Které stromy se na podzim barví jako první? A má na to vliv nadmořská výška?

Nezávislá skupina vědkyň a vědců z českých i zahraničních výzkumných institucí odpovídá na vaše dotazy. Některé odpovědi pak sdílí i na sociálních sítích Facebook, Instagram, Threads, Bluesky a zde na Médiu.

Děkujeme za dotaz a pojďme si ho rozebrat podrobněji, abychom zjistili, jaké vlivy hrají prim při načasovávání zbarvování listů stromů. Toto téma je až nečekaně komplexní, vezměme to tedy trochu zeširoka.

Na podzim stromy postupně snižují aktivitu svých listů, což vede k jejich zbarvení a následnému záměrnému odhození – tomuto procesu biologové říkají podzimní senescence, tj. stárnutí [1]. Tento proces, který je i velmi krásný, je přirozenou součástí životního cyklu stromů a keřů v mírném pásmu. Je reakcí na sezónní změny, jako je pokles teploty a zkracování délky dne, které rostlinám signalizují přechod do zimního klidového období.

Na podzim se v listech rozpadá zelené barvivo, kterému se říká chlorofyl [2]. Zároveň se rozkládá i celý systém fotosyntézy [3], který dovoluje listu využívat světlo k výrobě živin. Když se z listů začne ztrácet zelené barvivo, objeví se další barviva, která byla v listech skrytá už během léta nebo se teprve začnou vytvářet v průběhu opadávání listů. Proto se na podzim listy zbarvují do žlutých, oranžových, červených a hnědých odstínů.

Za jednotlivé barvy jsou zodpovědné jak barevné chemické látky z rodiny karotenoidů tvořící žluté a oranžové tóny, tak z rodiny antokyanů tvořící červené a purpurové odstíny [4], přesněji řečeno různé kombinace jednotlivých barevných sloučenin.

Karotenoidy (např. xantofyly vznikající při odbourávání chlorofylu) v listech bývají přítomny během celého roku, ale jejich barva je obvykle skryta pod zeleným chlorofylem. Naopak antokyany se obvykle vytvářejí až na podzim [4]. Jinak je tomu v případě odrůd, které mají během celého vegetačního období výrazně červenou nebo purpurovou barvu listů, například červený buk lesní nebo japonský javor – u nich jsou antokyany součástí listu i během jara a léta.

Karotenoidy [5] i antokyany [6] plní v listech ochrannou funkci – pomáhají chránit buňky listu před nadměrným slunečním zářením a poškozením. To je důležité zejména v době, kdy se stromy snaží přenést co nejvíce živin z listů, které ztrácejí schopnost fotosyntézy, do větví a kořenů [2], kde živiny uchovají přes zimu a využijí opět pro nový růst na jaře.

Aby strom přežil zimu v co nejlepším stavu, musí tento proces načasovat přesně [2] – příliš brzké opadávání by ho stálo cenné živiny, které už po opadu listů ani v dobrých podmínkách nevyrobí, zatímco příliš pozdní opad by mohl poškodit listy mrazem a strom by mohl přijít o významné množství živin, což by ho stálo hodně sil v dalším růstu na jaře.

Pro úplnost dodejme, že koloběh cyklu listu se uzavírá tím, že se listy, které opadnou, rozkládají a vracejí živiny do půdy. Tím podporují celý ekosystém, ve kterém stromy rostou. Tento cyklus obohacuje půdu a vytváří humus, který zadržuje vodu a poskytuje výživu stromům i jiným rostlinám v dalších vegetačních obdobích.

Proces opadání listů je tedy klíčový pro přežití opadavého stromu v mírném klimatickém pásmu, kde mu pomáhá připravit se na zimu. Jeho načasování je ovlivněno množstvím různých podmínek [1, 7–9], jako je nadmořská výška, zeměpisná šířka, teplota, délka dne a slunečního svitu nebo množství srážek.

Snižující se teploty a prodlužující se délka noci jsou hlavními signály k zahájení senescence [8, 10, 11]. Lze zobecnit, že společným jmenovatelem většiny zmíněných vlivů je právě klesající teplota, která je nižší s postupujícím podzimem dříve ve vyšších polohách, ať už ve vyšších nadmořských výškách, nebo vyšších zeměpisných šířkách (více na sever na naší severní polokouli).

Stromy v těchto oblastech čelí dřívějším podzimním podmínkám, což jim zkracuje vegetační období [11], a jejich listy se proto mohou zbarvovat dříve než v nižších polohách [12]. V nižších zeměpisných šířkách, směrem k rovníku, pak reagují stromy více na teplotu, zatímco směrem k pólu je hlavním signálem ke změně barvy právě zkracující se den [13].

Načasování tohoto procesu však není vždy předvídatelné, leckdy souvisí s nadmořskou výškou nebo polohou, avšak není to pravidlo, které by platilo vždy a všude stejně [7, 11]. Načasování se tedy může lišit i podle konkrétních zeměpisných a klimatických podmínek místa, kde strom roste [14]. Je také ovlivněno samotným druhem stromu či keře a jeho schopností přizpůsobit se různým podmínkám prostředí.

I jednotlivé druhy stromů se liší v tom, kdy na podzim začnou listy měnit barvu [4]. Javory, břízy nebo lísky obvykle mění barvu brzy, zatímco stromy s tvrdšími a odolnějšími listy, jako jsou duby, buky [12] nebo třeba cesmína přeslenitá, si svou zelenou barvu udržují déle a zbarvují se až později na podzim.

V rámci jednoho druhu však může zbarvení nastat různě brzy, závisí to na stanovišti jednotlivých stromů: na otevřených a chladnějších místech se mohou listy zbarvit dříve než v zastíněných a chráněných oblastech, a to i v rozmezí třeba 30 dnů [12].

Tyto rozdíly v načasování zbarvení listů různých druhů stromů vznikly během dlouhého vývoje rostlin. Dovolují stromům přizpůsobit se změnám v přírodě a co nejlépe využít zdroje, které jsou v mírném klimatickém pásmu sezónní a přes zimu nedostupné. V lesích tak vzniká pestrá podzimní paleta barev, která odráží strategie přežití různých druhů stromů a keřů.

Jelikož se jednotlivé faktory vzájemně ovlivňují a podzimní zbarvování listů je tak docela složitý jev, dosud neexistuje přesný model, který by dokázal určit, kdy přesně listy začnou měnit barvu [7].

Existují sice hrubé předpovědní mapy stavu zbarvování stromů v lesích (např. v USA [15]), avšak stále nejlepší způsob, jak pozorovat a případně i zachytit nejkrásnější podzimní momenty na fotoaparát, je spoléhat na pozorování vlastní či cizí – pravidelně kontrolovat stav lesa nebo konkrétních stromů v dané oblasti a vyčkat, kdy se v nich první barvy začnou objevovat.

Pro Zeptej se vědce odpovídal Martin

Mgr. Martin Konhefr, Ph.D., Ústav chemických procesů AV ČR, v. v. i.

Odbornou revizi poskytl Mgr. Tomáš Koubek, Ph.D., Katedra botaniky, Přírodovědecká fakulta Univerzity Karlovy

Odpověď editovali Luděk Vašta, Hedvika Šimková a Ing. Kristýna Lapčíková, Dr. sc. ETH Zürich, Ústav analytické chemie, VŠCHT Praha. (Při editaci tohoto textu byl využit ChatGPT.)

[1] https://doi.org/10.1093/treephys/tpaa058

[2] https://doi.org/10.1002/ajb2.1247

[3] https://doi.org/10.1093/jxb/erx322

[4] https://doi.org/10.1016/S0065-2296(02)37048-4

[5] https://doi.org/10.1134/S2079086421050078

[6] https://harvardforest.fas.harvard.edu/sites/default/files/leaves/2002_11_leaf_article.pdf

[7] https://doi.org/10.3354/cr032253

[8] https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2021.108770

[9] https://doi.org/10.1515/sg-2017-0004

[10] https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2013.01.036

[11] https://doi.org/10.3390/f14050885

[12] https://doi.org/10.3390/w12092610

[13] https://doi.org/10.1093/aob/mcv055

[14] https://doi.org/10.1016/j.tree.2007.09.006

[15] https://www.americanforests.org/fall-foliage-map/

Projekt Zeptej se vědce propojuje vědeckou a nevědeckou veřejnost. Máte-li na vědce nějaký dotaz, zeptejte se nás na webu nebo sociálních sítích Facebook, Twitter, Instagram či Bluesky. Líbí se vám naše příspěvky? Budeme rádi, když podpoříte naši činnost: darujme.cz/projekt/1209422