Setiap musim gugur, daun pohon gugur mengalami perubahan warna dramatis sebelum kehilangan warna baru mereka, memudar menjadi coklat dan sekarat. Prosesnya bisa memakan waktu berminggu-minggu, tetapi Owen Reiser, seorang mahasiswa matematika dan biologi di Southern Illinois University Edwardsville, ingin melihat dedaunan berubah dalam hitungan detik. “Saya mengambil kelas biologi lapangan dan kami belajar tentang pohon gugur, ” katanya. “Saya sudah masuk ke fotografi satwa liar dan selang waktu untuk sementara waktu, dan saya tidak bisa menemukan selang waktu perubahan warna daun, jadi saya hanya melakukannya untuk itu.”
Selama enam minggu, Reiser mengambil lebih dari 6.000 foto close-up daun di studio selang waktu buatannya, yang mencakup lensa makro dan kamera yang dibelinya di eBay, lampu LED $ 10 dan baterai yang memungkinkan kamera untuk terus berjalan. "Ini [pada dasarnya] sebuah kotak kardus dan seikat lakban, tapi itu menyelesaikan pekerjaan, " katanya.
Reiser mengumpulkan daun-daun dari delapan pohon berganti daun, spesies seperti sassafras dan maple gula yang menumpahkan dedaunan mereka setiap tahun, dan mengambil foto masing-masing setiap 30 hingga 60 detik selama tiga hari. Dengan menyatukan ribuan gambar menjadi satu video, ia mengungkapkan adegan perubahan dedaunan yang jauh lebih hidup daripada foto musim gugur yang khas. Dalam video time-lapse, warna merembes melalui setiap daun seperti pewarna yang menyebar melalui kain, mengungkapkan kerja bagian dalam dinamis dari tanaman saat mereka berubah.
David Lee, profesor emeritus dalam ilmu biologi di Florida International University dan penulis Nature's Palette: The Science of Plant Color , mengatakan dia belum pernah melihat video seperti Reiser sebelumnya. "Warna bahkan pada daun individu bervariasi secara dramatis, dan ini menunjukkan perubahan dari waktu ke waktu."
Meskipun popularitas dedaunan musim gugur, ilmu di balik daun berubah tidak banyak diketahui. "Setiap musim gugur, orang-orang menulis tentang perubahan warna, dan biasanya artikel itu penuh dengan semua jenis kesalahan, " kata Lee. Salah satu kesalahpahaman terbesar adalah bahwa daun merah dan kuning berubah dengan cara yang sama, ketika mereka benar-benar menjalani proses yang sama sekali berbeda.
Daun kuning tanaman seperti witch hazel mengikuti penjelasan buku teks tradisional untuk perubahan warna: Kerusakan pigmen fotosintesis hijau yang disebut klorofil memaparkan pigmen kuning, atau karotenoid, bersembunyi di bawahnya. (Karotenoid adalah jenis pigmen yang sama yang memberi warna berbeda pada labu dan wortel.) Saat daun terus menguap, mereka menghasilkan tanin dan berubah warna menjadi coklat.
Dilihat melalui mikroskop, klorofil terkonsentrasi dalam kehidupan tanaman dalam struktur yang disebut kloroplas. (Kristian Peters - Fabelfroh via Wikicommons di bawah CC BY-SA 3.0) Di sisi lain, sebagian besar nada merah, seperti yang ada di pohon ek merah, berasal dari pigmen yang disebut anthocyanin yang diproduksi saat daun mati. "Orang-orang berpendapat bahwa warna merah adalah [juga] membuka kedok dari jatuhnya klorofil, dan itu benar-benar salah, " kata Lee. "Warna merah sebenarnya dibuat ketika klorofil mulai rusak — ada sintesis dari pigmen-pigmen itu, jadi itu hal yang sangat berbeda."
Meskipun para ilmuwan tahu bagaimana pigmen merah dibuat, mereka masih tidak yakin mengapa. Menurut Lee, ada dua hipotesis dominan. Ahli biologi evolusi William Hamilton menyarankan bahwa warna digunakan untuk melindungi tanaman dari herbivora, karena rona merah mungkin menipu serangga untuk berpikir bahwa daun beracun atau tidak sehat, mencegah serangga memakannya atau meletakkan telurnya di sana.
Namun, kepercayaan dominan yang dipopulerkan oleh ahli hortikultura Bill Hoch adalah bahwa pigmen merah menawarkan perlindungan foto ketika daun rentan, terutama dalam cahaya terang dan suhu rendah ketika tanaman tidak berfotosintesis seefisien mungkin. Antosianin membantu melindungi daun dengan menyerap cahaya berlebih pada panjang gelombang yang tidak digunakan untuk fotosintesis, seperti bagian hijau dari spektrum yang terlihat. Mereka juga bertindak sebagai antioksidan, melindungi daun dari produk sampingan beracun yang dibuat ketika klorofil rusak selama penuaan.
Sintesis antosianin juga dapat menjelaskan mengapa bercak warna yang berkembang pesat dalam selang waktu Reiser tidak seragam, karena suhu dan paparan cahaya dapat bervariasi secara drastis di permukaan daun, mungkin memengaruhi produksi lokal pigmen.
Tetapi mengapa sebuah tanaman harus melalui kesulitan evolusi melindungi daun yang ditakdirkan untuk mati? "Keuntungan bagi tanaman adalah bahwa daun yang mogok dapat lebih efisien menghilangkan nitrogen dari protein yang mogok, dan mengangkut nitrogen kembali ke tanaman, baik di tungkai besar atau bahkan dalam sistem akar, " Lee kata. Nitrogen adalah nutrisi penting untuk fotosintesis dan pertumbuhan, jadi mengembalikan sebanyak mungkin ke pohon sebelum daun jatuh membantu memastikan bahwa tanaman tersebut memiliki persediaan yang baik untuk siklus tahun depan.
Sementara ilmu tentang perubahan warna masih diselimuti misteri, Lee berpikir itu akan terus memikat para peneliti dan pengamat yang ingin tahu untuk banyak kolom yang akan datang. "Ini seperti panda kita. Itu adalah hal yang benar-benar menarik banyak perhatian bagi dunia tumbuhan dibandingkan dengan dunia hewan, ”katanya. “Warna aneh adalah sesuatu yang kita semua perhatikan.” Dengan karya seperti video Reiser, kita sekarang dapat memeriksa daun yang berubah dengan perspektif baru, membawa pertanyaan baru ke dalam fokus dan memperbesar teka-teki palet alam yang terus berkembang.
