Почему осенью желтеют и опадают листья деревьев и кустарников? Почему листья желтеют
Каждую осень листья изменяют свою окраску, они желтеют, краснеют или багровеют и постепенно опадают, становятся сухими и ломкими. Шуршание возникает именно благодаря этим их свойствам. осенью? Некоторые полагают, что это происходит от заморозков. Будто бы это холод убил летнюю красоту, и теперь листья опадают на землю, постепенно укрывая её ярким шуршащим ковром. Однако это совсем не так. Если вы будете внимательны, то сразу заметите, что листья начинают желтеть и опадать намного раньше первых заморозков. Листопад - это лишь сезонное явление, а его причины скрыты в самих деревьях, в их биологическом механизме борьбы за выживание в жестких сезонных условиях.
Маленький ребенок спрашивает своих родителей, почему листья желтеют осенью? Очень важно правильно ответить на этот вопрос. Ведь исходя из того, что детям говорят в их малые годы, складывается их дальнейшее мировоззрение. Если листья не опадут вовремя, то растения могут пострадать или погибнуть не от перемерзания, а от отсутствия влаги. Холодный воздух может сушить не меньше горячего. Жидкость в почве замерзает, и всасывающая способность корней приостанавливается, а в скором времени и вовсе замирает. Когда приток влаги к листьям прекращается, все еще продолжается через их поверхность. Вот почему листья желтеют осенью. Они защищают свое дерево от гибели. Если бы они остались на дереве, то из ветвей через их поверхность сразу же испарилась бы вся влага. Благодаря этому защитному механизму растения освобождаются от большой лишней площади. А для того чтобы дереву сбросить их, сначала нужно превратить листья в омертвевшие, которые затем и опадают.
Когда желтеют листья осенью, все процессы в растении останавливаются, сама жизнь замирает. Это одно из необратимых явлений природы. При изменении освещенности на улице у листьев срабатывает будильник биологических часов, и они начинают менять цвет. Этот процесс можно разделить на три этапа:
- пожелтение некоторых листьев;
- раскраска освещенных сторон крон,
- завершение процесса и первое опадание.
Невозможно что все деревья делают это в разное время, а лес становится ярким неравномерно. Когда начинают желтеть листья? Осенью. На освещенной стороне дерева процесс происходит быстрее, а на затененной листочки еще долго сохраняют зеленый цвет.
С точки зрения биохимического процесса, это связано с тем, что они перестают вырабатывать хлорофилл. В летнее время желтый пигмент тоже присутствует в листьях, однако по сравнению с зеленым его количество незначительно. Теперь он становится более и более заметен. И ещё одна интересная особенность: красная листва попадается только в прекрасно освещенном и достаточно прохладном месте. За насыщенную окраску отвечают антоцианы совместно с каротиноидами.
Все это объясняет, почему листья желтеют осенью. Однако это происходит не со всеми деревьями. Листья багульника, клюквы, можжевельника, вереска и брусники не желтеют, под снегом они остаются зелеными, т. к. они испаряют очень мало влаги.
Мы привыкли к тому, что осенью листва желтеет и деревья сбрасывают до весны их. Любуемся жёлтой листвой, восхищаемся романтизмом осени, но не знаем, отчего же всё-таки происходит пожелтение листьев. А этому, оказывается, есть научное объяснение.
Долгие годы учёные изучали листья и то, как они меняют свой цвет осенью. Молекулы , отвечающие за яркие оттенки жёлтого и оранжевого, уже не являются загадкой, а почему листья приобретают красный цвет пока остается тайной.
Реагируя на смену температуры воздуха и меньшее количество дневного света, листья перестают вырабатывать хлорофилл (который придает зелёный цвет), поглощающий синий и частично красный свет, излучаемые Солнцем. Так как хлорофилл чувствителен к холоду, некоторые изменения в погоде , такие как ранние заморозки, "отключат" его выработку быстрее обычного.
В это время оранжевые и жёлтые пигменты, называемые каротиноиды (которые также можно встретить в моркови) и ксантофиллы светят через листья, у которых не осталось зелёного цвета. "Жёлтый цвет присутствует в листьях всё лето, но его не видно пока не исчезнет зелёный" говорит Пол Шаберг
"Желтый цвет присутствует в листьях всё лето, но его не видно, пока не исчезнет зелёный" говорит Пол Шаберг (Paul Schaberg), физиолог растений из Лесной службы США. Но у учёных пока мало информации о красном цвете, который появляется у некоторых листьев осенью. Известно, что красный цвет происходит от антоцианидов , которые, в отличие от каротиноидов, вырабатываются только осенью. Антоцианиды также придают цвет клубнике, красным яблокам и сливам.
Деревья вырабатывают антоцианиды, когда чувствуют смену в окружающей среде - заморозки, ультрафиолетовое излучение, засуху и/или грибок . Но красные листья также являются признаком болезни дерева. Если вы заметили, что листья дерева раньше обычного (в конце августа) стали красного цвета, вероятнее всего дерево страдает от грибка, или оно было где-то повреждено человеком.
Почему дерево тратит свою энергию, чтобы выработать
новые антоцианиды в листе, когда этот лист вот-вот опадёт?
Пол Шаберг считает, что если антоцианиды помогают листьям оставаться на дереве дольше, они могут помочь дереву впитать больше полезных веществ до того, как листья опадут. Дерево может использовать впитанные ресурсы, чтобы расцвести в следующем сезоне.
Антоцианины
Тема антоцианинов немного сложнее для изучения, нежели остальные компоненты деревьев. Несмотря на то, что все деревья содержат хлорофилл, каротин и ксантофиллы, не все вырабатывают антоцианины. Даже те деревья, которые имеют антоцианины, вырабатывают их только при определённых условиях. До того, как дереву избавиться от своих листьев, оно пытается впитать как можно больше питательных веществ из листьев, и в этот момент в роль вступает антоцианин.
У учёных есть несколько ответов на вопрос, почему некоторые деревья вырабатывают это вещество, и листья меняют свой цвет.
Самая распространённая теория говорит о том, что антоцианины защищают листья от переизбытка солнечного света, при этом позволяя дереву впитывать полезные вещества, хранящиеся в листьях. На дереве эти пигменты играют роль солнцезащитного крема , блокируя опасное излучение и охраняя листья от переизбытка света. Они также защищают клетки от быстрого замерзания. Их пользу можно сравнить с пользой антиоксидантов.
Большое количество солнечного света, сухая погода, морозная погода, низкий уровень питательных веществ и другие стрессовые факторы повышают концентрацию сахара в древесном соке . Это запускает механизм выработки большого количества антоцианинов в последней попытке накопить энергию, чтобы пережить зиму.
Учёные полагают, что изучение антоцианидов поможет понять уровень болезни каждого дерева. Это, в свою очередь, в будущем даст более понятную картину о проблемах окружающей среды. Как говорил персонаж книги и мультфильма Лоракс: "Цвет деревьев однажды сможет сообщить нам, что чувствует на данный момент дерево".
Почему осенью листья желтеют и опадают
Дачный сезон заканчивается с последними опавшими листьями с деревьев и кустарников. У многих людей оголённые растения вызывают уныние и тоску по лету. А ведь осень прекрасна! Недаром столько поэтических строк посвящено этому времени года. Почему листья у одних растений краснеют, а у других желтеют? И почему листья опадают?
Листопад - самый яркий признак осени. Это растения приспосабливаются к неблагоприятным условиям сезона. Сезонная изменчивость растений начинается с северных широт и постепенно движется на юг. Листопад повторяется каждый год и всегда приводит нас в восторг своими яркими красками - от жёлтых и оранжевых до розовых и пурпурных. Листья облетают даже с вечнозелёных растений в субтропиках и тропиках. Только там они падают не все сразу, а постепенно в течение всего года, и от того это не так заметно.
Осенью становится холоднее, и вода в растения поступает из корней к листьям в замедленном темпе. Но это не главная причина листопада. Наступление неблагоприятных условий является сигналом для перехода растений в новый цикл жизни, что заложено в генетический код. Это указывает нам на то, что осеннее сбрасывание листьев не является прямым следствием наступивших неблагоприятных условий. Оно вместе с зимним периодом покоя входит в самый цикл развития растения. Есть также способ убедиться в том, что листопад - процесс физиологический. Отчего же лист отделяется от ветки? Оказывается, с наступлением холодов у основания черешка, где лист прикреплён «листовой подушечкой» к ветке, образуется пробковый слой. Клетки этого слоя имеют гладкие стенки и легко обособляются друг от друга. Стоит дунуть ветру чуть посильнее, и лист отделяется от пробкового слоя.
Зелёный цвет листьев летом обусловлен большим количеством пигмента хлорофилла, содержащегося в них. Этот пигмент «кормит» растения, так как именно с его помощью на свету растение из углекислого газа и воды синтезирует органические вещества и в первую очередь основной сахар - глюкозу, а из него - все остальные питательные вещества. В состав хлорофилла входит железо, а при его разрушении образуются оксиды, которые имеют буро-жёлтые цвета. Разрушение хлорофилла интенсивнее происходит на свету, то есть в солнечную погоду. Вот почему в пасмурную дождливую осень листья дольше сохраняют свою зелёную окраску. При наступлении осенью солнечных дней листья приобретают золотисто-красные цвета.
Однако наряду с хлорофиллом зелёные листья содержат и другие пигменты - желтый ксантофилл и оранжевый каротин (он определяет цвет корнеплодов моркови). Летом эти пигменты незаметны, так как замаскированы большим количеством хлорофилла. Осенью же по мере затухания жизнедеятельности в листе хлорофилл постепенно разрушается. Тут-то и проявляются в листе жёлтые и красные оттенки ксантофилла и каротина.
Помимо золотых, осенние наряды деревьев содержат багряные оттенки. Этот цвет обусловливает пигмент, который называется антоцианом. В отличие от хлорофилла, антоциан не связан внутри клетки с пластическими образованиями (зернами), а растворён в клеточном соке. При понижении температуры, а также при ярком свете количество антоциана в клеточном соке увеличивается. Кроме того, остановка или задержка синтеза питательных веществ в листве также стимулируют синтез антоцианов.
Опавшие листья ещё несколько дней могут сохранять форму и цвет, а затем они начинают усыхать и приобретать бурый не очень приятный для глаза цвет. Часть листьев остается на месте под деревьями и кустарниками, а часть ветер уносит за пределы участка. У садовода из эстетических соображений зачастую возникает соблазн очистить почву от опавших листьев. А надо ли? Ведь в листьях содержатся те же химические соединения, что были взяты растениями из почвы. Правда, они приобрели несколько иной химический состав и вошли в образованное растением органическое вещество. Попав на поверхность почвы, листья становятся «добычей» великого множества различных живых организмов. Среди них наиболее важная роль в утилизации листьев принадлежит дождевым червям. Продукты их жизнедеятельности (экскременты червей называются капролитами) содержат весь набор элементов питания для растений почти в готовом виде. Так что листья, попав в биологический круговорот веществ, вернули почве, то, что когда-то получили в растении.
А теперь решайте сами - убирать листву из-под деревьев или нет? Есть два пути сохранения полезных свойств опавшей листвы. Первый - оставить на месте до весны, с последующей перекопкой. При этом листья будут утеплять верхний слой почвы. Второй путь будет несколько сложнее, и длиться дольше. Собрать листья в компостную яму и через год-два вернуть под деревья в перепревшем виде.
В. А. Рассыпнов , профессор АГАУ
А ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ...
ПОЧЕМУ ЛИСТЬЯ ЖЕЛТЕЮТ? Зелёный цвет листьям придаёт особое вещество - хлорофилл. Хлорофилл в живом листе постоянно разрушается и вновь образуется. Но происходит это только на свету.
Летом солнце светит долго. Хлорофилл разрушается и тут же восстанавливается. Поэтому лист всё время остаётся зелёным.
Жёлтая краска находится в листьях всегда. Только летом жёлтый цвет незаметен. Он забивается более сильным - зелёным.
Наступает осень, удлиняются ночи. Света растения получают меньше. Хлорофилл разрушается, и не успевает восстановиться. Зелёный цвет в листе убывает, и заметным становится жёлтый - лист желтеет.
С ольхи и сирени листва падает зелёной. В их листьях, кроме хлорофилла других красящих веществ нет.
По Г.Граубину
ПОЧЕМУ ЛИСТЬЯ НА ОДНОЙ ОСИНЕ ЖЁЛТЫЕ, А НА ДРУГОЙ - КРАСНЫЕ?
Оказывается, вещество, придающее красный цвет листьям, образуется в тех растениях, которые запасли больше сахара. У растений, которые не смогли это сделать, листья жёлтого цвета.
ПОЧЕМУ С РАСТЕНИЙ ОБЛЕТАЮТ ЛИСТЬЯ?
В зимнюю стужу корни растений почти не могут доставать воду из земли.
Осенью воды много, но она холодная. Поэтому корни растений всасывать её не могут.
Листья непрерывно испаряют воду. Вот и приходится растениям сбрасывать их, чтобы не засохнуть зимой.
Зимой листья только повредили бы растению. Груды снега, навалившиеся на них, поломали бы ветки и сучья. К тому же в листьях за весну и лето накапливаются вредные вещества. Сбрасывая листву, растение очищается от них.
Как же ель освобождается от ненужных веществ?
Оказывается, у ели тоже идёт листопад. Но её листья опадают не все сразу, а понемногу и постоянно. На их месте вырастают новые. Одни опадают, другие вырастают. Это происходит незаметно для нашего глаза, и нам кажется, что на ели всегда одни и те же листья-иголки.
ПОЧЕМУ ЕЛЬ НЕ СБРАСЫВАЕТ ЛИСТЬЯ НА ЗИМУ?
Листья-иголки ели маленькие, жёсткие, смолистые. Воды они испаряют меньше, чем обычные листья. Зимняя засуха ели не страшна.
Не обламываются ветки ёлки и под тяжестью снега почему? Потому что они растут наклонно вниз и пружинят. Снег легко соскальзывает с ветвей от малейшего толчка, дуновения ветра, от чрезмерной тяжести мокрого снега. К тому же из-за воскового налёта хвоинок снег к ним прочно не прилипает.
ПОЧЕМУ НА ВЕТКАХ ОТ ОПАВШИХ ЛИСТЬЕВ НЕТ РАНОК?
Всё дело в том, что листья не обрываются с веток, а опадают в строго определённом месте - там, где прикрепляется черешок.
Летом черешки листьев прочно соединены с ветками. Осенью в черешках происходят удивительные изменения.
В том месте, где черешок прикрепляется к ветке, постепенно вырастает особый пробковый слой. Он, словно перегородка, отделяет черешок от ветки.
Теперь лист с веткой соединяют несколько тонких волокон. Достаточно тяжести самого листа, удара капли дождя, дуновения ветерка, чтобы лист легко отделился от растения.
ЛИСТОПАД
Раньше всех теряют листья липа, берёза и вяз.
У липы и тополя первыми опадают листья больших нижних ветвей, затем обнажается середина, и последней облетает макушка дерева. А вот у вяза, орешника, ясеня листопад начинается с верхних веток. Листва постепенно тает, открывая тёмный ствол дерева.
С первыми заморозками осыпаются листья осины, затем - клёна. Только ольха да ивы по берегам рек стоят густые и зелёные до первого снега. А потом замороженные, почерневшие, хрустящие листья опадают.
По В.Корабельникову
Летом листья имеют зеленый цвет из-за большого количества пигмента хлорофилла, содержащегося в них.
Этот пигмент — кормилец растения, так как именно с его помощью на свету растение из углекислого газа и воды синтезирует основной сахар — глюкозу, а из него — все остальные питательные вещества.
Однако, наряду с хлорофиллом, зеленые листья содержат и другие пигменты — желтый ксантофилл и оранжевый каротин (тот самый, который определяет цвет корнеплодов моркови).
Летом эти пигменты незаметны, так как замаскированы большим количеством хлорофилла. Осенью же по мере затухания жизнедеятельности в листе хлорофилл постепенно разрушается. Тут-то и проявляются в листе желтые и красные оттенки ксантофилла и каротина.
Разрушение хлорофилла интенсивнее происходит на свету, то есть в солнечную погоду. Вот почему в пасмурную дождливую осень листья дольше сохраняют свою зеленую окраску. Но если на смену затяжным дождям приходит «бабье лето», то кроны деревьев за 1-2 дня окрашиваются в золотистые краски осени.
Помимо золотых, осенние наряды деревьев содержат багряные оттенки. Этот цвет обусловливает пигмент, который называется антоцианом. В отличие от хлорофилла, антоциан не связан внутри клетки с пластическими образованиями (зернами), а растворен в клеточном соке. При понижении температуры, а также при ярком свете количество антоциана в клеточном соке увеличивается. Кроме того, остановка или задержка синтеза питательных веществ в листве также стимулируют синтез антоцианов.
Таким образом, красный цвет листьев во время листопада просто свидетельствует о происходящем затухании жизнедеятельности в листьях, которые готовятся к опаданию…
Зачем деревья сбрасывают листья осенью?
Если бы деревья не сбрасывали на зиму листья, они бы погибали. Тому есть несколько причин.
Причина первая. Листья дерева в своей совокупности имеют очень большую площадь, и со всей этой площади интенсивно испаряется вода. Летом дерево способно возместить потери влаги, извлекая воду из почвы. Но с похолоданием извлечение холодной воды из почвы сильно уменьшается; зимой же из промерзшей почвы извлечь влагу и вовсе затруднительно. Деревья с лиственным покровом зимой погибли бы от недостатка влаги, то есть высыхали бы.
По той же самой причине при наступлении засушливого сезона в тропиках и субтропиках деревья в этих климатических зонах сбрасывают листву и стоят оголенные вплоть до прихода сезона дождей.
Причина вторая. Вы обращали внимание, что после сильных снегопадов ветви деревьев сильно склоняются к земле под тяжестью снега? Некоторые ветки от этого даже ломаются. Если бы листья зимой оставались на деревьях, то на ветвях задерживалось бы гораздо больше снега, так как листовая поверхность, как мы сказали выше, велика. Таким образом, сбрасывая листья осенью, деревья защищают себя от механических повреждений под напором снега.
Причина третья. Во время листопада дерево избавляется от избытка минеральных солей, которые накапливаются в листьях в течение всего лета. Как мы уже неоднократно замечали, лист усиленно испаряет воду. На смену этой испаренной воде в него постоянно поступает новая, которая засасывается корнями из почвы. Но в воде, которую корни получают из почвы, растворены различные соли. Таким образом, листья получают не чистую воду, а солевые растворы. Часть солей используется растением для питания, а остальные соли откладываются в клетках листьев. Чем больше влаги испаряет лист, тем сильнее он минерализуется к осени. В итоге к осени листья накапливают много солей, становятся как бы минерализованными. Избыток минеральных солей нарушает нормальную работу листьев. Поэтому сбрасывание старых листьев является необходимым условием для поддержания нормальной жизнедеятельности растения.
Кстати…
Как же хвойные деревья умудряются не терять влагу зимой, оставаясь зелеными? Секрет в том, что хвоинки испаряют во много раз меньше влаги, чем листья. Во-первых, поверхность хвоинки во много раз меньше поверхности листа; во-вторых, хвоинки имеют толстую кожицу; в-третьих, они покрыты восковым налетом, который тоже снижает испарение воды. Наконец, устьица в хвоинках расположены в особых углублениях — это снижает интенсивность испарения влаги через них.
Хвойные деревья тоже сбрасывают свой покров, но не враз, как это делают лиственные породы, а постепенно: иголки хвойных живут, в среднем 3-4 года. Поэтому смена «одежды» хвойных протекает незаметно.
Как деревья сбрасывают листья?
Листопад — это естественный этап цикла жизни растения. Осеннее сбрасывание листьев не является прямым следствием ухудшения погодных условий, это наследственно закрепленное свойство растения. Сигналом к началу листопада является не падение температуры, как можно было бы подумать, а изменение продолжительности светового дня — самый верный и неизменный признак наступления осени. Это подтверждает очень простой эксперимент. Если летом пересадить в горшок с землей какое-нибудь молодое листопадное деревце, например, дубок или клен, и поставить его в комнату или в оранжерею, осенью он неизбежно сбросит свои листья, несмотря на самый лучший уход и тепло.
Природа позаботилась о том, чтобы расставание дерева с листом произошло безболезненно для него. Подготовка к листопаду начинается заранее. В конце лета у основания листового черешка образуется особый отделяющий (пробковый) слой. Клетки этого слоя имеют гладкие стенки и поэтому могут легко обособляются друг от друга.
Осенью, к началу листопада, связь между клетками пробкового слоя нарушается. Лист остается висеть на дереве лишь благодаря сосудистым пучкам, которые соединяют лист с веткой. Летом эти пучки служат для проведения воды и минеральных солей от корня к листьям и питательных веществ, выработанных листьями, к остальным частям растения. Сосудистые пучки легко можно заметить простым глазом на листовых рубцах в виде трех, пяти или большего числа крупных точек.
Достаточно небольшого механического воздействия, например, порыва ветра, чтобы нарушилась и эта последняя связь между черешком листа и материнским растением. Листья могут опадать и в совершенно тихую погоду под влиянием силы тяжести листовой пластинки.
На месте рубца от оторвавшегося листа образуется защитный пробковый слой.
