Cada otoño, las hojas de los árboles de hoja caduca experimentan un cambio de color dramático antes de perder sus nuevos tonos, desvaneciéndose a marrón y muriendo. El proceso puede llevar semanas, pero Owen Reiser, un estudiante de matemáticas y biología de la Universidad de Southern Illinois Edwardsville, quería ver las hojas cambiar en cuestión de segundos. "Estaba tomando una clase de biología de campo y estábamos aprendiendo sobre los árboles de hoja caduca", dice. "Llevo un tiempo metiéndome en la fotografía de vida silvestre y en el lapso de tiempo, y no pude encontrar un lapso de tiempo de hojas que cambiaran de color, así que lo hice".
En el transcurso de seis semanas, Reiser tomó más de 6, 000 fotografías de primer plano de hojas en su estudio casero de lapso de tiempo, que incluye una lente macro y una cámara que compró en eBay, una luz LED de $ 10 y una batería que permite la cámara correr continuamente "Es [básicamente] una caja de cartón y un montón de cinta adhesiva, pero hace el trabajo", dice.
Reiser recolectó hojas de ocho árboles caducifolios diferentes, especies como sasafrás y arce azucarero que arrojan su follaje anualmente, y tomó una fotografía de cada uno cada 30 a 60 segundos durante hasta tres días. Al unir miles de imágenes en un solo video, reveló una escena de hojas cambiantes que está mucho más viva que una instantánea típica de otoño. En el video de lapso de tiempo, el color se filtra a través de cada hoja como un tinte que se extiende a través de la tela, revelando el funcionamiento interno dinámico de las plantas a medida que se transforman.
David Lee, profesor emérito de ciencias biológicas en la Universidad Internacional de Florida y autor de Nature's Palette: The Science of Plant Color , dice que nunca antes había visto un video como el de Reiser. "El color incluso en una hoja individual varía drásticamente, y esto muestra ese cambio con el tiempo".
A pesar de la popularidad del follaje de otoño, la ciencia detrás de las hojas cambiantes no es ampliamente conocida. "Cada otoño, la gente escribe sobre el cambio de color, y generalmente los artículos están llenos de todo tipo de errores", dice Lee. Una de las mayores ideas erróneas es que las hojas rojas y amarillas cambian de la misma manera, cuando en realidad se someten a procesos completamente diferentes.
Las hojas amarillas de las plantas como el hamamelis siguen una explicación tradicional de los libros de texto para el cambio de color: la descomposición de los pigmentos fotosintéticos verdes llamados clorofilas expone los pigmentos amarillos, o carotenoides, que se esconden debajo. (Los carotenoides son el mismo tipo de pigmento que le da a las calabazas y zanahorias sus distintos tonos). A medida que las hojas continúan consumiéndose, producen taninos y se vuelven marrones.
Visto a través de un microscopio, la clorofila se concentra dentro de la vida vegetal en estructuras llamadas cloroplastos. (Kristian Peters - Fabelfroh a través de Wikicommons bajo CC BY-SA 3.0) Por otro lado, la mayoría de los tonos rojos, como los de los robles rojos, provienen de un pigmento llamado antocianina que se produce a medida que la hoja muere. "La gente argumenta que el color rojo es [también] un desenmascaramiento de la descomposición de la clorofila, y eso simplemente está mal", dice Lee. "El color rojo en realidad se produce cuando la clorofila está comenzando a descomponerse; hay una síntesis de esos pigmentos, por lo que es algo muy diferente".
Aunque los científicos saben cómo se crean los pigmentos rojos, todavía no están seguros de por qué. Según Lee, hay dos hipótesis dominantes. El biólogo evolutivo William Hamilton sugirió que el color se usa para proteger a las plantas de la herbivoría, ya que los tonos rojos pueden engañar a los insectos para que piensen que una hoja es tóxica o no saludable, lo que desalienta a los insectos a alimentarse de ella o poner sus huevos allí.
Sin embargo, la creencia dominante popularizada por el horticultor Bill Hoch es que los pigmentos rojos ofrecen protección fotográfica cuando la hoja es vulnerable, especialmente en condiciones de luz brillante y bajas temperaturas cuando las plantas no realizan la fotosíntesis tan eficientemente. Las antocianinas ayudan a proteger la hoja al absorber el exceso de luz en longitudes de onda que no se usan para la fotosíntesis, como la parte verde del espectro visible. También actúan como antioxidantes, protegiendo la hoja de los subproductos tóxicos que se producen cuando la clorofila se descompone durante el envejecimiento.
La síntesis de antocianinas también podría explicar por qué las manchas de color que se expanden rápidamente en el lapso de tiempo de Reiser no son uniformes, ya que la temperatura y la exposición a la luz pueden variar drásticamente sobre la superficie de una hoja, lo que posiblemente afecte la producción local del pigmento.
Pero, ¿por qué una planta pasaría por el problema evolutivo de proteger una hoja destinada a morir? "La ventaja para la planta es que las hojas que se descomponen pueden eliminar de manera más eficiente el nitrógeno de las proteínas que se descomponen, y transportar el nitrógeno de regreso a la planta, ya sea en las ramas grandes o incluso en el sistema de raíces", Lee dice. El nitrógeno es un nutriente esencial para la fotosíntesis y el crecimiento, por lo que devolver la mayor cantidad posible al árbol antes de que una hoja caiga ayuda a garantizar que la planta esté bien abastecida para el ciclo del próximo año.
Si bien la ciencia del cambio de color aún está envuelta en el misterio, Lee cree que seguirá fascinando tanto a los investigadores como a los observadores curiosos por muchos otoños por venir. “Es como nuestro panda. Es lo que realmente llama mucho la atención para el mundo vegetal en comparación con el mundo animal ", dice. "Un color extraño es algo que todos notamos". Con trabajos como el video de Reiser, ahora podemos examinar las hojas cambiantes con una nueva perspectiva, enfocando nuevas preguntas y magnificando el rompecabezas de la paleta en constante evolución de la naturaleza.
