Van néhány hét az évben, amikor az erdő szinte napról napra új színt ölt. A nyári zöldet előbb aranysárga és narancs, majd vörös, bordó és barna árnyalatok váltják fel. A látvány mögött azonban nem egyszerűen az áll, hogy a levelek elszáradnak. Ősszel a fák szabályozott biokémiai folyamatokkal készülnek a télre: lebomlik a klorofill, előtűnnek a levelekben addig is jelen lévő karotinoidok, egyes fajok pedig új vörös pigmenteket, antociánokat kezdenek termelni. Hogy egy juhar lángoló vörös, egy nyír aranysárga, egy tölgy pedig bronzosbarna lesz-e, abban a fafaj mellett a napsütés, az éjszakai lehűlés és az adott ősz időjárása is szerepet játszik.
Októberben elég néhány nap különbséggel végigsétálni ugyanazon az erdei úton, és máris úgy tűnhet, mintha közben valaki átfestette volna a tájat. A még zöld tölgy mellett világítani kezd egy nyír koronája, néhány méterrel arrébb vörösbe fordul egy juhar, máshol pedig már rozsdabarna levelek borítják az avart. Az egyik fa szinte teljesen elengedte a lombját, a másik még csak az első színes leveleket mutatja. Az őszi erdő ezért nem egyszerűen elszíneződik, hanem fokozatosan átalakul: a fák lezárják az aktív növekedési időszakot, visszanyerik a levelekből mindazt, amit még érdemes megtartaniuk, közben pedig lassan előkészítik a lomb leválását.
A folyamat egyik kulcsszereplője a klorofill, amely nyáron szinte teljesen meghatározza a levelek színét. Ez a pigment alapvető a fotoszintézishez, vagyis ahhoz, hogy a növény a napfény energiáját felhasználva szerves anyagokat állítson elő. Tavasszal és nyáron a fa folyamatosan termeli és pótolja a klorofillt, ezért a zöld árnyalat hónapokon át uralkodó marad. Ősszel azonban a rövidülő nappalok és a hűvösebb idő hatására ez a rendszer fokozatosan lassulni kezd. A klorofill lebomlik, a fa pedig igyekszik visszanyerni belőle azokat az értékes tápanyagokat, amelyeket később még fel tud használni.
Ahogy a zöld pigment mennyisége csökken, egyre láthatóbbá válnak a karotinoidok. Ezek a sárga és narancssárga pigmentek nem ősszel jelennek meg először, hanem egész nyáron ott vannak a levélben, csak a klorofill erős zöldje elfedi őket. Ezért lesznek a nyírfák és több nyárfafaj levelei ősszel olyan tisztán aranysárgák. A fa ilyenkor nem egyik napról a másikra „kifesti” a lombját, hanem egyszerűen eltűnik az a zöld réteg, amely hónapokon át eltakarta a már meglévő színeket.
A vörös levelek története más. Sok fafaj ősszel kezd nagyobb mennyiségben antociánokat termelni. Ezek a vízoldékony pigmentek a rózsaszíntől a skarlátvörösön át egészen a mélybíborig különböző árnyalatokat hozhatnak létre. A juharok különösen látványos példái ennek: egyetlen koronában egyszerre jelenhetnek meg még zöld, már sárga, narancssárga és mélyvörös levelek. Az antociánok ráadásul nem pusztán a látvány kedvéért jelennek meg. A növényélettani kutatások szerint fényvédő szerepük is lehet, vagyis csökkenthetik a levélben még működő szövetek fényterhelését abban az időszakban, amikor a klorofill már bomlik, de a fa még továbbra is értékes anyagokat von vissza a levélből.
Ezért különösen látványos az az ősz, amikor a nappalok naposak, az éjszakák pedig már hűvösek, de még nem fagyosak. Napközben a levelek még képesek cukrokat előállítani, az alacsonyabb éjszakai hőmérséklet pedig lassíthatja ezek elszállítását. Egyes fajoknál ez kedvezhet az antociánok képződésének és intenzívebb vörös színeket eredményezhet. Ha viszont túl korán érkezik erős fagy, a folyamat hirtelen megszakadhat. A levelek gyorsabban megbarnulhatnak, sérülhetnek és hamarabb lehullhatnak, ezért nincs két teljesen egyforma ősz.
A fafajok közötti különbség legalább ennyire meghatározó. A juharok között sok olyan faj van, amely ősszel erőteljes vörös és narancsvörös árnyalatokat vesz fel, míg a nyírfák inkább világos sárgába fordulnak. A tölgyek gyakran hosszabb ideig tartják meg leveleiket, és a sárgás vagy vöröses színek után bronzos, rozsdás, majd mélybarna árnyalatok jelennek meg rajtuk. Egy vegyes erdő ezért különösen gazdag látványt ad, hiszen egymás mellett egyszerre dolgoznak különböző pigmentek és eltérő élettani ritmusok.
Még ugyanazon faj egyedei között sem feltétlenül egyforma az őszi szín. Számít a fa kora, a talaj állapota, a vízellátás, a korona megvilágítása és az is, hogy az adott levél mennyi napfényt kapott. Egy naposabb ágon erősebb lehet a vörösödés, míg az árnyékosabb részek hosszabb ideig őrizhetnek zöldebb vagy tompább árnyalatokat. Ez az oka annak is, hogy egyetlen fán belül egyszerre többféle színt látunk.
A barna szín már az öregedés későbbi szakaszához kapcsolódik. Itt nem egyetlen különleges pigment veszi át az uralmat, hanem a korábbi színezőanyagok fokozatosan lebomlanak, a levélszövetek szerkezete pedig egyre jobban átalakul. Ezért haladhat végig egy tölgyfalevél is több különböző árnyalaton: lehet előbb sárgászöld, később vöröses vagy bronzos, majd végül mélybarna. Az őszi lomb tehát nem egyik színből ugrik a másikba, hanem sok esetben egész színsoron halad keresztül.
Közben a fa nem egyszerűen „eldobja” a leveleit. Ősszel fokozatosan visszavonja belőlük azokat az anyagokat, amelyeket még érdemes megtartania. A klorofill lebomlása során felszabaduló egyes tápanyagok visszakerülnek a tartósabb növényi részekbe, ahol áttelelhetnek. Ezzel párhuzamosan a levélnyél tövénél kialakul egy leválási zóna, amely fokozatosan megszakítja a kapcsolatot az ág és a levél között. Mire egy erősebb szél leszakítja a levelet, a fa már jó ideje készült erre a pillanatra.
A lombhullásnak nagyon gyakorlati oka is van. Télen a hideg vagy fagyott talajból a gyökérzet jóval nehezebben vesz fel vizet, miközben a levelek továbbra is párologtatnának. Ha a fa megtartaná teljes nyári lombkoronáját, könnyen több vizet veszíthetne, mint amennyit pótolni képes. A rövid nappalok és az alacsonyabb hőmérséklet ráadásul a fotoszintézis lehetőségeit is erősen csökkentik. A lombhullás ezért nem gyengeség, hanem rendkívül hatékony túlélési stratégia: a fa megszabadul attól a felülettől, amely télen több vizet és energiát igényelne, mint amennyi hasznot hozna.
Az örökzöldek ezzel szemben más megoldást választottak. Tűleveleik vagy vastagabb, bőrszerű leveleik kisebb felületen párologtatnak, szerkezetük pedig jobban mérsékli a vízvesztést. Ez teszi lehetővé, hogy télen is megtartsák lombjuk jelentős részét. Az örökzöld elnevezés persze nem azt jelenti, hogy ezek a levelek soha nem hullanak le, csak nem egyszerre és nem olyan látványosan, mint a lombhullató fajoknál.
Ha közelről megnézünk egy októberi juharlevelet, szinte az egész folyamatot egyetlen apró felületen láthatjuk. Egy része még zöld, máshol már sárga, a széleken vörös vagy bordó foltok jelennek meg. Néhány nappal később ugyanaz a levél már teljesen más képet mutathat. Kicsiben ugyanaz történik rajta, mint az egész erdőben: az egyik pigment eltűnik, egy másik láthatóvá válik, egy harmadik pedig újonnan képződik.
Amit egy októberi erdei séta során egyszerűen csak színpompának látunk, az valójában a fák egyik legösszetettebb éves átállása. A vörös juhar, az aranyszínű nyír és a bronzos tölgy ugyanarra készül: a télre. Csak más pigmentekkel, más ütemben és más színek között jut el a nyugalmi időszakig.
Források: Harvard Forest; Arnold Arboretum of Harvard University
