Khi ngày trở nên ngắn hơn và đêm trở nên mát mẻ hơn ở Boulder, Colorado, những chiếc lá màu xanh của mùa hè đang khoác trên mình những màu sắc sặc sỡ. Trên những cây dương lá đã đổi màu vàng óng như những đồng xu vàng. Trên Đại lộ Mapleton, những cây phong mang các sắc hoàng hôn màu cam và màu đỏ. Có rất nhiều câu chuyện kể về sự chuyển màu của mùa thu…
Một bé gái nói: "Em nghe nói lý do tại sao lá đổi màu qua các mùa là vì Chúa muốn thấy nhiều màu sắc khác nhau trên khắp thế giới để người có thể biết được hiện giờ đang là mùa nào."
Một phụ nữ cho biết: “Theo truyền thuyết, ba người đi săn và chú chó của họ đã đuổi theo Con Gấu lớn lên trời, giết nó và máu của con gấu đã nhỏ xuống lá cây, biến chúng thành màu đỏ.”
Ông Sutherland nói: "Mẹ tôi nói với tôi lý do là vì ban đêm khi mọi người đang ngủ các cô tiên xuất hiện và sơn chúng.”
Mặc dù chuyện kể về những cô tiên sơn những chiếc lá cây là một chuyện tưởng tượng đáng yêu, nhưng ông Dave Sutherland, một nhà tự nhiên học làm việc tại Công viên Boulder Mountain Parks nói rằng những lý giải mang tính khoa học về sự đổi màu của lá cũng gần thần kỳ như vậy.
Câu chuyện bắt đầu từ mùa hè, khi lá vẫn còn xanh nhờ có một loại chất sắc gọi là chất diệp lục. Chất này tiếp nhận ánh sáng mặc trời để tạo nên năng lượng cho quá trình quang hợp.
Ông Sutherland nói tiếp: "Khi chất diệp lục hấp thụ ánh sáng mặt trời, nó hút nước từ đất và khí các bon từ không khí và năng lượng từ ánh áng mặt trời và kết hợp chúng để tạo thành đường.”
Quá trình đó giúp cây trổ hoa và lớn lên. Khi ngày trở nên ngắn hơn vào mùa thu, lá ngưng tạo chất diệp lục, và theo ông Sutherland thì chúng hé mở một bí mật rực rỡ.
Ông Sutherland nói: “Lá xanh thực ra có màu vàng. Chỉ vì quí vị không nhìn thấy màu vàng. Sắc vàng luôn có ở trong lá cây, ẩn dưới vỏ bọc màu xanh. Chúng chỉ chờ đợi cơ hội để chất diệp lục bắt đầu ngưng hoạt động thì màu vàng bắt đầu tỏa sáng.”
Màu vàng phát xuất từ sắc tố gọi là carotinoids. Chất này khiến cà rốt có màu cam và lá cây dương mùa thu ngả vàng. Một số khoa học gia cho rằng lá vẫn tiếp tục tạo ra chất carotinoids sau khi chất diệp lục ngưng hoạt động, vì sắc vàng giúp chúng hấp thụ thêm một chút năng lượng mặt trời nữa. Và khi lá chuyển màu đỏ.. ông Sutherland nói rằng đó là một chất sắc khác có tên là anthocyanin.
Ông Sutherland nói tiếp: “Mọi người đều biết chất anthocyanin. Chất này khiến trái dâu có màu đỏ và trái mâm xôi có màu đen.”
Và lá cây phong màu đỏ. Nhưng không giống như carotinoids, lá cây không tạo ra màu sắc này vào mùa hè mà chỉ vào mùa thu. Vì vậy, trong nhiều thập niên qua, các nhà khoa học tin rằng chất anthocyanin tạo ra một màu sắc ngẫu nhiên, do đường đọng lại ở những chiếc lá thu đang sắp lìa cành.
Nhưng ông Bill Hoch, một khoa học gia về thảo mộc của trường đại học Tiểu bang Montana, ủng hộ giả thuyết cho rằng lá cây có mục đích khi tạo ra anthocyanin, giống như một loại “kem chống nắng” tự nhiên. Nói chuyện qua Skype, ông Hoch cho rằng một chiếc lá mùa thu mất khả năng tạo năng lượng từ quá trình quang phổ, chất sắc anthocyanin bảo vệ chiếc lá đó khỏi những tác nhân gây hại của ánh sáng mặt trời – đặc biệt là màu xanh lục của ánh sáng. Điều này giúp cơ chế tạo năng lượng của lá diễn ra đủ dài để đưa những chất dinh dưỡng cuối cùng, đặc biệt là khí ni tơ và phốt pho, vào trong rễ cây và cành cây.
Ông Hoch nói: “Chỉ là để phục hồi những chất dinh dưỡng đó vì những chiếc lá này sẽ rụng khá nhanh. Vì vậy chúng chỉ tìm cách bảo vệ quá trình quang phổ đủ lâu để dự trữ càng nhiều chất dinh dưỡng càng tốt.”
Ông Hoch nói thêm rằng chất carotinoids cũng có chức năng bảo vệ. Nhưng thay vì trở thành một loại kem chống nắng vào những ngày cuối cùng của chiếc lá sắp héo tàn, sắc màu vàng là một chất chống o xy hóa bảo vệ lá suốt cả chu trình sống.
Còn về lý do tại sao một số lá chuyển thành màu vàng và một số lại chuyển thành màu đỏ, ông Hoch nói rằng những cây phát triển tốt nhất khi có đầy đủ ánh sáng thường có màu sắc sặc sỡ hơn, vì vậy vào mùa thu chúng có thể sống được với sự bảo vệ của chất carotinoids vàng. Các cây sống trong bóng râm hay đất cằn cỗi thường có cơ chế tinh xảo hơn, cần được bảo vệ nhiều hơn, vì vậy lá của chúng tạo ra nhiều anthocyanin và trở nên sẫm màu hơn.
Vẫn còn nhiều điều mà các nhà khoa học muốn tìm hiểu về sự hoạt động của lá cây. Còn hiện tại, người dân ở Boulder và khắp bắc bán cầu chỉ cần chiêm ngưỡng sắc màu kỳ diệu của mùa thu.