil ışığı emerler. Dolayısıyla antosiyanin içeren yapraklardan yansıyan ışık kırmızı görünür. Klorofil ve karotenoitlerin aksine antosiyaninler hücre zarına bağlı değildir. Hücre içinde, ışığın başlattığı ve enerji tüketen bir işlemle üretilip doğrudan hücre özsuyuna salınırlar. Antosiyanin pigmentleri olgunlaşmış elmaların kabuğunun kırmızı ve olgunlaşmış üzümlerin mor rengini veren pigmentlerdir. Kırmızı pigmentin üretilmesi için ışığa maruz kalması gerektiğinden genellikle elmaların güneş gören tarafı kırmızılaşırken gölgedeki tarafı yeşil kalır. Benzer şekilde ağaçların da güneş alan tarafındaki yaprak daha kırmızıdır.

Yaz mevsimi boyunca, ağaçlardaki yapraklarda ışığın klorofili harekete geçirmesiyle karbondioksit ve sudan şeker üretilir. Su ve besin maddeleri köklerden, dallar aracılığıyla, yapraklara taşınır. Fotosentez yoluyla üretilen şeker de yapraklardan ağacın diğer yerlerine dağıtılarak bir kısmı büyüme için kullanılır, bir kısmı da depolanır. Sonbaharın uzayan geceleri geldiğinde ağaçta değişiklikler başlar. Bu değişikliklerden biri dalla yaprak kökü arasında bir mantar tabakası oluşmasıdır. Bu tabaka, yaprak düştüğünde açıkta kalan dal yüzeyini korur, ancak yaprağa gelen ve yapraktan çıkan besin maddesi akışını da engeller. Sonbaharla birlikte yaprakta oluşan bir diğer değişiklik, yaprak pigmentlerinin etkin bir şekilde parçalanmaya başlamasıdır. Klorofilin parçalanması karetoneitlerin parçalanmasından daha hızlı ilerler. Klorofil yok oldukça yaprağın yeşil rengi solar ve geriye karotenoitlerin sarı rengi kalır. Bazı ağaçlarda ise sonbaharla birlikte üretilen antosiyaninler, sararan yaprakların önce turuncuya, daha sonra da kırmızıya dönüşmesine neden olur. Kırmızı akçaağaç, kızıl meşe ve sumak ağaç ve ağaççıkları antosiyaninleri bolca üretir ve kırmızıları, morlarıyla sonbahar manzaralarını renklendirirler. Kayın gibi bazı ağaçların yapraklarındaki sarı karotenoitler parçalandıkça, tanen oksitlenmesi sonucunda, yaprak renkleri kahverengiye döner.

Sonbahar renklerinin çeşitliliği ve tonları hava durumundan oldukça etkilenir. Sıcak ve nemli hava bir yandan klorofillerin parçalanmasını geciktirirken diğer yandan antosiyaninlerin oluşmasını erteler. Soğuk ve kuru hava klorofil parçalanmasını hızlandırır. Havanın güneşli olması da antosiyaninlerin üretimini artırır. Yani kuru ve güneşli günleri izleyen soğuk ve kuru geceler, bize en canlı sonbahar renklerini sunarlar.

Çevirmenin Notu: Ekim ve Kasım aylarında, sonbaharın en güzel renklerini görmek için Yenice Ormanları’na veya Küre Dağları’na, hiç olmadı parklara mutlaka gidin; o da olmazsa bahçedeki veya yol kenarındaki ağaçları gözlemeyi unutmayın.

Kaynak: Scifun