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".

Линия УМК В. В. Пасечника. Биология (5-9)

Биология

Окружающий мир

Почему осенью на деревьях желтеют и опадают листья?

С приходом осени внешний вид деревьев меняется. На смену густым зелёным кронам приходят яркие багряно-красные «шапки» листьев, которые потом и вовсе опадают. Почему зелёные листья меняют свой окрас, и зачем деревья избавляются от своей листвы каждый год? Разбираемся в подробностях жизни деревьев с научной точки зрения.

Листья цвета лета

За изумрудную листву любого растения отвечает специальное вещество хлорофилл - пигмент, придающий листьям зелёный окрас. Он не только дарит свежий травяной цвет, но и питает растения, участвуя в процессе образования глюкозы и прочих питательных веществ.

Вырабатывается этот пигмент благодаря процессу фотосинтеза. Листья поглощают углерод, а выделяют кислород. Происходит это в комфортных условиях - при наличии тепла и солнца. Помимо кислорода при фотосинтезе вырабатывается и известный нам хлорофилл.

С наступлением холодного времени года солнечный день укорачивается: погода уже не радует теплом, света становится меньше. Хлорофилл перестаёт активно вырабатываться, и на смену ему приходят другие пигменты.

Каждый Охотник Желает Знать

Осенними красками листва обязана особым веществам-пигментам. Каротин отвечает за оранжевый цвет. Такой пигмент можно встретить не только на осенних кронах деревьев, но и в обычной морковке. Жёлтые листья появляются благодаря ксантофилу, а красные - антоциану.

Условия выработки пигментов разные. Если хлорофиллу нужно много тепла и солнца, то ксантофилу и каротину достаточно тепла и немного света. А вот чтобы получить много багряных листьев, нужна холодная погода и яркое солнце. Мороз и обилие света - это условия появления большого количества антоциана в листве.

Предлагаемая тетрадь - часть учебного комплекса к учебнику А. А. Плешакова, Н. И. Сонина «Биология. Введение в биологию. 5 класс». Специальными знаками отмечены задания, направленные на формирование метапредметных умений (планировать деятельность, выделять различные признаки, сравнивать, классифицировать, устанавливать причинно-следственные связи, преобразовывать информацию и др.) и личностных качеств учеников. Материал в тетради расположен в той же последовательности, что и в учебнике.

Листья жёлтые над городом кружатся

Осенней порой деревья сначала радуют нас яркими красками, но с приближением зимней поры начинают избавляться от листьев. Зачем и почему так происходит?

С приходом холодного времени года почва начинает промерзать. Деревья перестают получать нужное количество влаги и питательных веществ. Жизненные процессы начинают останавливаться, растения уходят в спячку. Для того чтобы не тратить силы на питание, растения вынуждены избавляться от лишнего груза - и сбрасывать листву.

У основания черешка (узкая часть листа, место крепления листовой пластинки к стеблю) образуется особый отделительный пробковый слой, блокирующий «доставку» питательных веществ от дерева. Обессиленным листьям становится всё сложнее держаться на ветках и постепенно они начинают опадать. Как и при появлении разноцветной кроны, так и при листопаде, все процессы не протекают мгновенно. Именно поэтому сначала мы видим размеренную смену красок листвы, а затем медленное избавление деревьев от своего яркого наряда.

Листопад - обязательное условие существования деревьев, помогающее им ежегодно обновлять свою листву. С приходом весны через корни деревья снова начинают получать необходимое количество воды из оттаявшей почвы и возрождают свою пышную крону.

Но и среди хвойных деревьев есть исключения, например, лиственница. Она произрастает в суровых условиях и не может испарять влагу зимой. Поэтому, как и лиственные деревья, также с приближением зимы сбрасывает свою хвою.

Осенний листопад

Осенний листопад – необычайно яркое и удивительное явление природы, которое поражает красотой. Глядя на облетающие золотые листья, которые стелятся мягкими коврами, непременно возникает вопрос: как устроен этот процесс и почему , собственно, осенью опадают листья?

Многие виды деревьев освобождаются от листьев для выживания в неблагоприятных погодных условиях. В тропиках и субтропиках листва осыпается в начале сухого сезона, в регионах с умеренным климатом деревья теряют листья осенью, когда приближается холодная погода. Деревья, которые сбрасывают листья в определённое время года, известны как лиственные деревья. Деревья, листва которых не опадает, называются вечнозелёными деревьями.

Большинству видов лиственных деревьев присущи широкие листья, которые осыпаются в холодную или засушливую погоду. Вечнозелёные деревья, в отличие от лиственных, растут во влажном, тёплом климате, либо имеют устойчивые к погоде иглы.

: Вечнозелёные деревья сохраняют листья в течение года, поскольку их листва покрыта воском, который защищает от холода, а в их клетках содержатся антифризные химические вещества, которые не дают дереву замерзнуть при низких температурах окружающей среды. Лиственные деревья же, наоборот, очень восприимчивы к холоду.

Вечнозеленые деревья сохраняют листву в течение года

Причины листопада:

• продолжительность светового дня;
• повреждение листьев;
• засушливый климат;
• холодный климат;
• опыление деревьев.

Продолжительность светового дня

Разрушение хлорофилла в листе при сокращении светового дня

Осенью постепенно сокращается продолжительность светового дня. По мере снижения воздействия дневного света в листьях уменьшается производство хлорофилла – зелёного пигмента, с помощью которого растение поглощает солнечный свет и затем превращает его в питательные вещества; и замедляется процесс фотосинтеза (который осуществляется при участии хлорофилла), пока не остановится. В результате этого прекращается выработок сахарозы, которую растения используют в качестве пищи, и, следовательно, ограничивается поступление в дерево элементов питания. Чтобы уменьшить потребность в питательных веществах и противостоять холоду или засухе деревья сбрасывают листву.

: Замечено, что лесные деревья быстрее сбрасывают листву, чем городские. Это связано с тем, что в городе больше освещения, включая искусственное (фонари, свет окон, машин и пр.).

Повреждение листьев

К концу лета листья повреждаются насекомыми, болезнями или общим износом и готовы к обновлению. С приходом осени деревья сталкиваются с низкой температурой окружающей среды, холодными ветрами и другими условиями, которые также повреждают листья. По этим причинам листва опадает. Кроме того, помимо питательных веществ в листьях собираются вредные вещества (метаболиты, излишние минеральные соли). Поэтому, избавляясь от листьев, растение очищается.

Засушливый климат

Лиственные деревья сбрасывают листву в засуху, чтобы избежать высыхания

При жаркой погоде листья испаряют много влаги. Корни дерева, снабжая листья, теряют большое количество воды. Листва хвойных, т. н. вечнозелёных деревьев, не подвергается опаданию, поскольку их иглы, занимая небольшую площадь поверхности, требуют меньше влаги по сравнению с лиственными деревьями. Таким образом, лиственные деревья сбрасывают листву в засушливый период, чтобы уменьшить потребность во влаге и избежать высыхания.

Холодный климат

Осенью деревья, ощущая сокращение дневного света и снижение температуры воздуха, начинают готовиться к холодам. Чтобы сохранить достаточное количество водных и энергетических ресурсов для зимнего периода, растения накапливают питательные вещества и избавляются от листьев. Этот процесс происходит циклически и не несёт вреда для растения. Так начинается осенний листопад.

Накопление питательных веществ

Деревья собирают ценные питательные вещества (нутриенты) из листьев и накапливают их в корнях для дальнейшего применения. Хлорофилл (пигмент, окрашивающий листья в зелёный цвет) первым разлагается на элементы питания. Кстати, в связи с этим листья осенью меняют цвет с зелёного на оранжевый, багровый, золотой.

Отделение листьев от дерева

Отделительный слой клеток отделяет лист от ветки, в результате чего происходит процесс листопада

Листья отсекаются от дерева с помощью отделительного слоя, который образуется в месте, где стебель листа соединяется с веткой, и представляет собой скопление клеток. По мере того, как осенние дни сокращаются, этот слой забивает сосуды на стебле листа, которые перемещают в лист воду, а в дерево – нутриенты. После того, как стебель забивается, слой становится сухим и чешуйчатым и, в результате разложения, отделяет лист от дерева. На месте отпавших листьев весной появляются новые стебли и отрастают листья.

Деревья, избавившись от листьев, входят в состояние анабиоза, которое сравнивается с глубоким сном. В это время растение использует запасы питательных веществ, отложенные летом.

Польза опавших листьев

Опавшая листва продолжает приносить деревьям пользу

Опавшие листья не теряют экологического значения. При разложении их полезные вещества стекаются в почву и кормят будущие поколения растительной и животной жизни. Благодаря этому дерево получает необходимые нутриенты для выращивания новых листьев. Кроме того, слой сброшенных листьев, укрывающий почву, согревает дерево и защищает от промерзания в холодную пору.

Вполне вероятно, что опавшая листва представляет собой главный фактор выживания не только деревьев, но и лесов в целом.

Опыление деревьев

Сбрасывание листьев деревьями также повышает эффективность опыления цветущих растений. Когда на ветках отсутствуют листья, ветряная пыльца распространяется на большие территории и, соответственно, охватывает больше деревьев.

Ответ на вопрос почему осенью опадают листья очевидный: опадание листьев помогает деревьям сохранять энергию и воду , т. е. выполняет энергосберегающую функцию и поддерживает водный баланс в организме растения. Сбрасывание листьев – способ адаптации деревьев к погодным условиям.

Кроме того, опадание листьев на деревьях не зависит исключительно от климатических изменений, это естественный процесс, заложенный природой в биологический цикл (комнатные растения также сбрасывают листья), который помогает им обновляться.

Пожалуй, каждому из нас нравится разноцветный оттенок листвы осенью. Наблюдать такое явление, как смену цвета листвы, очень красиво. Осенние красочные явления не раз воспевались в стихах поэтами. Но при этом редко кто задавался вопросом – почему осенью листья на деревьях желтеют и опадают для детей картинки такой поры всегда удивительны и непонятны.

Для чего необходима деревьям листва?

Этот вопрос очень важен, ведь он способен объяснить нам много непонятных вещей. Листва деревьев исполняет важнейшую функцию – вырабатывает соки, питающие дерево. Научное название этого состава – сахароза. Она и считается тем питательным элементом, за счет которого происходит вызревание плодов. Сок образуется с помощью хлорофилла, содержащегося непосредственно в листве. Он напоминает зеленого цвета элемент, клейкий на ощупь, придающий листве зеленого цвета насыщенность.

Особенность хлорофилла в том, что он способен формироваться исключительно при солнечном освещении. Процесс представлен поглощением углерода из воздушных масс и воды, извлекаемой из почвенного состава при помощи корневой системы. Такой процесс поглощающего характера можно величать обменом, ведь при его прохождении образуется и фотосинтез, ведь листва начинает поставлять чистейший кислород. На основании этого деревья принято считать зелеными легкими планеты.

Чем вызвано пожелтение листвы

Листья желтеют? Осень считается тем временем года, когда природа делает передышку. Относится это и к деревьям. Казалось бы, еще вчера они радовали нас своей зеленью, а сегодня уже начинают готовиться к зимнему сезону, за время которого они будут накапливать силы для будущей весенне-летней поры.

С наступлением осени начинает сокращаться продолжительность светового дня. По этой причине фотосинтез не получает необходимого количества времени для полноценного формирования. Это влияет на количество питательных элементов, которые достаются в конечном итоге дереву. Одним словом, все названные выше процессы замедляют свой темп.

Как следствие, наступает разрушение хлорофилла, зелень листы постепенно тускнеет, сменяясь на пигменты иных оттенков.

Причина: почему осенью листья опадают

Листья опадают? Падение листвы – процесс естественный. Ученые доказали, что способность деревьев освобождаться от листвы позволяет им выживать. Ветки становятся легче, им проще переносить тяжесть снегового покрова.
Будет ошибочно полагать, что дерево испытывает страдания, теряя листья. Совсем наоборот – процесс считается даже безболезненным.

Процесс сброса листьев происходит не мгновенно, начинается еще в летние дни, постепенно. Более того, листва уже заблаговременно подготовлена к этому явлению. В их основании находится пробковый слой, отличающийся гладкими стенками, без проблем отделяющимися друг от друга. В тот момент, когда начинается разрушение этих слоев, можно уверенно заявлять о наступлении листопада. Связка листвы с ветками заметно ослабевает, листочки удерживаются только за счет тоненьких сосудиков. От малейшего ветерка листочки начинают трепетать, ненадежная связка постепенно обрывается.

Хочется заметить, что листопад представляет собой удивительное зрелище. Кружась в медленном хороводе, листья опадают на землю, усыпая ее разноцветными коврами. И с каждым днем, приближающим окончание осеннего сезона, можно наблюдать такое явление, когда листва просто осыпается, даже без помощи ветерка. В местах отрыва начинают образовываться новые пробковые слои, готовые с наступлением весны служить базовой основой для образования новой листвы.

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.