اخبار

مقاله ای پاییزی از حمید رقمی/ برگ ریزان و کلکسیونی از رنگ ها

بسپار/ایران پلیمر درختان به لحاظ نوع و فرم برگ ها معمولاً به دو گروه پهن برگ ها و سوزنی برگ ها طبقه بندی می شوند.
درختان سوزنی برگ ریزش (و رویش) برگ هایشان به تدریج صورت می گیردو در تمام فصول سال سبز رنگ هستند. درختان پهن برگ که به درختان برگریز نیز معروفند، در پاییز خزان شده و برگ‌هایشان را از دست می دهند. این ازدست دادن برگ ها در درختان  پهن برگ خود داستانی ست  از مرگ و زندگی، زیرا که (فقط) از این طریق  سرمای زمسان را تاب می آورند. پروسه ” برگ ریزان ” در این نوع درختان، در مسیر معکوس رویش، یعنی آب رسانی و انتقال مواد از ریشه به برگ ها وسایر اجزاء خارج از خاک رخ می هد، بدین ترتیب که با انتقال کلروفیل و سایر مواد مفید وقابل استفاده مجدد، از شاخ وبرگ به ریشه شروع شده و با تغییر رنگ برگ ها  از سبز به رنگ های زرد، نارنجی و قرمز ادامه  می یابد. مرحله بعدی و نهائی از این پروسه،  سقوط برگ ها به کمک یک نسیم کوچک می باشد، برگ هائی که نقطه اتصال دمبرگ آنها به ساقه عملاً مسدود شده است. با این فرایند، ادامه حیات گیاه عملاً امکان پذیر می گردد، زیرا که در غیر اینصورت شاخ و برگ درختان بخش بزرگی از آب جذب شده ازطریق  ریشه را با تبخیر از دست می دهندو ازآنجائیکه در فصول سرد، ریشه کمترین میزان آب از زمینِ بعضاً یخ زده را جذب می کند و این آبِ حد اقلی نیز از طریق برگ ها تبخیرشده و هدر برود، دیگر شانسی برای زنده ماندن گیاه وجود نخواهد داشت .
این ماجرا در درختان بلوط و راش (کمی)  به گونه ای دیگر است. دراین درختان که برگ های خود را با رنگ قهوه ای تا اوایل بهار حفظ می کنند، بجای  مسدود شدن نقطه اتصال دمبرگ به ساقه از روشی دیگر سود می برند ، بدین ترتیب که در نقاط مذکور سلول هائی رشد می کنند که یک بافت جدا کننده مشابه ” چوب پنبه ” بین نقطه اتصال گیاه به دمبرگ ،ایجاد کرده و مجاری انتقال آب یا ” سیستم لوله کشی” و آبرسانی از ساقه به برگ ها را( نسبتاً) بلوکه  می کنند. دراین نوع درختان برای سقوط برگ ها از درخت ، بادهای نسبتاً تند و پرقدرت بهار به کمک آمده و برگ ها را از ساقه قطع می کنند.
گياهان ‌پائيزرا چگونه شناسائي ‌مي‌كنند؟
هوا كه كمي خنك مي شود و ساعات روشنِ روز كم مي شود، “آنتن”هاي جذب و ضبط نور يعني كلروفيل ها، كارتينوئيدها و گزانتوفيل ها آرام آرام بلامصرف مي شوند. در این شرایط فتوسنتز نه تنها متوقف می گردد، بلکه “فتوسنتز معكوس” رخ می دهد، بدین ترتیب که از میان رنگزا های ذکرشده ،كلروفيل ها- به لحاظ ساختار شيميائي كم ثبات تر- به كمك آنزيم هائی تجزيه مي شوند. در اين پروسه ماگنزیم (منيزيم !) موجود در مركز كلروفيل، به ريشه گياه ” عودت” داده شده و در آنجا براي بهار سال بعد ذخيره مي گردد. آنچه كه در برگها باقي مي ماند ،گزانتوفيل ها و كارتينوئيد ها و کم و بیش رنگزاهای گروه آنتوسیان ها هستند که در همه رنگ ها هستند، بجز سبز!
رنگِ ‌برگ‌ها
برگ ها معمولاً سبز هستند ،از سبز روشن تا سبز تيره و ماده رنگزای  غالب در آنها از نوع كلروفيل است. نوع یا فام رنگِ سبزي که مشاهده می شود ، به ميزان وجود ساير مواد رنگزاي درون برگ ها بستگي دارد. قرمز ها كه زياد شود، سبزِ تيره تر مشاهده مي شود، زرد ها اگر زياد باشند، در آن صورت سبز روشن رويت خواهد شد، و زماني كه هيچ يك از مواد رنگزای ذكر شده موجود نبا شد ،در اين حالت برگ ها بيرنگ (سفيد )هستند.
برگ های همیشه سفید رنگ
در درختان و سایر گیاهان با برگ های سفید رنگ، “كارخانه”فتوسنتزدر قسمت هاي برگي گياه يا كار نمي كند و يا ناقص كارمي كند و لذا بخش مهمی رنگزا ها، يعني كلروفيل (ها) و گزانتوفيل ها نیز وجود ندارند که نتيجه آن “بی رنگی” (یا سفیدی) برگها می باشد.
برگ های  همیشه قرمز رنگ
برخي از گياهان برگهايشان هميشه قرمز است، حتي در فصول”غير پائيزي”، اين رنگ قرمز از وجود سيانيدين ناشي مي شود. در اين گونه گياهان مقدار بالاي سيانيدين با رنگ قرمز، كلروفيلِ (سبز) را كه مسئوليت فتوسنتز را نیز بر عهده دارد و به مقدار كافي نيز موجود است، تحت الشعاع قرار می دهد.
آيا ” رنگ های پائیزی”در پائيز ساخته مي شوند ؟
بخش هاي سبز گياهان- عمدتاً برگ ها –  مجموعه اي از مواد رنگ دهنده را درون خود جاي داده اند که در طول رویش گیاه ساخته شده اند. این رنگ ها البته در فصل های رویش، با توجه به دومینانس کلروفیل (سبزرنگ) دیده نمی شوند. با این توصیف باید گفت که رنگ ها به عنوان کلکسیونی از مواد شيميائي متعدد(و متنوع) به هيچ وجه در پائيز ساخته نمي شوند، آن ها به مرور وتا قبل از رسیدن پائیز، درون گياه به مرور توليد شده ودر همان گياه جا خوش کرده اند. هر چه به پائیز نزدیک تر می شویم، به همان نسبت ” از ساخت و ساز” درون گیاهان نیز کاسته شده و این پدیده ، مواد رنگ دهنده را نیز شامل می شود. کلروفیل به مرور و با شروعِ فصل پائیز تجزیه و  با  نقل مکان اجزاء آن از برگ ها به ریشه، در آنجا  برای زنده شدن و رشد مجدد در سال آینده ذخیره می شود. اکنون و با توجه به تجزیه و فقدان رنگ سبز ناشی ازکلروفیل، سایر رنگ های قبلاً ساخته شده در گیاه فرصت عرض اندام پیدا می کنند ، بخصوص زردها و نارنجی ها ( گزانتوفیل ها و کارتینوئید ها) که یکی پس از دیگری، نمایان می شوند .
چهارگروه  مواد رنگ زا ی درون  برگ ها

1-  سبز متشکل از کلروفیل (a و b)
كلروفيل Chlorophylle از زبان يوناني گرفته شده و متشكل از دو بخش است  chlórosيعني سبز روشن، تازه و   phyllo به معني برگ .کلروفیل نقش تعیین کننده ای در پروسه فتوسنتز (Photosynthese) دارد.
فتو سنتز = دی اکسیدکربن + آب + نور(انرژی) + كلروفيل(ماده رنگ دهنده) ←  قند+ اكسيژن

2-  زرد متشکل از گزانتوفيل (ها) مانند لوتئين ( Lutein ,Xanthophylls )
(سبز- زرد و  زرد- سبز؛ متشکل از کلروفیل (a و b) و مخلوطی ازگزانتوفیل ها مانند لوتئین می باشند.)
3-  نارنجي و قرمز متشکل از كارتينوئيد ها مانند بتا-كاروتين (-Carotin β,  Cartinoids )

4-  گاه آبي، گاه قرمز و… ؛ با توجه به ساختار و PH  مانند سيا نيدين (Cyanidin  )

آزمايش كروماتوگرافي ستوني
مقداري برگ سبزو تازه از يك گياه (اسفناج خوب جواب مي دهد ) را خرد كرده و در الكل (اتانل) خيس كنيد .كمي به هم زده و پس از صاف كردن از درون يك ستون كروماتوگرافي با بستر آلومينيوم اكسيد ، عبور دهيد . به عنوان حلال “جاري كننده” ميتوان از حلال هاي مختلف از جمله اَسِتون استفاده كرد ولي اتانل نيز نسبتاً خوب جواب مي دهد. به مرور كه حلال جاری کننده (وحل كننده مواد رنگ دهنده درون برگ ها) درون ستون به پائين ميرود، رنگهای( سبز، زرد، نارنجی وقرمز) ناشی از رنگزاهای متفاوت نيز بسته به قابليت انحلالشان در حلال مورد استفاده، با سرعت هاي مختلف از يكديگر جدا شده و مشاهده می شوند.

آيا مي توان برگها را جمع آوري و رنگ آن ها را استخراج كرد ؟
آري، ولي فقط در صورتيكه سريع عمل شود، چون در غير اين صورت همه رنگهاي”پائيزي” موجود در برگ ها به رنگ قهوه اي در آمده اند.
چرا برگ های رنگی همه قهوه اي می شوند؟
در پشت اين ماجرا مقدار قابل توجه‌اي شيمي نهفته است.
يك سيب و یک سیب زمینی را پوست بگیرید،  زياد طول نخواهد كشيد كه هم سيب و هم سيب زميني رنگ و طراوت اوليه خود را از دست داده و قهوه اي مي شوند. آشپز ها وقتي سيب زميني را پوست مي گيرند ،آنرا در آب مي ريزند، زیرا سيب زميني نگهداری شده درون آب تا مدتی به همان رنگ اوليه – زرد روشن- باقي مي مانَد.
چرا ؟ چون زير  آب اكسيژن وجود ندارد و يا حد اقل به ميزان كافي براي “اكسيد كردن” وجود ندارد.
سيا نيدين و كاتِشين (کاتِچین)
در گياهان در كنار سيانيدين،كاتشين (یا کاتِچین)؛ ازانواع تانن ها – همه از گروه پلی فنل ها- نيز وجود دارند،تانن های (معمولاً بی رنگ)  از نظر شيميائي، سيانيدين احياء شده هستند .

همان طور كه در تصویر مشاهده مي شود، با احياء سيانيدين (آبی رنگ) به كاتِچین( Catechin)- هردو ازگروه پلی فنل ها- “عدم استقراركامل” در سيستم الكتروني π در (ملكول) از دست رفته و  به اين ترتيب جذب ماكزيمم تركيب از محدوده قابل رويت خارج مي گردد، و اين يعني “بي رنگي”
وظيفه تانن ها درگياهان چيست ؟
تانن ها تركيباتي هستند با ساختار(پلي)فنل، آنها تلخ و ترش هستند و حشرات مكنده (آفات گياهي)تمايلي به خوردن آنها ندارندو گیاهان به کمک این ترکیبات از خود دفاع کرده و از “خورده شدن” توسط حشرات جلو گیری می کنند.يك وظيفه ديگر كاتِچین ها، کاهش “فشار اكسيداتیو” است.
احتمالاً خواهيم پرسيد که “فشار اكسيداتیو” ديگر چه نوع “فشاري” است ؟
گياهان در روز و در اثر فتوسنتز،اكسيژن توليد مي كنند ،اين اكسيژن (درون گياه) مي تواند  براي گياه مخرب باشد. كاتشين ها اين اكسيژن(اضافي) را جذب كرده و با “سوختن”و قهوه اي شدن، خود را فداي گياه “صاحب خانه” مي كنند. ويتامين C ساخته شده در گياهان و ميوه جات نيز همين فونكسيون یا عمل کِرد را داشته و از” سوختن” گياه جلوگيري مي كند! امروزه از افراد غير متخصص ولي داراي كمي مطالعه نيز گه گاه شنيده ميشود که”ويتامين C آنتي اكسيدان است”،”فلفل سبز آنتي اكسيدان است” ! این موضوع را قبلاً در پستی با عنوان “آنتوسیان ها …” بطور مفصل تشریح کردم. فقط در اینجا اضافه شود که ميزان ويتامين C در فلفل سبز خيلي كم تر از ليمو ترش نيست !
و البته كه هر ترشي (و ترشيده اي) هم ويتامين C  نيست!
ازموضوع دور نشويم ، بخشي از كاتشين ها در اثر تجزيه “باكتريالي” به “برنز كاتشين”( 1,2-dihydroxybenzene)  تبديل مي شوند. ( برنز كاتشين (Brenzkatechin) واژه ای آلماني ست و معني”كاتشين داغ شده ” دارد.)
برنز كاتشين یا اورتو دي هیدروکسی بنزن (و مشتقات‌ آن)بي رنگ هستند و در اثر اكسيداسيون به شينون (كينون) تبديل مي شود. کینون ها در بیشتر موارد زرد رنگ هستند. این واكنش اکسیداسیونی بسيار آسان پيش مي رود، حتي در مجاورت اكسيژن موجود در هوا و بخصوص در محيط قليائي. در ادامه این اکسیداسیون، شينون (كينون ) هاي بوجود آمده به پلي فنل ها تبديل مي شوند كه قهوه اي رنگ هستند، آنزيم هائي با نام فنل اكسيداز (Phenoloxidase ) مسئول اين واكنش‌ ها مي‌باشند!

اکسیداسیون برنز کاتِشین در لوله آزمایش
ده میلی لیتر برنز کاتِشین (در آب) را به لوله آزمایش منتقل کنید . سپس با یک پی پت 5 میلی لیتر سود 2 مول بر لیتر به آن اضافه کرده و بدون اینکه لوله آزمایش را تکان دهید، به آن نگاه کنید .
مشاهده می شود که رنگ محلول تغییر کرده وکمی به سبزی می زند، اکنون و به مرور در سطح فوقانی لوله آزمایش یک رسوب قهوه ای رنگ ظاهر می شود. علت این تغییر رنگ، نفوذ  اکسیژن به داخل مایع است. حال  لوله آزمایش را  خوب تکان دهید تا اکسیژن به تمام محتوای لوله آزمایش وارد شود. دراینجا رنگ سبز اولیه محو گردیده و کلِ محتوای لوله آزمایش به یک ماده قهوه ای رنگ تبدیل می شود. این تغییر رنگ بخصوص در جداره لوله بخوبی قابل مشاهده است.

اکنون‌‌ ميدانيم كه چرا سيب زمينيِ پوست کنده  در مجاورت هوا قهوه اي رنگ مي شود و چرا رسم براین است که نوع  خلال شده  آن برای تهیه “فریت” یا ” قیمه پلو” را تا قبل سرخ کردن در یک ظرف آب نگهداری می شود.
آزمايش:
یك سيب زميني را پوست كنده و سريع با كمي محلول سديم هيدروژن سولفيت آغشته کرده و درگوشه اي قراردهید! يكساعت بعد مشاهده خواهيد كرد كه سيب زميني رنگ زرد روشن خود را حفظ كرده و قهوه اي نشده است. این ماجرا به این علت است که سديم هيدروژن سولفيت – یک احیاء کننده- با اكسيد شدن (خود) از رسيدن اكسيژن به سيب زميني جلوگيري كرده است.
… و این بود ماجرای برگریزان و قهوه اي شدن  برگ هاي سبز، زرد، نارنجی و…در پائیز.
برگ های “مرده “چه به سرشان می آید؟
برگ های خزان شده روی زمین – از درون شهرها که بگذریم- خوراکی محبوب هستند ؛ برای هزارپاها، کرم های خاکی، کنه ها و مشابه. این موجودات که آنها نیز- برخلاف تصور بعضی ها- حق زندگی دارند، ابتدا برگ ها را سوراخ می کنند، سوراخ هائی که با گذشت زمان بزرگ وبزرگ تر می شوند، تا جائی که فقط اسکلتی از برگ  باقی می ما نَد. سپس کرم های باران بقایای برگ ها  را به عمق خاک می برند، آن ها را آسیاب کرده و به داخل روده می کِشند. آنچه که از این ” بخور بخورها” باقی می ما نَد، سهم قارچ ها و باکتری ها می شود. این ریز موجودات – معروف به  ارتش ضایعات – سپس هر آنچه که باقی مانده است  را به هوموس (Humus) ( خاک برگ، گیاه خاک) تبدیل می کنند که  در ماه ها و سال های بعد خاک مناسبی برای  رشد درختان هستند، درختانی که دوباره با فرارسیدن پائیز همه چیز را دوباره تکرار می کنند، از رنگی شدن برگها تا تبدیل برگ های مرده به خاک قابل استفاده برای درختان جدید و این سیکل حداقل میلیون ها سال است که هر ساله تکرار می شود.

 

وبلاگ علوم و تکنولوژی رنگ

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا