Почему осенью листья краснеют
Обновлено: 05.10.2024
Она объяснила, что в период вегетации через лист происходит дыхание дерева, поступление питательных веществ.
- Осенью дерево сбрасывает все листья и высвобождается от всех вредных веществ, которые накопились за период вегетации, именно листопадом. И если когда-то заготавливали листовую массу как компост, то сейчас некоторые специалисты не рекомендуют запасаться листвой, потому что лист накапливает цианиды (соли цианистоводородной кислоты – прим. ред.). Например, если дерево находится около магистрали или на центральной улице, где большое движение автотранспорта с большим количеством выхлопных газов, все это накапливается в листе. С помощью листопада дерево и освобождается от всех вредных веществ, которые оно накопило за вегетационный период, - отметила директор учебного ботанического сада КубГУ.
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.
"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!
Среди электрических обогревателей, которые мы используем в быту, наиболее популярными сейчас становятся инфракрасные нагреватели. Они очень широко рекламируются в Интернете и в газетах. Говорят, что они намного эффективнее масляных радиаторов и тепловентиляторов. Меньше потребляют энергии, не сжигают кислород и т.д. Главное – они совершенно не вредные, никакого отрицательного воздействия на организм человека не оказывают. Далее
Одна моя знакомая отказывается есть пищу, которую кто-то разогрел в микроволновой печи. Всему виной - страшилки в Интернете. Далее
При приготовлении сырого мяса, особенно, домашней птицы, рыбы и яиц необходимо помнить, что только нагревание до надлежащей температуры убивают вредные бактерии. Далее
451 градус по Фаренгейту. Это название знаменитой книги Рэя Брэдбери. На языке оригинала звучит так: ‘Fahrenheit 451: The Temperature at which Book Paper Catches Fire, and Burns’. Действительно ли при этой температуре начинают гореть книги? Далее
Итак, самое простое объяснение, известное из школьной программы, выглядит примерно так: листья осенью, когда день становится коротким и понижается температура, перестают вырабатывать зеленый пигмент хлорофилл, желтеют и опадают. Все, казалось бы понятно. Но почему, если понизить температуру до тех же 10 °С летом они не опадают? Имеет ли температура решающее значение в изменении цвета листьев? Почему листья окрашены в различные яркие цвета?
Как показали недавние исследования, за осенний парад жёлтого и золотого, следующий за исчезновением зелёного хлорофилла, отвечает всего один белок - протеаза. Белок FtsH6 относится к семейству протеаз FtsH, способных расщеплять белок мембраны хлоропластов – светопринимающий комплекс фотосистемы II (LHC II), самый распространённый мембранный белок а земле. Как только этот структурных белок расщепляется, ранее незаметные пигменты – жёлтый ксантофилл и оранжевый каротин В становятся видимыми.
В некоторых статьях, объясняющих цвет листьев осенью, на этом собственно и заканчивается объяснение окраски листьев. Говорят, что по мере потери зеленого пигмента хлорофилла становятся заметными другие пигменты (красные, желтые и т.д.), всегда присутствующие в листьях.
Это не совсем так. Если желтый и оранжевый пигменты, так называемые ксантофиллы и каротины, присутствуют в листе все лето, то пигменты красного цвета, антоцианы, образуется в некоторых листьях только с приходом осени.
Антоцианы – это мощные антиоксиданты, которые присущи многим известным овощам и фруктам, таким как свекла, красные яблоки, красный виноград. Кстати, они разрешены в качестве пищевых добавок (E163). Большое значение в синтезе антоциана имеет солнечный свет. Вы замечали, что чем осенние дни яснее, тем листья ярче?
Как образуются антоцианы? Их образование зависит от расщепления сахаров в присутствии яркого света при понижении уровня фосфата в листьях. Летом фосфата в листьях достаточно много, он нужен для расщепления сахаров, производимых хлорофиллом. Однако осенью фосфат, как и другие питательные вещества, перемещается из листьев в ствол растения. При этом изменяется процесс расщепления сахаров, что приводит к образованию антоциановых пигментов. Чем ярче свет в это время, тем больше производится антоцианов и тем более красивым получается цвет листьев. Поэтому, когда осенью солнечно и прохладно, а ночи холодные, но без заморозков, расцветка листьев обычно наиболее красочная.
Как известно все в природе имеет смысл. В чем же смысл того, что дерево тратит энергию на образование красного антоциана, если листья все равно должны скоро облететь? Думаю, что нам людям не стоит слишком обольщаться, что это только для того, чтобы доставить нам удовольствие от созерцания феерии осенних красок.
Полностью загадка не разгадана. Существует несколько гипотез. Первая в том, что образуя антиоксиданты растения пытаются хоть немного продлить жизнь осеннего листа. Красные пигменты понижают температуру замерзания жидкостей в листе и помогают растению защититься от холода. Согласно теории фотозащиты, антоцианы защищают лист от вредного воздействия света при низких температурах, в присутствии антоцианов дереву удаётся усваивать питательные вещества (особенно азот) более эффективно. Чем дольше сохраняются листья, тем больше питания накапливается на зиму.
Согласно теории коэволюции, цвета – предупреждающие сигналы для насекомых, которые используют деревья как убежища на зиму. Насекомые могут избегать красных листьев и увеличивать свою приспособленность, а дерево в то же время получает преимущество, потому что понижается количество паразитов. Это было показано на примере яблони. У некоторых сельскохозяйственных сортов яблонь листья не окрашиваются осенью в красный цвет. Тля избегает яблонь с красными листьями, однако, активно растёт и размножается на деревьях, листья которых остаются зелеными.
Ярко красный цвет листьев некоторых ягодных растений (черноплодной рябины, например) помогает привлечь птиц осенью и тем самым, подкормить их.
Существует также теория аллелопатии. Аллелопатией называют свойство растений выделить органические соединения, которые тормозят развитие других растений. Американский биолог Френк Фрай (Frank Frey) выдвинул гипотезу, согласно которой деревья с большой концентрацией антоцианов в листьях отравляют почву под собой для других видов растений. Он провёл эксперимент, в котором обливал ростки сорняков экстрактом из жёлтых, зелёных и красных листьев. Семена, которые были политы экстрактом из красных листьев клёна, развивались существенно хуже.
Исследования продолжаются, и появляются новые теории, пытающиеся объяснить эту чудесную осеннюю загадку красного листа. И разгадывая подобные природные явления человек возможно сможет помочь самому себе стать здоровее и счастливее…
Читайте также: