Každý podzim se listy téměř poloviny druhů stromů a keřů v Severní Americe zbarví dočervena, zatímco v Evropě se ve stejnou dobu mění listí mnohem častěji dožluta a dohněda. Vědci tuto záhadu řeší už 150 roků, nyní se ji pokouší zodpovědět výzkum, podle nějž americké porosty produkují více červeného pigmentu, aby se chránily před ostrým světlem v citlivém podzimním období.
„Botanici o této otázce přemýšleli už dlouho, ale věrohodnou odpověď jsme dostali až v roce 2019,“ popsala bioložka Susanne Rennerová z Mnichovské univerzity v časopisu Science.
Vůbec první článek, který tuto otázku položil, napsal už roku 1881 botanik Thomas Meehan, který se z Velké Británie přestěhoval do americké Filadelfie.
Už dokonce on přišel s hypotézou, proč listy mohou na druhém břehu Atlantiku změnit barvu na červenou: „Listy mohou zčervenat snad pod vlivem amerického světla a evropské druhy se po mnoha generacích mohou tomuto světlu přizpůsobit – a pak ukázat své americké barvy,“ popsal již před 150 lety. Nebyl tehdy ale ještě schopný kvůli omezením tehdejší vědy přijít s důkazy.
Rennerová provedla řadu experimentů, které by mohly na tento fenomén vrhnout nové světlo. Zkoumala stovky druhů z celé severní polokoule; podle ní se během podzimu dostává ke stromům rostoucím v určité zeměpisné šířce na východě Severní Ameriky výrazně více slunečního záření než k jejich evropským protějškům rostoucím ve stejné zeměpisné šířce.
Barvy z nebes
Roku 2019 Rennerová se svým spolupracovníkem Constantinem Zohnerem přišli na to, že severoamerické stromy, pokud jsou pěstovány ve společné zahradě s evropskými druhy, reagují na podzimní kratší dny odlišně. I když se jejich pokusy původně nezaměřovaly na podzimní barvy, Rennerová a Zohner zaznamenali a vyčíslili rozdílné procento amerických a evropských druhů, které produkují listové antokyany – tedy pigmenty zodpovědné právě za červené nebo fialové listy.
„Chtěli jsme zjistit, jestli příbuzné druhy mají stejné podzimní zbarvení – nebo jestli severoamerické druhy produkují antokyany, zatímco jejich evropští příbuzní ne,“ uvedla Rennerová. Ukázalo se, že druhý případ je častější. Vyšší procento severoamerických stromů produkovalo antokyany, tedy červené nebo purpurové barvy.
„Antokyany absorbují vlnové délky v širokém rozsahu slunečního spektra, až po červenou barvu,“ popsala Rennerová s tím, že to jim umožňuje fungovat jako ochrana před slunečním světlem. „Ochrana před ostrým světlem je důležitá právě v tomto citlivém období, kdy stárnoucí listy ničí svůj fotosyntetický aparát.“
Americká rudá
K tomu, že stromy a keře ukazují „své americké barvy“, mohou přispívat ještě dva další faktory. Prvním je načasování odbourávání chlorofylu, což je klíčový krok při stárnutí listů neboli stárnutí rostlin.
Pokusy ale odhalily, že americké porosty odbourávají chlorofyl zhruba o devět dní dříve než evropské druhy, což má za následek vrozeně kratší dobu vegetace. Vysvětlení, proč se chování stromů na obou kontinentech liší, pravděpodobně spočívá v drsnějším a méně předvídatelném klimatu v Severní Americe ve srovnání s Evropou. Bez ohledu na evoluční vysvětlení znamená relativně časný nástup stárnutí vysoké riziko poškození světlem během světlých dnů v září a říjnu, zejména při poklesu nočních teplot.
Druhým faktorem je špatná půda, poznamenává Rennerová. Podle ní se však v příběhu červených listů objevuje i další nečekaný evoluční zvrat.
„Nová studie, která nedávno vyšla, ukazuje, že žádný z druhů, které žijí v symbióze s bakteriemi vázajícími dusík – jako jsou luštěniny, topoly, bavlníky a olše – nemá na podzim listy červené jako antokyan,“ uvedla Rennerová. „Když je dusík snadno dostupný od symbiontů vázajících dusík, tak výhody ochrany před světlem zřejmě nepřeváží náklady na antokyan.“
Barvy klimatických změn
Mnoho vědců řeší, jaká bude budoucnost podzimního zbarvení listů v podmínkách klimatických změn. Zdá se, že teplejší podzim udržuje listy déle zelené.
Současné modely předpovídají, že do konce 21. století se podzimní barvy objeví o jeden až tři týdny později než nyní. Podle Rennerové to ale není vůbec jasné. Její modely totiž naznačují, že se může stát něco jiného: listí stromů totiž začíná zelenat kvůli klimatickým změnám dříve, a proto by pak mohlo na podzim barvu ztrácet dříve. V roce 2080 by tedy podle její studie podzimní barvy ve středoevropských lesích mohly přicházet jenom o tři až šest dní později než nyní.
