なぜ紅葉するのか

秋になるとイロハモミジやナナカマド、ハゼノキなど、さまざまな木の葉が赤く色づきます。これは、葉の中にある緑色の色素（クロロフィル）が分解され、代わりに赤色の色素（アントシアニン）がつくられるためです。なぜこのアントシアニンがつくられるのか、順を追って見ていきましょう。

ハゼノキ（東京都文京区 礫川公園）

夏のあいだの葉のはたらき

葉の中には、緑色の色素クロロフィル（葉緑素）があります。クロロフィルは太陽の光を取り込み、そのエネルギーを使って光合成を行います。光合成によって作られた炭水化物（栄養分）は幹に運ばれ、樹木の成長や生命活動に使われます。

同時に、葉の細胞には「カテキン」という無色透明の物質が含まれています。カテキンは紫外線を吸収して、葉を傷つけるのを防ぐ、いわば「日傘」のような役割を担っています。

夏は日照時間が長く、気温も高いため、光合成が活発に行われます。その結果、クロロフィルは増え、葉はより濃い緑色になります。

秋に向かうときに起こる変化

秋になると日照時間が短くなり、気温も下がるため、光合成の効率が落ちてきます。葉を維持するために必要なエネルギーを光合成から十分に得られなくなるため、やがて落葉する準備に入ります。

落葉の前には、葉から再利用できる栄養分（アミノ酸など）を幹に回収するという大切な作業が行われます。しかし、その時期にもまだ太陽の光は当たるため、クロロフィルが余計なエネルギーを持て余してしまいます。すると、余分なエネルギーによってスーパーオキシド（活性酸素）という有害物質がつくられ、葉の細胞やクロロフィル自体を傷つけてしまうのです。

葉を守るために赤くなる

そこで活躍するのが、赤色の色素「アントシアニン」です。もともと紫外線だけを吸収していたカテキンが、秋になるとアントシアニンに変化して、紫外線以外の太陽光も吸収するようになります。こうしてクロロフィルが余計なエネルギーを受けとりすぎないように調整し、有害なスーパーオキシドができるのを抑えるのです。

さらに、アントシアニンには、できてしまった活性酸素を通常の酸素に戻すはたらきもあります。こうしてアントシアニンは、葉に残るわずかな期間でも栄養分を回収できるように、葉やクロロフィルを守っているのです。

赤い葉が深まる理由

気温の低下とともにアントシアニンの量は増え、葉の赤色がどんどん濃くなっていきます。一方、すでに光合成が弱まったクロロフィルは分解されていき、その一部はアミノ酸となり、幹に回収されていきます。こうして赤く染まった葉は、やがて落ちる前に栄養を最後までできるかぎり回収し、冬に向けて樹木を準備させるのです。

春に再び緑が戻るしくみ

冬を越した樹木は、幹に蓄えていたアミノ酸を利用して、春になると葉を再生します。そこからまたクロロフィルが作られ、光合成が活発になり、緑の葉が生い茂るのです。

まとめ

秋に紅葉するのは、緑色のクロロフィルが分解される一方、葉を守るための赤色のアントシアニンが増えるからです。アントシアニンは余分な太陽光エネルギーを吸収し、活性酸素の発生を抑えることで、落葉までの短い間に葉を守りながら栄養分を回収しやすくします。こうして樹木は冬に備え、翌春には再び新しい葉を展開して成長を続けるのです。

私たち人間にとって、紅葉は秋の風物詩ですが、植物にとっては、いわば「かき入れ時」の繁忙期なのかもしれません。