紅葉はなぜ赤や黄色になる？葉の色が変わるしくみ
秋になると葉が赤や黄色に変わるのは、葉に含まれる色素の種類や量が変化するためです。夏の葉を緑色に見せていた色素が減ると、もともとあった黄色が目立つようになります。一方、赤くなる葉では、新たに赤い色素がつくられます。この違いが、秋の木々にさまざまな色が生まれる理由です。
葉が緑色に見えるのはなぜ？
春から夏にかけて、多くの木の葉は緑色をしています。これは、葉の中に「クロロフィル（葉緑素）」という緑色の色素が多く含まれているからです。
クロロフィルは、太陽の光を使って植物が栄養をつくる「光合成」に役立っています。光のうち赤や青に近い色を吸収し、緑色の光が比較的多く目に届くため、葉が緑色に見えます。
葉には、クロロフィルのほかにも黄色やだいだい色の色素があります。ただし、夏は緑色が強いため、それらの色はあまり目立ちません。
秋になると緑色が薄くなる理由
秋が深まると、昼の時間が短くなり、気温も下がってきます。季節の変化に合わせて、多くの落葉樹では葉の働きが変わり、新しいクロロフィルがつくられにくくなります。
それまであったクロロフィルも少しずつ分解され、葉の緑色が薄くなります。葉の中では、利用できる栄養分の一部を枝や幹などへ戻す動きも進みます。
こうして緑色が弱まると、黄色の色素が目立ったり、赤い色素の働きで色づいたりします。
葉が黄色くなるのはカロテノイドのため
黄色い葉の色には、「カロテノイド」という色素の仲間が関係しています。これは秋になって突然現れるものではなく、緑色の葉にも初めから含まれています。
クロロフィルが分解されて緑色が減ると、残っていたカロテノイドの黄色やだいだい色が見えやすくなります。イチョウの葉が秋に鮮やかな黄色になるのは、このしくみの代表的な例です。
つまり黄葉は、緑色の下に隠れていた色が表に出てくる変化と考えると分かりやすいでしょう。
赤くなる葉ではアントシアニンがつくられる
モミジなど赤く色づく葉では、クロロフィルが減るのとともに、「アントシアニン」という赤い色素が多くつくられます。この色素が葉にたまることで、赤色や赤紫色に見えるようになります。
アントシアニンは、葉にある糖などを材料にしてつくられます。黄色の色素がもともと葉に含まれているのに対し、赤い色素は秋に新しくつくられることが多い点が大きな違いです。
森林総合研究所の研究では、ハウチワカエデの赤い色素は、葉が枝から離れるための組織が発達する前からつくられていました。赤くなることと葉が落ちる準備は、必ずしも同じ順番で進むわけではありません。
赤・黄・緑が一枚の葉に混ざることもある
葉の色は、緑から黄色、赤へと必ず同じ順番で変わるわけではありません。色素の減り方や、赤い色素がつくられる場所によって、緑色と赤色が重なったり、黄色い部分と赤い部分が並んだりします。
例えば、カエデの仲間には鮮やかに赤くなるものがあり、イチョウは黄色が目立ちます。カキの葉などは、緑・赤・黄が一枚の葉に入り混じることもあります。木の種類や葉の状態によって、秋の色合いは異なります。
日当たりや夜の冷え込みも色づきに関係する
紅葉の鮮やかさは、日照や気温などの影響も受けます。赤い色素がつくられる葉では、日中に十分な光が当たり、夜が冷えると、赤色が目立ちやすくなる場合があります。
一方、曇りや雨の日が多く、日照が少ない秋には、赤い色が弱くなることもあります。強い霜や乾燥などで葉が傷むと、鮮やかに色づく前に茶色くなる場合もあります。
ただし、夜が寒ければ必ず真っ赤になるというわけではありません。木の種類、光、温度、水分などが重なって、その年の色づき方が決まります。
紅葉の時期が地域によって違うのはなぜ？
秋の気温が下がる時期は、地域や標高によって違います。そのため、同じ種類の木でも、山の上とふもと、北の地域と南の地域では、色づく時期がずれることがあります。
長野地方気象台は、標高の高い場所から紅葉の便りが届き始めることや、気温の低下が紅葉の進み方に関係すると説明しています。気象庁では、イチョウの黄葉やカエデの紅葉を、季節の変化を表すものとして観測しています。
同じ木でも日なたと日陰で色づき方が違うことがあります。秋の景色にいろいろな色が見えるのは、木の種類だけでなく、それぞれの葉が受ける環境も異なるためです。