Mỗi độ thu về, dân phượt ngắm lá lại, leaf-pepper như cách gọi trong tiếng Anh, lại lũ lượt trẩy đi những nơi như Colorado, Vermont, và Massachusetts để ngắm mùa thu đầy màu sắc. Từ bờ biển này qua bờ biển bên kia, những khu rừng xanh mướt chuyển dần qua sắc đỏ, vàng, và cam khi giao mùa. Bắt đúng thời điểm sẽ mang đến trải nghiệm tuyệt vời.
Nhưng tại sao cây cối lại có sự chuyển mình này, và chúng nhận định thời điểm bằng cách nào?
Những khu rừng khô phương bắc, cây cối và cây bụi trút lá khi thu về, gọi là cây rụng lá. Gồm những loài như cây dương (aspen), cây bông gòn (cottonwood), cây phong (maple), hay cây sồi. Ở thái cực còn lại là những cây không rụng lá, như thông, cây vân sam, cây tuyết tùng, cây linh sam, tạo thành nhóm cây lá kim, hay cây có tán hình nón. Cả hai loại cây này đều ít tiêu tốn năng lượng vào mùa đông, nhưng nhóm lá kim lại có biên pháp giúp chúng giữ lá không rụng, chẳng hạn như lá có lớp phủ để hạn chế mất nước.
Theo Adam Moore, chuyên viên dự báo khí tượng tại Cục Kiểm Lâm Bang Colorado, cây các loại bắt tín hiệu từ môi trường để biết khi nào thu qua đông tới. Đầu thu, thời tiết bắt đầu thay đổi: lạnh hơn, đêm thường hạnh khô, nhưng ít gió – ngày cũng ngắn lại. Nói chung thì, cây nhận ít ánh sáng mặt trời hơi để sản xuất chlorophyll trong lá, nên chúng phải “tiết kiệm” để ưu tiên sinh tồn trước.
Cây xanh hoạt động như một nhà máy,” Moore trao đổi với Live Science. “Chúng sản xuất oxy cho chúng ta, và năng lượng cho chính chúng. Thiếu ánh mặt trời, nhà máy phải đóng cửa.” Khi đông giá kéo tới, cây cối đã đi ngủ đông.
Chlorophyll là sắc tố phổ biến nhất mà cây xanh dùng để hấp thụ ánh sáng – lá xanh là vì chất này đã hấp thụ ánh sáng dương và đỏ, và trả về ánh sáng xanh. Ngoài ra cây cối còn có một loạt các sắc tố phụ khác. Khi chlorophyll trong lá bắt đầu ít đi thì các sắc tố khác hiện ra. Đó chính là khi chúng ta thấy cây đổi màu lá, Kristina Bezanson, chuyên gia về cây trồng tại Đại học Massachusetts Amherst cho hay.
Sắc đỏ và tía do những sắc tố phụ gọi là anthocyanins tạo ra, còn carotenoids và xanthophylls thì sản sinh màu cam và màu vàng. Trong một nhóm thực vật, như cây phong, các loài khác nhau sẽ tạo ra các màu khác nhau tùy vào sắc tố nào trội. Chẳng hạn dương đỏ sẽ ngả màu tím khi sang thu, còn dương đen thì ngả vàng.
Không chỉ tạo ra bức tranh màu sắc sặc sỡ cho cây cối, các sắc tố này còn có mục đích quan trọng khác.
“Nhớ rằng cây cối là các loài sinh vật tự dưỡng (autotrophs), tức là tự tổng hợp thực phẩm qua quá trình quang hợp, trong đó lá cây đóng vai trò là các nhà máy thực phẩm,” Bezanson nói. Các sắc tố khác nhau là để nhắm vào các bước sóng ánh sáng khác nhau, giúp cây thu nhiều năng lượng hơn trong quá trình quang hợp. Nhưng duy trì nhiều loại sắc tố là quá trình đắt đỏ, nên không phải cây nào cũng chọn chiến lược này. Tuy nhiên, cây nào làm vậy thì lại lớn nhanh.
Tuy việc chuyển thu là do môi trường kích động, việc tính toán thời gian đổi màu chủ yếu do gen quyết định. Trong một thí nghiệm, các nhà nghiên cứu phát hiện ra hàng ngàn loại gen thể hiện khác nhau trong thời kỳ đổi màu. Một số loài, như sourwood, bắt đầu đổi màu vào cuối hè, còn sồi thì rụng lá sau khi các cây khác đã trụi lá từ lâu. Các nhà khoa học lưu rằng thành viên một số loài sống ở vĩ độ giống nhau sẽ đổi màu cùng thời điểm, bất kể độ cao. Chứ không phải cứ cao hơn thì lạnh hơn và đổi màu sớm hơn.
Nhưng khi đông sang, cây rụng lá sẽ trơ trụi, để lại phía sau những cuống lá trông tựa những vết sẹo trên thân cây. Ngay cả khi đã trụi lá thì cây cối vẫn thực hiện những công tác môi sinh quan trọng. Chúng chắn gió và là nơi cư trú cho chim muông, lá rụng cung cấp dưỡng chất cho đất. “Lá rụng hàng năm giúp tạo thành một tấm thảm phủ lên đất, giữ ấm cho rễ trong mùa đông.” Bezanson chia sẻ.
