שיר שלכת אדומה

מדוע באמריקה השלכת אדומה ובאירופה צהובה? מחקר משותף לחוקרים מאוני' חיפה ומפינלנד חוזר 35 מיליון שנה במהלך האבולוציה המשותפת לצמחים ולחרקים

מי שמטייל בחו”ל בסתיו לא יכול להתעלם מעלי השלכת שצובעים את העצים בצבעים מרהיבים – באירופה השלכת היא לרוב צהובה ובארצות הברית ובמזרח אסיה היא אדומה בוהקת. אבל מדוע בעצם יש הבדלים בין צבעי השלכת? תיאוריה חדשה של פרופ' שמחה לב-ידון מהחוג להוראת הביולוגיה של אוניברסיטת חיפה באורנים בשיתוף פרופ' ג'רמו הולופאינן מאוניברסיטת קופיו הפינית שפורסמה בכתב העת New Phytologist חוזרת 35 מיליון שנים לאחור כדי לפתור את התעלומה הצבעונית.

הצבע הירוק של עלי העצים מגיע מהפיגמנט הירוק כלורופיל שמצוי באחוז גבוה בעלה לעומת פיגמנטים אחרים. שינוי הצבע לאדום או צהוב עם הגעת הסתיו אינו נובע מתהליך ה”גסיסה” של העלה, אלא מצירוף של כמה תהליכים השונים בעלי סתיו אדומים מאלה הצהובים. בעלים שהופכים צהובים הכלורופיל הירוק מתפרק ונעלם ולכן הפיגמנטים הצהובים שכבר קיימים בעלה מודגשים ומצהיבים את העלה. בעלים אדומים מתחולל תהליך שונה. במקביל לפירוק הכלורופיל יש יצור של הפיגמט האדום אנתוציאנין, שלא היה קיים עד כה בעלה. עובדות אלה התגלו רק לאחרונה והביאו לפרץ של מחקרים כדי להסביר מדוע העצים משקיעים משאבים לייצור פיגמנטים אדומים בסמוך לנשירת העלים.

ההסברים שניתנו לתופעה שונים ואין עדיין הסכמה לגביהם. סוג אחד של הסברים טוען כי ייצור הפיגמנט האדום נובע מתפקידים פיזיולוגיים המייעלים את מיחזור חומצות האמינו במטרה ליצור הגנה מנזקי אור וקור, והסברים אחרים טוענים כי מדובר באסטרטגיות שונות להגנה בפני חרקים המתמחים בניצול זרם החומצות האמיניות, אולם הסברים אלה לא מסבירים מדוע באירופה תהליך זה לא מתרחש.

לפי אחת הסברות האקולוגיות-אבולוציוניות הסיבה לצבעי השלכת הבוהקים היא המלחמה האבולוציונית ארוכת השנים בין העצים לבין החרקים שאוכלים את עליהם – בתקופת הסתיו, שהיא תקופת הטלת הביצים של חרקים אלה, צובע העץ את עליו באדום או בצהוב כדי לגרום לחרקים להאמין שהוא מוגן היטב מבחינה כימית. גם במקרה זה לצבע האדום יש היגיון הגנתי, לעומת הצהוב שאינו מתיישב עם הסבר זה, אולם בנקודה זו מגיעה התיאוריה החדשה.

על פי התיאוריה של פרופ' לב-ידון ופרופ' הולופאינן, עד לפני 35 מיליון שנים היו חלקים ניכרים של כדור הארץ מכוסים בג'ונגלים ויערות טרופיים של עצים שכלל לא השירו את עליהם. בתקופה זו החלה סידרה של תקופות קרח ותקופות יובש והעצים החלו להפוך לנשירים . רבים מהעצים הנשירים החלו בהליך אבולוציוני ליצור עלי שלכת אדומים כדי להיאבק בחרקים. באזור צפון אמריקה, כמו גם במזרח אסיה, שרשראות הרים שכיוונן מצפון לדרום יצרו אזורים מוגנים מפני ההתקררות של תקופות הקרח ואפשרו “הגירה” של צמחים ובעלי חיים לשם ויחד עימם היגרו לשם גם “אויביהם” החרקים ומלחמת ההישרדות לא הופרעה. באירופה, לעומת זאת, כיוון רכסי ההרים (האלפים ושלוחותיהם) הוא ממזרח למערב ולכן לא נוצרו אזורים מוגנים. העצים שלא הצליחו לשרוד בקור העז מתו ואיתם גם החרקים שהתקיימו מהם. עם תום תקופות הקרח, מיני העצים שהצליחו לשרוד באירופה לא נאלצו להתמודד עם החרקים שנכחדו ולכן לא הזדקקו עוד למאמץ של יצירת העלים האדומים.

לדברי החוקרים, עדות לתקפות התיאוריה ניתן למצוא בשיחים גמדיים שגדלים בסקנדינביה, שעדיין צובעים את עליהם באדום בסתיו. בניגוד לעצים הגדולים, השיחים הגמדיים הצליחו לשרוד את תקופות הקרח והשלג הקרות מאחר שבגלל מימדיהם הקטנים מעטה השלג שמכסה אותם בחורף מבודד אותם מהתנאים הקיצוניים השוררים מעל השלג. תחת שמיכת השלג מוגנים גם החרקים הספציפיים הניזונים מהם וכך גם במיני שיחים אלה נמשך המאבק עם החרקים, שחייב אותם לצבוע את עליהם באדום.