Почему листья опадают: причины явления. Деревья и кустарники осенью. Осенние изменения. Почему листья желтеют и опадают

Многие годы ученые работали над тем, чтобы понять, почему начинается листопад осенью. И хотя все детали этого процесса полностью неизвестны, накопленных знаний достаточно, чтобы понять основные механизмы этого процесса. На изменение цвета листвы осенью оказывают влияние три основных фактора: пигменты в клетках листьев, длина ночи и погода. Но это далеко не простое объяснение процесса пожелтения и опадания листвы.

Зима – это необходимость, с которой сталкиваются все растения ежегодно в определенных климатических зонах. Поэтому многолетние растения, к которым относятся и деревья, должны иметь механизмы, обеспечивающие защиту и выживание в морозных температурах и других неблагоприятных зимних условиях.

Стебли, ветви и почки снабжены средствами защиты для того, чтобы выжить в экстремально холодных условиях и проснуться с новыми признаками весны. Но нежная ткань листьев зимой просто замерзла бы. Деревья вынуждены или пожертвовать ценными веществами, чтобы защитить листву, или расстаться с ней.

Вечнозеленые деревья, такие как елки, ели, сосны, пихты и т.д., могут пережить зиму, не закаляясь. Их листва, напоминающая иглы или чешую, покрыта толстым слоем, похожим на воск, а вещества в составе внутриклеточной жидкости содержат «антифризы», что делает их устойчивыми к морозам. Таким образом, «листья» вечнозеленых растений спокойно переживают самые холодные зимы, например, в Арктике. Вечнозеленые иглы живут несколько лет, но в конце концов и они опадают из-за старения.

Листва широколистных деревьев, наоборот, – очень нежная и ранимая. Листья у них широкие, тонкие и не имеют защитных покрытий. Жидкость внутри них являет собой водянистый сок, который моментально замерзает на морозе. Это значит, что эти клетки неспособны пережить зимние холода. Поэтому их необходимо сбросить, чтобы обеспечить дальнейшее выживание деревьев. Это причина, почему листопад предшествует каждой зиме.

Иглы и листья, опавшие с деревьев, зря не пропадают. Они разлагаются и пополняют состав почвы необходимыми веществами, входя в состав губчатого слоя гумуса.

Этот лесной ковер впитывает и удерживает дождевую влагу, необходимую растениям для роста и развития. Опавшие листья становятся пищей для многочисленных микроорганизмов, обитающих в лесной экосистеме. Вполне возможно, что без питательных веществ, ежегодно поставляемых опавшими листьями, леса бы просто не выжили, точно также, как не выжили бы и деревья, не сбрасывая листья.

От чего зависит цвет листвы осенью

Ранней осенью, в ответ на сокращение длины дня и уменьшение интенсивности солнечного света, листва начинает готовиться к опаданию. Ни температура, ни дожди, ни количество поступающих питательных веществ в растение не влияют так сильно на изменение цвета листьев и появление листопада, как увеличение длины темного времени суток. По мере того, как дни становятся короче, а ночи удлиняются и становятся прохладнее, биохимические процессы в листве начинают окрашивать листья в желтый и красный цвета.

Питающие листья сосуды постепенно перекрываются, а в основании каждого листа образуется слой клеток. Эти перекрытые сосуды останавливают обратный выход сахаров из листьев, что приводит к образованию антоцианов. После того, как этот слой клеток оказывается полностью сформирован, лист готов к опаданию.

В раскраске осенних листьев участвуют три разновидности пигментов:

• Хлорофилл, который придает листьям зеленый цвет. Он необходим для фотосинтеза – химической реакции, которая позволяет растениям использовать солнечный свет для производства сахаров, нужных для питания. Деревья умеренных широт запасают эти сахара в тканях на период зимней спячки.
• Каротиноиды – придают листве желтый, оранжевый и коричневый цвета. Примером яркого действия этих красителей являются цвета кукурузы, моркови и нарциссов. А также брюква, лютики и бананы.
• Антоцианы – придают цвет клюкве, красным яблокам, винограду, чернике, вишне, клубнике и сливам. Эти пигменты растворяются в воде и появляются в водной части листьев.

Как хлорофилл, так и каротиноиды присутствуют в хлоропластах листьев на протяжении всего сезона роста. Большая же часть антоцианов вырабатывается осенью, в ответ на яркий свет и избыток сахаров в клетках листьев.

В теплое время года, то есть в сезон роста, хлорофилл непрерывно вырабатывается и распадается. При этом листья выглядят зелеными. По мере увеличения длины ночи осенью, выработка хлорофилла замедляется, затем полностью прекращается. При этом весь хлорофилл в листьях уничтожается. Из-за этого каротиноиды и антоцианины, присутствующие в листве становятся видимыми.

Как изменяется цвет разных деревьев

Какой именно цвет появится на листьях после того, как в листве проявятся каротиноиды и антоцианины, во многом зависит от растения. Например:

• Дубовая листва становится красной, коричневой или красно-коричневой.
• Гикори (семейство ореховых) приобретают золотисто-бронзовый цвет.
• Осины и тополя – золотистые и желтые.
• Кизил – фиолетово-красный.
• Буки приобретают цвет легкого загара.

Расцветка осенних кленов различается от вида к виду. Красный клен становится ярко-алым, сахарный – оранжево-красным, а черный – ярко желтым. Полосатый клен оказывается почти бесцветным. Листва на некоторых деревьях (таких, как вязы) просто усыхает и опадает, почти не изменяя своего цвета.

Начало изменения цвета листвы также зависит от вида дерева. Например, такие деревья, как оксидендрумы в южных американских лесах, приобретают яркие малиновые цвета поздним летом, в то время как остальные деревья еще зеленеют. Дубы сильно запаздывают с изменением окраски, и стоят зелеными в то время, как почти все другие деревья изменили окраску и сбросили листву.

Время начала изменения цвета листвы генетически запрограммировано. Подтверждение этому является то, что те же самые виды окрашиваются в одинаковые цвета на определенной географической широте как в прохладных местностях высокогорья, так и в теплых низинных долинах.

Как погода влияет на цвет осенней листвы

Количество и яркость раскраски в каждом осеннем сезоне зависят также от погодных условий, которые влияют на трансформации хлорофилла в листьях. Главными факторами являются температура и влажность.

Продолжительные теплые, солнечные дни и прохладные, но не морозные ночи, приводят к появлениям наиболее ярких осенних расцветок. Во время таких дней в тканях листвы вырабатывается очень много сахаров. Однако с наступлением холодов сосуды, питающие клетки листьев, постепенно перекрываются, – и сахара перестают к ним поступать.

Эти условия – большое количество сахаров и света подстегивают выработку ярких антоцианиновых пигментов, которые окрашивают листу в красные, фиолетовые и малиновые оттенки. Поскольку каротиноиды в листве присутствуют всегда, желтые и золотистые тона являются постоянными из года в год.

Влага в почве также влияет на осенние цвета. Как и погода, она сильно изменяется от года к году. Бесчисленное число комбинаций, которые возможны при сочетании этих сильноизменчивых факторов, приводят к тому, что нет двух осенних сезонов, во время которых листья будут похожие друг на друга. Позднее наступление весны или сильная летняя жара могут вызвать задержку появления осенней окраски на несколько недель. Теплый осенний период также может снизить интенсивность осенней палитры.

Листопад принадлежит к числу наиболее характерных явлений осенней природы. Он ярче всего выражает сезонную периодичность в развитии растительного мира наших широт. Каждый год повторяется он, радуя вначале наш глаз бесчисленным количеством тонов и красок, в которые наряжается лес, а затем наводя невольную грусть унылым видом обнажившихся деревьев и меланхолическим шорохом опавшей листвы. Осень издавна считается скучной порой, мертвым сезоном в природе. Поэты сравнивают ее со старостью, грустят об ее приближении. Для натуралиста осень — интереснейшее время в году, пора интенсивных исследований и наблюдений, когда ярче всего выявляются многочисленные приспособления животного и растительного мира к условиям неблагоприятного сезона. В это время многое удается подметить в природе, объяснить многое непонятное. Многие проявления весенней природы без соответствующих осенних наблюдений будут казаться нам загадочными. Весна и осень неразрывно связаны между собою — это отдельные стадии единого жизненного цикла природы наших умеренных широт.

Вы знаете, почему опадают листья? Причем у одних растений это происходит периодически, а у других связано с окончанием жизненного цикла. Из нашей статьи вы узнаете о причинах и значении этого природного явления.

Когда и почему опадают листья с деревьев?

Традиционно принято считать, что это явление происходит только осенью. Так ли это? На самом деле листопад только в некоторых случаях является реакцией растений на климатические изменения. Это понижение температуры воздуха, засуха, уменьшение продолжительности светового дня.

А почему опадают листья в другое время года? Причинами этого явления могут быть заболевания, вызванные действием химических веществ, вредных насекомых, недостаточным количеством удобрений в почве.

Листопад происходит у всех растений без исключения. Даже вечнозеленые сосны и ели меняют хвою. Только происходит это постепенно в течение продолжительного периода.

Золотая осень

С наступлением холодного времени года большинство деревьев сбрасывают листву. Это явление, прежде всего, является защитой от излишней потери влаги. В растение она проникает из почвы. Зимой вода замерзает. Поэтому процесс ее поступления внутрь растительного организма становится невозможным.

В таких условиях процесс испарения воды с поверхности листьев не прекращается. Хотя интенсивность его снижается. Вот почему осенью листья опадают, защищая растения от высыхания.

В это время года природа особенно яркая. Это связано с тем, что листья изменяют свой зеленый наряд на более пестрый. Он может быть желтым, красным, пурпурным, оранжевым. Изменение цвета объясняется взаимопревращением пластид. В этих постоянных клеточных структурах находятся красящие вещества, которые называются пигменты. Пластиды хлоропласты содержат хлорофилл. Этот пигмент придает зеленый цвет листьев и стеблей молодых растений.

Осенью хлоропласты превращаются в пластиды другого типа. Они называются хромопласты, содержащие антоцианы и каротиноиды. Эти вещества обуславливают яркое осеннее одеяние растений.

Наверняка вы обращали внимание, что цвет листвы зависит от вида. Так, листья клена и тополя приобретают желтый цвет, кизила - фиолетовый, дуба - красно-коричневый. У некоторых растений процесс взаимопревращения пластид выражен не ярко. Поэтому их опадающая листва практически не меняет свет.

Зимой и летом...

Почему желтеют и опадают листья цветковых растений, а у представителей отдела голосеменных этого не происходит? В частности, речь идет о классе хвойные. Дело в том, что у них есть целый ряд приспособлений для сохранения влаги.

Прежде всего, это форма и размер листьев, которые называются хвоинки. Они имеют маленькую площадь, что сокращает интенсивность транспирации. Устьица, через которые происходит газообмен и испарение воды, углублены в толщу листа. Кроме того, на зиму запечатываются воском. Это обеспечивает практически полное прекращение потери влаги.

В течение благоприятного периода в хвое накапливается достаточное количество углеводов и воды, чтобы пережить зиму. А масла обеспечивают защиту от низких температур.

Почему мы не замечаем, как хвойные меняют листву? Потому что происходит это постепенно. При этом растение не растет голым несколько месяцев. А молодые хвоинки вырастают сразу.

Механизм явления

Что является для растений сигналом к началу листопада? Это сокращение продолжительности светового дня. Снижение температуры воздуха и дождливая погода лишь сопутствуют основной причине.

Листья меняют цвет, что вызывает процесс перекрывания сосудов. У основания черешка формируется слой клеток. Он препятствует нисходящему току воды с растворенными в ней сахарами. В результате образуются пигменты антоцианы, изменяющие цвет листовой пластинки. С течением времени основание черешка в месте прикрепления к побегу пересыхает. Начинается листопад.

Значение листопада

Есть еще одна причина, объясняющая, почему опадают листья. С одной стороны, если этого бы не происходило, растения бы просто засыхали. Но в листьях тоже находится вода. Если она замерзнет, это неминуемо повлечет гибель растений.

Второй причиной сбрасывания листьев является защита от механических повреждений в зимний период от массы прилипшего снега. Стволы деревьев с мощной кроной просто бы ломались под его давлением.

Вместе с листьями растения избавляются от массы вредных веществ, которые накопились в них за вегетационный период. Поэтому это явление наблюдается у всех растений без исключения. Даже в тропическом поясе, где не бывает осени и зимы, наблюдается листопад. Только происходит он на протяжении всего года. Поэтому практически не заметен.

Итак, в нашей статье мы разобрались, почему опадают листья. Этот процесс является защитной реакцией растений от излишней потери влаги, механических повреждений от налипания снега и оледенения, а также механизмом очищения от вредных веществ.

МКОУ «Михайловская СОШ»

Почему осенью - листопад?

Выполнил:Мельникова Ксения,

МКОУ «Михайловская СОШ».

Руководитель: Плюснина

Елена Николаевна,

МКОУ «Михайловская СОШ»

С. Михайловское Олонецкий район Республика Карелия

Введение 3 стр.

1.Объект и методы исследования 4стр.

2.Литературный обзор 4 стр.

3.Результаты работы 5 стр.

3.1. Дневник наблюдений 5 стр.

3.2. Эксперимент 6 стр.

4.Заключение и выводы 6 стр.

Список литературы 7 стр.

Приложение 8 стр.

Введение.

Осень. До морозов ещё далеко, а деревья уже готовятся сбрасывать листву. Почему? Мне захотелось об этом узнать. Я решила провести исследование по теме « Почему осенью - листопад?».

Гипотезы:

Листья за лето «изнашиваются»

Сбрасывают листву, чтобы спасти ветки от тяжести снега на них

Цель работы : изучение листопада.

Задачи:

ü выяснить причины листопада;

ü узнать, как происходит листопад и почему листья меняют свой цвет,

ü провести эксперимент и наблюдения в природе.

1.Объект и методы исследования.

Место исследования : Олонецкий р., с. Михайловское

Предмет исследования : деревья

Объект исследования : листья

Методы : наблюдение, описание, сбор информации, анализ, эксперимент

2.Литературный обзор.

Оказывается, в листьях происходят удивительные превращения.

Сначала листья начинают желтеть. Кто в них добавляет жёлтую краску?

Удивительно, но жёлтый цвет находится в листьях всегда, только летом жёлтый цвет не виден. Он забивается более сильным - зелёным. Зелёный цвет придаёт листьям хлорофилловые зёрнышки. Зёрнышки, как заводики, делают строительный материал для новых веток и почек, корешков из газа, воды, минеральных солей. Но зелёным заводикам нужна энергия, которую даёт солнышко. С утра до вечера летом ловят они свет. Это летние превращения.

Наступает осень. Дни короче, ночи длиннее. Света растения получают меньше. Зелёные зёрнышки - заводики из-за этого разрушаются, остаются жёлтые зёрнышки. Лист желтеет. Это осенние превращения.

Но ведь листья осенью не только жёлтые, а и красные, багровые, фиолетовые! Почему?

Это зависит от того, какого цвета зёрнышки находится в листе.

Листья каких деревьев опадают зелёными? Ольхи и сирени.

В листьях этих деревьев нет других зёрнышек, кроме зелёных хлорофилловых.

Зачем деревья сбрасывают листву?

1 причина листопада:

Летом листья сочные, потому что всегда наполнены водой. Зимой столько влаги не получишь! Нет у дерева листьев - не надо столько воды из холодной земли корнями добывать.

2 причина листопада:

Излишки минеральных солей использовались не полностью деревом за лето и накопились в листиках, как зола в печке. Если бы листья не опадали, то дерево отравило бы себя этими веществами.

3 причина листопада:

Это защита тонких веток от тяжести выпавшего снега.

3.Результаты работы.

3.1. Дневник наблюдений.

3.2. Эксперимент.

В начале осени я с трудом сорвала листики с деревьев. Черешки листиков были прочно скреплены с ветками. В октябре мне стоило лишь дотронуться до них, как листики сразу стали падать с ветки. Что произошло?

В кабинете биологии я наблюдала за изменениями в листьях через микроскоп (рис. 3).

Оказывается, осенью между черешком листика и веткой образовался пробковый слой, такая перегородка, которая стала отделять лист от ветки (рис.2). Подует ветер, листику не за что держаться, и он полетит. Начинается листопад (рис. 1).

4.Заключение и выводы.

В результате работы я узнала о строении листьев, используя микроскоп.

Мои выводы:

Листья деревьев изменяют свой цвет, потому что они получают меньше солнечного света, который нужен им для работы зелёных хлорофилловых зёрнышек.

Листопад- это защита деревьев в трудное для их жизни зимнее время и от отравления ядовитыми веществами.

Я считаю, что нужно беречь деревья от загрязнения частичками сажи кочегарок и заводов! Она оседает на листьях, мешая чудесным превращениям.

Надеюсь, что моё исследование пригодится мне и другим при изучении окружающего мира, природоведения и биологии.

Список литературы

1. Георгий Граубин «Почему осенью листопад?»

2. Детская энциклопедия «Почемучка»

3. Энциклопедия «Биология для школьников»

4. Материалы Интернет –сайта

Приложение

Рисунок 1: Листопад Рисунок 2: Черешок

Рисунок 3: Работа с микроскопом.