Det gule høstløvet dukker opp gjennom det bladgrønne når høsten kommer med sine korte dager og lave temperaturer. Lange netter gir et signal til mange av trærne våre om at vinteren nærmer seg og at det er på tide å pakke sammen og gjøre seg klar til lite lys og mye kulde.

Bladene og nålene på trærne går fra aktiv vekst og fotosyntese til programmert aldring og død. Verdifulle næringsstoffer, slik som nitrogen, fosfor og magnesium, transporteres ut av bladene og lagres i stamme og røtter for bruk neste vår.

La oss bruke et vanlig ospeblad (Populus tremula) som eksempel. Det første som skjer, er at det grønne klorofyllet brytes ned og de enklere bestanddelene fraktes ut via bladets omfattende transportnett. Og det er her gulfargen dukker opp. De gule, fettløselige karotenoidene har vært i bladet hele tiden. De har sin viktigste oppgave, ikke i å glede oss med sine vakre farger, men i å beskytte bladet mot overskytende energi fra den eksplosivt energirike fotosyntesen som foregår i de grønne bladene. Så når klorofyllet brytes ned, dukker karotenoidene frem og gir ospebladet sin karakteristiske knallgule høstfarge.

Disse gule og oransje fargestoffene er de samme som vi finner i for eksempel gulrøtter, appelsiner og gule epler. De kalles karotenoider og består av karotener, slik som β-karoten og lykopen, som vi finner i gulrot og tomat, og xantofyller, slik som lutein, zeaxantin, anteraxantin og violaxantin.

Vanskelige navn, men fargestoffene rommer altså forklaringen på høstbladenes kraftige gulfarge.

Oksygen gir og tar liv

Luften mennesker, dyr og planter puster inn inneholder oksygen. Vi er avhengige av oksygenet for å skaffe energi til respirasjonen, cellenes forbrenning av næringsstoffer. Oksygen er livgivende, men det samme oksygenet tar også liv.

Oksygenet gjør jern rustent og mat harsk. Oksygenet angriper cellene våre og både mennesker, dyr og planter er derfor avhengige av antioksidanter for å bekjempe de skadelige oksygenradikalene som dannes der oksygen finnes.

For plantene er oksygen en ekstra utfordring. I de grønne bladenes kloroplaster foregår fotosyntesen og der produseres store mengder oksygen når vannet i en eksplosiv reaksjon, spaltes til hydrogen og oksygen.

Bladene på ospe-treet og nålene på grantreet trenger derfor detox for å beskytte seg mot oksygenradikalene som produseres under fotosyntesen. Det er her karotenoidene, altså de gule og oransje fargestoffene, trer støttende til. Inne i kloroplastene der fotosyntesen foregår, i skyggen av det grønne klorofyllet, ligger nemlig de gulfargede xantofyllene som små støtdempere og tar opp og absorberer noe av overskuddsenergien solen tilfører bladets fotosyntese. Uten de gulfargede karotenoidene blir nemlig sola og oksygenets livgivende kraft dødelig for de grønne bladene.

Bladene beskytter seg mot overoppheting

Men hvorfor er ikke bladene grønne når de faller av? 

En forklaring er at treet skal ta vare på verdifulle næringsstoffer, slik som nitrogen, som ligger bundet i proteiner i bladet. Dersom treet skal resirkulere dette nitrogenet må klorofyllet demonteres. Og dersom det grønne klorofyllet ikke holdes på rett plass i forhold til karotenoidene dannes det oksygenradikaler. Oretreet, for eksempel, feller grønne blader. Or har nemlig nitrogenfikserende bakterieknoller i røttene, noe som kan forklare at nitrogenet ikke er mangelvare.

En forklaring på at klorofyllet brytes ned, og bladene blir gule på høsten er altså at bladene skal beskytte seg mot overbelastning av solenergi – ikke som solkrem, men mer for å hindre overoppheting eller overbelastning.

Når dagene blir kortere, begynner mange trær å avslutte veksten, og treet trenger ikke lenger like mye av sukkeret som produseres i de grønne bladene. Men, så lenge solen skinner så fortsetter fotosyntesen, og det hoper seg opp med masse ekstra energi i bladene. Denne energien brukes til å spalte vann og produsere oksygen.

Når det blir mye oksygen, blir det også mye oksygenradikaler, og dermed blir det mye skade på cellene i bladet. For å unngå å produsere skadelig oksygen demonteres det grønne klorofyllet gradvis ut over høsten. Det samme skjer med de gule karotenoidene, men demonteringen går saktere så bladene beholder gulfargen lenger.

Gule blader i juli

Om energimengden blir for stor, og ospebladene og barnålenes fotosyntese blir overveldet av solenergi og oksygen, så kan løsningen for trærne rett og slett være å koble fra de grønne bladene.

Da kan vi få gule blader på sommeren, selv om det ikke er høst. Mye sol, høye temperaturer og lite nedbør kan gi gule blader på løvtrærne allerede midt på sommeren og blader som faller av tidlig. Bak den sommerlige fargesprakende løvfellingen står andre krefter enn årstidsvariasjoner.

Men hva er det som gir signal og varsel om høst, aldring og sommerlig løvfall?

Halvor Solheim er seniorforsker og soppekspert ved NIBIO på Ås. Han forsker på hvordan ulike arter og stadier av sopper kan gjøre skade på trær. Enkelte år er det mange observasjoner av gule trær, særlig bjørketrær, selv midt på sommeren.

– Årsaken er ikke en tidlig høst, men varme og tørkestress, forklarer Solheim.

Han forteller også at en del soppsykdommer kan gi gule blader på bjørketrær, og da særlig i høyereliggende strøk.

– Ja, da er det som regel bjørkerust som er årsaken til de gule bladene. Det finnes lignende sopper på osp og selje også, men de mest iøynefallende gule bladene er nok forårsaket av bjørkerustsoppen (Melampsoridium betulinum). Noen år er den veldig synlig og da får vi inn mange innrapporterte observasjoner, forteller Solheim.

Bjørkrustsoppen angriper bjørkebladene med soppsporer gjennom åpninger på undersiden av bjørkebladet. Det er gjennom disse såkalte spalteåpningene bladene trekker inn oksygen og karbondioksid til respirasjonen og fotosyntesen. Etter hvert kan bjørkebladenes underside bli helt gulfarget av soppsporer.

Solheim forklarer at det kan virke som om rustsoppen forårsaker mye av den samme reaksjonen som når bladene eldes og dør på høsten. Gradvis mister bladene grønnfargen, blir gule og til slutt faller de av.

Granrustsopp gjør toppen gul og glissen

Om du observerer rufsete granskog med glissen krone, gulaktig i fargen og ispedd et brunlig skjær så kan det være granrustsoppen (Chrysomyxa abietis) som er på ferde. Granrustsopp er et annet fenomen som sammen med tørkeskade har herjet med granskogen på Østlandet og gjort mange skogeiere bekymret.

– Ja, gran på Østlandet har i perioder vært utsatt for sterke granrustangrep. Enkelte steder har angrepene pågått i flere år, noe som gjør at krona på mange trær kan bli svært glisne, forklarer Solheim.

Derfor blir noen blad røde

Rødfargen, som mange blader smykker seg med om høsten, ikke minst når nettene er kalde og klare, forårsakes av antocyanin. Antocyanin varierer i farge fra rødt til blått, litt avhengig av pH og andre faktorer. Antocyaninene, som det er veldig mye av i blåbær, er også antioksidanter, og de kalles også for plantenes solbeskyttelse. De røde fargene kommer som ekstra beskyttelse etter hvert som bladet blir utsatt for lave temperaturer, mye sollys eller andre stressfaktorer.

En som har sett mye røde høstfarger, er førsteamanuensis Rick Strimbeck på Institutt for biologi ved NTNU i Trondheim. Strimbeck forsker på hvordan trær overlever vinter og lave temperaturer.

– De sterke rødfargene i antocyaninene blir ofte omtalt som solfaktor for plantene. Men min erfaring er at de produseres sent på sommeren, sannsynligvis på grunn av stress, slik som tørke eller mye sollys. I mange arter dukker de dessuten opp på undersiden av bladene. Mens det er på oversiden en eventuell solbeskyttelse ville hatt virkning, forklarer Strimbeck.

En av laboratorieøvelsene for biologistudentene ved NTNU er å dyrke planter i ulike næringsløsninger, for eksempel uten nitrogen eller uten fosfor, slik at studentene får se hvordan næringsmangel hos planter arter seg. Noen ganger fører næringsmangel til synlige fargeforandringer på bladene.

– Mangel på fosfor gir alltid rødfarge på undersiden av bladet, forteller Strimbeck.

Evig grønn krever gult

Eviggrønne kalles de trærne som ikke feller bladene eller rettere sagt nålene, hvert år. Hos furu sitter nålene på i mellom to til fire år mens grannåler kan sitte på i mellom åtte til ti år før de faller av.

Hvordan kan det ha seg at nålene er grønne året rundt? Hvordan klarer bartrærne å beholde det grønne klorofyllet i nålene gjennom vinteren? Dette er spørsmål som opptar Rick Strimbeck.

Dersom det er slik at klorofyllet bygges ned for å beskytte bladet og planten mot for mye energi fra solens stråler, hvordan kan det da ha seg at barnålene sitter på grønne og fine, gjennom hele vinteren?

– I Sibir, for eksempel, kan jo gjennomsnittstemperaturen om vinteren være så lav som -40 °C. Hvordan overlever nålene stresset som påføres av solstrålene gjennom vinteren? spør Strimbeck.

Deler av svaret på denne gåten er at energiabsorberingssystemet til de gule karotenoidene er permanent skrudd på om vinteren, mens det på sommeren kan reguleres opp eller ned etter behov.

Artikkelen er produsert og finansiert av NIBIO - Les mer

Fact: Click to add text