Oct.14th, 2021
木々が紅葉する理由
秋の風物詩といえば木の葉が鮮やかな色に変わる紅葉です。なぜ木が葉の色を変えるのかは木の「冬支度」であると考えられています。
まず、紅葉していない葉が緑色に見えるのは光合成に使用される葉緑素であるクロロフィルが含まれるからです。春から夏にかけては葉は日光を浴びて活発に光合成を行って栄養分を作ります。秋から冬にかけては気温が下がり、日の光も弱まるので光合成の効率が悪くなってしまいますが、そうなると光合成によって得られる栄養分が過酷な冬に葉を維持するために必要なエネルギーに見合わなくなるために葉を維持することをあきらめて葉を落とします。この時、葉を落とす準備として木が行うのが「紅葉」です。ちなみに葉を落とさない常緑樹は葉を小さくしたり、厚くしたりすることで冬を耐えます。
「紅葉」の過程では葉に含まれていた光合成のためのクロロフィルが分解され、葉に含まれていた栄養分は葉を落とす前に幹に回収されます。この過程は「葉の老化」と呼ばれることがあります。
一般には「紅葉」とひとくくりにされることが多いですが、葉が変わる色によって「黄葉」、「褐葉」、「紅葉」に分けることができ、それぞれ葉の中に含まれる異なる色素によって発色します。
黄葉の黄色は黄色い色素であるカロテノイドに由来します。カロテノイドは若葉の時から葉の中に存在しますが、クロロフィルの緑色に隠れて黄色くは見えません。しかし、クロロフィルが減っていくと緑色が薄まって葉は黄色に変わっていきます。
木の種類によってはクロロフィルが減っていく中で酸化によって作られるフロバフェンという褐色の色素が蓄積されることによって褐葉が起こります。
紅葉する葉にもカロテノイドは含まれますが、赤い色素であるアントシアニンがあることによって葉は黄色ではなく赤くなります。カロテノイドとは違ってアントシアンは春から夏にかけては葉の中には存在せず、紅葉する時に新たに作られます。紅葉する葉はクロロフィルが徐々に減って黄色っぽくなりますが、アントシアンが増えていくと赤色に変わっていきます。なぜアントシアニンが作られて木が紅葉するのかについては諸説ありますが、クロロフィルを分解していく中で過剰になる光から葉を守る働きがあると考えられています。
紅葉、黄葉、褐葉は気温や日照など様々な自然現象が複雑に絡み合って起こるため、同じ種類の木でも異なる色合いになることもあり、紅葉、黄葉、褐葉と明確に区別できないこともあります。
紅葉の観測
桜の開花発表が最もよく知られていますが、気象庁によって行われている生物季節観測は様々な植物が対象となっており、その中にはイチョウとカエデの黄葉・紅葉も含まれています。
気象庁の「生物季節観測指針」では“目視によって、対象とする植物を全体として眺めたときに、その葉の色の大部分が紅（黄）色系統の色に変り、緑色系統の色がほとんど認められなくなった最初の日を、その植物の紅（黄）葉日とする。”としています。観測は桜と同様に各地にあるイチョウとカエデの標本木を観察することで行われており、毎年の黄葉日・紅葉日が記録されています。
標本木は北は北海道から南は鹿児島までイチョウは45か所、カエデは48か所あります。なお、北海道には複数個所あり、標本木がない県もあります。カエデの標本木は基本的にはイロハカエデですが、イロハカエデが生育しない北海道ではイタヤカエデやオオモミジ、ヤマモミジによって観測されています。
標本木は“原則として気象官署の構内に１本の観測用の正標本木を定め、この１本を対象に観測を行う。”としています。ただし、“構内に標本木（正・副）を植栽できないとき、又は標本木として植栽してある植物が観測に適さないときには、気象官署の付近の公園等にある植物を標本木に選定し、それについて観測を行う。”ともしているので、標本木は気象台にあるとは限りません。東京では桜の標本木は靖国神社の境内にあることがよく知られていますが、イチョウとカエデの標本木はその近くの北の丸公園にあります。ちなみに北の丸公園には2020年に移転した「東京」の気象観測地点となる施設もあります。なお、標本木は変更されることもあり、東京のカエデの標本木は2017年までは東京管区気象台があった大手町の旧気象庁本庁舎の敷地内、イチョウの標本木は2019年まではその近くの清麻呂公園にありました。
イチョウとカエデは黄葉・紅葉に加えて落葉も観測されていて、「生物季節観測指針」では“目視によって、対象とする落葉樹の葉の約80％が落葉した最初の日を、その落葉樹の落葉日とする。”としています。
