Почему листья краснеют и желтеют
Обновлено: 04.10.2024
Золотые листопады листьев мы не часто сейчас можем заметить из-за бурного ритма жизни. Однако то, как зелёный сменяется пестрыми яркими цветами на выходных из окна углядеть еще возможно.
Но почему все оттенки не идут под копирку? Почему какой-то лист выбирает солнечный цвет, а второму ближе оттенки красного спелого яблока?
Среди ученых бытует мнение, что красный цвет — заслуга антоциана. Этот пигмент преимущественно активизируется осенью во время распада хлорофилла. Это связано с тем, что антоциан пытается тем самым продлить жизнь листьев, чтобы деревья смогли извлечь как можно больше питательных веществ.
В свое время было проведено много исследований на этот счёт. Группа ученых из университета Северной Каролины понаблюдали за деревьями на нескольких территориях.
В ходе этого мониторинга было выявлено, что на преобладание цвета будет влиять качество почвы.
Деревья с красными листьями преимущественно росли в земле богатой минералами и элементами. Желтолиственные растения произрастали в намного скудных условиях.
Есть совсем другая теория, которая все также связана с почвой. Изобилие красного пигмента в листьях свидетельствует о малом содержании азота в земле. Желтизна зависит от водорода, кислорода и углерода.
Но есть и самая базовая теория. Во время холодов пигмент хлорофилл становится чувствительным к свету и кислороду. Тем самым он легко подвержен разрушению.
Однако в отличие от лета, где под долгими яркими лучами, этот пигмент может восстановиться, осенью у него таких условий во все нет.
Этот процесс происходит неторопливо из-за чего людьми с первыми минуты осени не видят тонны опавших листьев. В ходе этого процесса пигмента хлорофилла расщепляется и наружу пробиваются каротины и ксантофиллы.
Зимой и летом одним цветом — только хвойные растения, а вот лиственные деревья меняют свой цвет раз в году. Разобрались с экспертом, откуда в листьях появляется цвет, почему он меняется именно осенью и зачем это происходит.
Екатерина Корсакова,
Откуда в природе цвет
За цвета в природе отвечает группа органических соединений, которые называются красителями. Они встречаются в окраске не только листьев растений, но и овощей, животных, птиц и рыб.
🌳 Хлорофилл — самый известный краситель в растениях, отвечает за зелёный цвет.
🌽 Каротиноиды — придают растениям жёлтый оттенок. Тыква, кукуруза, канарейки, фламинго, лосось, омары, креветки и нарциссы окрашены каротиноидами.
🍊 Флавоноиды — отвечают за оранжевый цвет. Их высокое содержание характерно для петрушки, лука, цитрусовых, облепихи, гречки и тёмного шоколада.
🍅 Антоцианы — это красный, пурпурный и фиолетовый цвета. Они дают окраску красным яблокам, помидорам, винограду и лепесткам многих цветков.
Как работают красители
Чтобы органическое соединение выглядело цветным, оно должно содержать цепочку сопряжённых двойных связей или присоединённых к ней поставляющих или принимающих электроны заместителей. Это следует из электронной теории цветности органических соединений. В листьях растений молекулы и соединения в них как раз такие, поэтому независимо от сезона сами листья не прозрачные, а цветные.
А, например, у большинства молекул, входящих в состав бензина, таких связей нет, поэтому он почти бесцветный.
Почему осенью желтеют листья
Это происходит из-за смены температуры и сокращения светового дня. Для производства хлорофилла, который отвечает за зелёный цвет в растениях, листьям требуется много тепла и света. Когда лето заканчивается, сокращается световой день, понижается средняя температура воздуха и, следовательно, производство хлорофилла замедляется, а существующий хлорофилл разлагается. В результате другие соединения, присутствующие в листьях, выходят на первый план и влияют на цвет листьев.
Какие деревья меняют цвет листьев
Из-за изменения светового дня все лиственные деревья меняют окраску. Не меняют окраску только хвойные деревья.
Почему осенью опадают листья
Это происходит из-за нехватки воды. Вода в грунте замерзает и не попадает в корни растений, в то же время с поверхности листа испаряется столько же воды, сколько и летом. Поэтому растения сбрасывают листву, чтобы не засохнуть.
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.
Откуда берется буйство теплых осенних красок, которое вдохновляет художников и искушает нас бросить все и пойти в ближайший парк с фотоаппаратом?
А действительно, почему летом нас окружают разные оттенки зеленого, а осенью леса и сады расцвечиваются яркими и разнообразными оттенками желтого, красного, оранжевого, пурпурного и бордового? Наука знает ответ на этот вопрос.
Дело в том, что за цвет листвы ответственны натуральные пигменты, в первую очередь хлорофилл, который необходим растениям для фотосинтеза и отражает зеленый цвет спектра - то есть, проще говоря, выглядит зеленым. Весной и летом хлорофилл исполняет свою главную функцию - преобразует солнечный свет в энергию, которую растение использует для жизнедеятельности. Осенью растения начинают готовиться к зимовке и "забирают" питательные вещества из листьев в ствол и корни. Это приводит к разрушению хлорофилла, и продукты его распада после некоторых химических преобразований становятся желтыми. И это еще не все: в листьях многих растений содержатся и другие пигменты - каротины, те самые, которые придают оранжевый цвет моркови и тыкве. Они тоже играют роль в фотосинтезе, но летом практически незаметны - их маскирует зеленый оттенок хлорофилла. После его разрушения каротины предстают перед нами во всех вариациях красного и оранжевого.
Если вы любите краски осени и хотите до морозов любоваться ими в своем саду, нет ничего проще: достаточно посадить в нем неприхотливые деревья и кустарники с красивой осенней листвой.
Ключевые слова
ПОХОЖИЕ МАТЕРИАЛЫ
Подготовка сада к зиме
Подготовка сада к зиме завершает ежегодный цикл работ на участке. От того, насколько хорошо мы .
Аккумуляторные воздуходувы: 10 советов по применению, о которых вы не знали
Мало у кого в конце сезона остается запал, чтобы как следует навести порядок в осеннем саду и убрать .
Инфракрасный обогреватель для дачи: выбор, плюсы и минусы
Дача стала для горожан убежищем от пандемии коронавируса, и многие в этом году намерены "держать .
Обрезка винограда от НЕ профессионала дачника: личный опыт, или 10 лет с урожаем
Многие из дачников, читая материалы по обрезке винограда и встречая разные умные термины типа "веер" .
Советы специалистов Husqvarna по консервации техники на зимний период
Сезон травокошения подходит к концу, и необходимо убрать технику на зиму. Для того чтобы инструменты .
Витамин Д: средство от коронавируса или опасность для здоровья?
С началом пандемии все прогрессивное человечество бросилось на поиски панацеи, которая непременно .
"Унылая пора! Очей очарованье! Приятна мне твоя прощальная краса – Люблю я пышное природы увяданье, В багрец и в золото одетые леса…".
Прав был поэт – просто глаз не отвести от осенних рощиц и перелесков, когда более-менее однотонная зелень крон сменяется настоящим буйством красок. Золотые, лиловые, оранжевые, красные, фиолетовые и бордовые листья появляются на разных деревьях и в разное время.
В некоторых северных странах с обильной лесной растительностью (Канада, США, Скандинавия, Восточная Азия) даже существует особая разновидность туризма, именуемая "созерцанием листьев" и приносящая довольно большой вклад в экономику. По осени путешественников-эстетов возят по самым красочным уголкам страны, демонстрируя пейзажи, где огромные территории усыпаны золотом и багрянцем.
А порой даже в одной кроне одновременно сочетается несколько цветов. Почему так происходит? Неужели природе просто хочется нас "порадовать" перед наступлением монохромных холодов?
Разумеется, нет. Хотя такое многоцветье, безусловно, очень приятно любому взгляду, эволюционно процесс этот возник по совершенно другим причинам. "Виной" всему жизненный цикл растений, а "отвечают" за красочные преображения листьев особые пигменты. Давайте обо всем по порядку.
Растительные пигменты – что это и зачем нужны
Биологические пигменты – по-разному окрашенные вещества, входящие в состав тканей организмов.
Растительные пигменты выполняют множество функций. В первую очередь, они определяют окраску растений, важную для их приспособления к внешней среде. Так или иначе окрашенные венчики цветов привлекают для опыления тех или иных насекомых, яркие плоды становятся заметнее для птиц и других "поедателей", которые таким образом помогают распространять семена, некоторые пигменты помогают защищаться от ультрафиолетового излучения солнца, другие – предупреждают окружающих о ядовитости организма и т.д.
Одним из важнейших растительных пигментов является хлорофилл. Он придает зеленую окраску большинству растений. Хлорофилл – не просто "краска", он принимает непосредственное участие в важнейшем для растений процессе фотосинтеза, т.е. преобразовании энергии видимого света в энергию химических связей органических веществ (биосинтез). Говоря простым языком, именно благодаря процессу фотосинтеза растения растут и плодоносят.
Помимо хлорофилла, в растениях присутствуют и другие пигменты. Основные их группы:
- Каротиноиды (каротин, ликопин, лютеин, виолоксантин, зеаксантин, неоксантин и др.) – наиболее распространенный класс биологических пигментов. Они придают растительным частям желто-красно-оранжевую окраску и являются дополнительными пигментами фотосинтеза. Бета-каротин служит предшественником витамина А (ретинол) и является мощным антиоксидантом.
- Флавоноиды (антоцианы, флавоны, халконы, ауроны, катехины и др.) – у высших растений играют важную роль в метаболизме (в том числе, и в фотосинтезе), а "заодно" обуславливают бордово-пурпурно-синюю и розово-лиловую окраску цветов и листьев (иногда и желто-оранжевую). Многие являются мощными антиоксидантами.
- Порфирины – азотсодержащие пигменты, участвуют в фотохимических процессах и обмене веществ. Помимо хлорофилла, в эту группу входит очень схожий с ним по строению и образуемый из него феофитин. Наглядно процесс превращения одного такого пигмента в другой вы можете наблюдать, когда готовите ярко-зеленые овощи в кислой среде – те становятся невзрачными темно-оливковыми.
В листьях разных "летних" растений единовременно присутствует большинство различных вышеперечисленных пигментов (кроме антоцианов) в различных соотношениях – в зависимости от вида и возраста растения, его жизненной фазы, даже места произрастания и текущей погоды (в первую очередь, температуры и освещения). Но именно хлорофилл в теплое время года количественно преобладает в листьях над всеми остальными пигментами, затмевая и перекрывая их цвета.
Что происходит с листьями осенью
Итак, всю весну и лето деревья растут, хлорофилл "работает", листья зеленеют. Что же происходит осенью?
А осенью растения готовятся к периоду покоя – световой день резко уменьшается, температура значительно падает, даже вода в грунте замерзает. Деревьям и кустарникам приходится сбрасывать листву – если бы они этого не делали, листья продолжали бы активное испарение на фоне прекращения всасывания воды корнями, и растения попросту бы засохли (по этой же причине точно так же деревья могут сбрасывать листья при сильной засухе в жаркий сезон).
Но перед осенним листопадом листва меняет цвет с зеленого на всевозможные оттенки золотого и красного – зачем и почему?
Дело в том, что пигмент хлорофилл очень чувствителен к свету и кислороду воздуха и легко разрушается. Если летом при ярком солнечном свете и длинном световом дне он так же легко восстанавливается, то осенью для этого условий нет. Более того – вода и питательные соки вообще перестают поступать к листьям, т.к. у их основания формируется пробковый клеточный слой (подготовка к листопаду). Сначала процесс идет медленно, но затем ускоряется.
В итоге хлорофилл разрушается и постепенно исчезает из палитры пигментов (теряя, в первую очередь, магний) и "на первый" план выходят ранее скрытые каротины и ксантофиллы, ответственные за желтую, оранжевую и красную окраску разной интенсивности. Параллельно с этим в листьях идет образование новых пигментов – антоцианов, ответственных за фиолетово-розово-сине-лиловые оттенки (а вот зачем именно это происходит, ученые пока сами не сильно разобрались; существует версия, что для фотозащиты на фоне потери магния). До последнего хлорофилл "держится" в жилках листа – часто те остаются зелеными, даже когда расположенные между ними ткани уже давно полностью изменили цвет.
Как мы уже упоминали, все эти процессы напрямую зависят от температуры и обилия света. В солнечные и сухие осенние дни при температуре около 0°C листва будет более насыщенных цветов. А если часто идет дождь и все время тепло и пасмурно, либо резко наступают холода, то листья будут тусклыми и невзрачными – желто-коричневыми.
У некоторых деревьев поздней осенью листья вместо разноцветных становятся одноцветными – бурыми и темно-коричневыми, как например, у дуба или каштана. Этот процесс обусловлен разрушением практически всех цветных пигментов, когда становятся заметными клеточные стенки из целлюлозы и лигнина, а также оставшийся самый стойкий пигмент танин из группы флавоноидов, более знакомый нам по окрашиванию чая и вина.
Почему же листья разного цвета могут присутствовать одновременно на одной и той же ветке?
Вы уже знаете, что осенью листва каждого вида растения окрашивается по-разному – смотря сколько и каких именно других растительных пигментов "пряталось" в летнее время "под хлорофиллом". Именно это процентное соотношение вкупе с разной скоростью протекания процессов разрушения хлорофилла, формирования антоцианов и освобождения других пигментов в каждом конкретном листочке и дает им свой неповторимый цвет.
А еще опавшие цветные листья (здоровые!) – прекрасное органическое удобрение, которое, распадаясь, "возвращает" в почву множество полезных веществ, скопившихся за время "жизни" листьев на дереве. А это – растительный белок, магний, калий, железо, кальций, азот, фосфор, сера. Вы удивитесь, но даже витаминов в покрасневших листьях плодово-ягодных культур зачастую больше, чем в тех же ягодах и плодах! А медленно разлагающиеся плотные части листовой пластинки (черешки и жилки) в процессе будут еще и дополнительно структурировать почву, улучшая ее качество.
Что делать, если вам нужен листовой опад, а на участке или вблизи него очень мало деревьев? Первое, что приходит в голову, – набрать листьев в лесу.
Осенний листопад – процесс, растянутый во времени. Нужно ли убирать листья на зиму, тратя на это все выходные, или можно обойтись без уборки?
Пока золотая осень в некоторых регионах еще в разгаре, самое время выйти с друзьями на природу, полюбоваться разноцветьем красок на деревьях и кустарниках, устроить осеннюю фотосессию, а то и пособирать опавшие яркие листья на пользу саду и огороду!
Читайте также: