Каковы причины листопада? Что заставляет наши лиственные деревья и кустарники ежегодно сбрасывать свою листву с тем, чтобы вновь одеться ею по окончании суровой зимы?

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.

Причины листопада

Каковы причины листопада? Что заставляет наши лиственные деревья и кустарники ежегодно сбрасывать свою листву с тем, чтобы вновь одеться ею по окончании суровой зимы? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо прежде всего выяснить, представляет ли собой листопад биологическое явление, обусловленное жизнедеятельностью растения, или же он вызван падением температуры и наступлением осеннего ненастья. Если мы летом или - еще лучше - с весны пересадим в горшок с землей какое-нибудь молодое деревцо, например, дубок или клен, и поставим его в комнату или в оранжерею, осенью он неизбежно сбросит свои листья, несмотря на самый лучший уход. В комнату или за стекло оранжереи не проникает осеннее ненастье, здесь не бывает заморозков, тем не менее листопад и здесь будет проявляться с достаточной правильностью. 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 и другой способ убедиться в том, что листопад - процесс биологический. В конце лета через основание листового черешка какого-нибудь дерева делают срез в том месте, где черешок прикрепляется к стеблю, образуя так называемую «листовую подушечку». Под микроскопом на срезе легко разглядеть образование особого отделяющего (пробкового) слоя. Клетки этогослоя имеют гладкие стенки и легко обособляются друг от друга. К началу листопада связь между ними в каком-нибудь месте нарушается, и лист остается висеть на дереве лишь благодаря сосудистым пучкам, которые, подобно мельчайшим «водопроводным трубам», соединяют лист с остальным растением. Сосудистые пучки легко можно заметить простым глазом на листовых рубцах в виде трех, пяти или большего числа крупных точек. Они служат для проведения воды и минеральных солей от корня к листьям (восходящий ток) и питательных веществ - углеводов, выработанных листьями в процессе ассимиляции (нисходящий ток). Однако, наступает момент, когда нарушается и эта последняя связь между черешком листа и материнским растением. Часто для этого бывает достаточно самого ничтожного порыва ветра, иногда же листья опадают и в совершенно тихую погоду в результате резких колебаний температуры, замерзания или оттаивания или же прямо под влиянием силы тяжести листовой пластинки, отягченной осевшей росой. Приходилось ли вам бывать в лесу в разгар листопада, когда в ясную погоду к вечеру сильно холодает, но зато стоит полное безветрие? В это время в лесу удивительно тихо и отчетливо слышен непрерывный шорох падающих листьев. Образование пробкового слоя в листовых черешках указывает нам на то, что листопаду предшествует в растении длительная подготовка.

Какие выгоды дает растению сбрасывание листвы на зиму

Листопад является приспособлением растений к условиям зимы - не только холодного, но и сухого времени года. Если бы наши лиственные деревья остались на зиму в своем зеленом уборе, они неизбежно погибли бы в результате недостатка влаги, так как испарение воды их листьями не прекращалось бы, а поступление воды в растение почти полностью могло остановиться. Во многих тропических и субтропических странах, где температура в течение круглого года достаточно высока, но влажность подвержена сильным колебаниям, ежегодно при наступлении засухи деревья сбрасывают листву. Taк, обнажаются на несколько месяцев деревья африканских саванн, травы которых также выжигаются солнцем, пока обильные дожди снова не возродят к жизни растительность саванн. Значение листопада в жизни наших лиственных деревьев особенно хорошо заметно при сопоставлении их с хвойными. Хвойные - ель и особенно сосна - засухоустойчивые растения. Их хвоя испаряет во много раз меньше воды, чем листва наших лиственных пород. Благодаря этому они и способны перезимовывать в зеленом виде. Считается, что в условиях слабого водоснабжения количество влаги, испаряемой хвойными, относится к количеству влаги, испаряемой лиственными породами, как 1:10, в условиях же повышенного водоснабжения - как 1:6. Дуб на 100 гр сухого вещества листьев испаряет за лето 54,6 кг воды, берез - 81,4 кг, ясень - 85,6 кг, сосна же всего 9,4 кг. Интересно заметить, что лиственница в этом отношении вeдeт себя как лиственная порода и испаряет влаги в 10 раз больше, чем сосна, и в пять раз больше, чем ель. Такая способность экономить влагу достигается наших хвойных особым строением их игл. Не говоря уже о значительно меньшей поверхности, хвоинки имеют целый ряд засухоустойчивых приспособлений: толстую кожицу, окружающую хвоинку со всех сторон, и сизоватый восковой налет, также понижающий испарение; большое значение имеет также расположение устьиц в особых углублениях. Ведь устьица являются порами, своего рода форточками, через которые происходит газообмен в растении и транспирация влаги; погружение их в ткань листа значительно уменьшает транспирацию. Напротив, листья наших листопадных деревьев лишены каких-либо специальных засухоустойчивых приспособлений. Они имеют широкую поверхность и тонкую кожицу. Говоря здесь о значении листопада в жизни наших деревьев, нельзя не обратить внимание на то, что, сбрасывая листву, они тем самым предохраняют себя от механических повреждений под тяжестью снега. Часто зимой можно наблюдать, как даже в безлистном состоянии ломаются крупные ветви деревьев под напором снега; широкая листовая поверхность, на которой оседало бы много снега, сделала бы это явление катастрофическим. Вышеуказанным далеко не ограничивается биологическое значение листопада. В жизни деревьев он играет еще и другую роль. Он способствует удалению отбросов, различных минеральных солей, большое количестве которых скапливается в листьях под осень и становится вредным для растения. Если взять листья какого-нибудь дерева и исследовать, сколько они содержат золы весной, в середине лета и осенью, перед листопадом, то в результате выявится резкое повышение золы с возрастом листьев. В конце мая листья бука содержат по отношению к сухому весу 4,6% золы, в конце июля - 7,4%, а в конце октября - 10,8%, т.е. в два с лишком раза больше, чем весной. Каким о бразом в течение лета происходит накопление в листьях такого значительного количества минеральных веществ? Дело в том, что лист в течение всей своей жизни усиленно испаряет воду. На смену этой испаренной влаги в него непрерывно поступает новая, которая засасывается корнями из почвы. Однако, как мы знаем, растение получает из почвы не чистую воду, а растворы различных солей. Эти соли, проходя вместе с водой через все растение, попадают и в листья. Часть их идет на питание растения, часть же, остающаяся не использованной, откладывается в клетках листа. В результате этого к осени листья становятся как бы минерализованными, обильно пропитанными солями, отложения которых в некоторых случаях удается даже рассмотреть под микроскопом. Большое количество минеральных солей, отлагающихся к осени в листьях, нарушает нормальную их работу и становится вредным для растения; поэтому сбрасывание старых листьев является необходимым условием для его нормальной жизнедеятельности. Так как отложение минеральных солей в листьях - результат испарения, то понятно, что чем больше, влаги способны испарить листья, тем сильнее они минерализуются к осени. Это особенно ясно видно при сопоставлении количества золы, отлагаемой в листьях сосны и лиственницы. Сосна, которая, как мы знаем, испаряет за лето очень мало влаги, содержит осенью в своей хвое всего лишь около 1,5% золы, тогда как лиственница, которая в отношении испарения приближается к лиственным породам, скопляет в мягких иглах до 2,5% минеральных солей. Необходимость избавиться от накопившихся в листьях вредных отбросов обусловливает листопад у деревьев во влажном тропическом климате. Вначале полагали, что в тропических местностях, где климат в течение круглого года остается более или менее однородным, листопада вовсе не существует. Однако более тщательные наблюдения, произведенные на острове Яве в знаменитом тропическом ботаническом саду в Бьютензорге и в Индии, показали, что и в тропиках листопад представляет собой обычнейшее явление. Правда, опадение листьев у различных деревьев происходит здесь не одновременно, причем даже различные экземпляры одного и того же вида имеют листопад в различное. время. В результате период покоя во влажном тропическом климате нередко продолжается у какого-нибудь дерева или части дерева всего лишь несколько дней. Растение сбрасывает ставшие для него не нужным балластом старые листья и немедленно облачается в новый зеленый наряд. Эти факты указывают, что листопад зависит не только от внешних, но и от внутренних причин, т. е. становится необходимым в результате жизнедеятельности самого растения.

Что содержится в опавших листьях

Анализы опавших листьев показали, что в них содержится, кроме известного процента золы, значительное количество углеводов - органических веществ, содержащих углерод и выработанных лиcтом в результате поглощения им углекислоты из воздуха. Замечательно при этом, что опавшие листья значительно богаче углеводами, чем молодые. Таким образом, растение, ежегодно сбрасывая листву, лишается известного количества питательных веществ, которые не успевают полностью перейти в стебель. Однако подобная расточительность не приносит растению особого вреда. Углеводы - это вещества, которые в любом количестве могут быть получены растением из воздуха. Азот растение усваивает только из почвы в виде растворенных солей. И азота нередко растению не хватает. Поэтому оказывается, что азотистые вещества перед листопадом в значительных количествах передвигаются в ствол, где и перезимовывают или потребляются растением в течение зимы; вместе с азотистыми веществами из листьев выводятся и другие ценные для растения минеральные соли; тем не менее установлено, что значительная часть их все же остается в опадающих листьях. Опавшие листья представляют собой очень ценное удобрение. Благодаря им почва в лесу ежегодно обогащается перегноем, приобретая ряд важных свойств. Мы знаем, например, что почва широколиственного леса не промерзает зимой в силу значительного содержания гумуса и это дает возможность весенним растениям развиваться под снегом. Один гектар дубового леса получает более 5000 кг отпада (сухой вес листьев, хвороста и пр.), что дает примерно 520 кг золы. Отсюда понятно, что сбор опавших листьев и вообще удаление лесной подстилки в лесу отрицательно сказываются на жизни деревьев. Так, например, в одном опытном германском лесничестве, где в течение ряда лет практиковался сбор лесной подстилки, прирост насаждения упал на 11%. В листьях некоторых деревьев содержатся дубильные вещества. В незначительном количестве они есть в листьях дуба, но особенно много их в листьях благородного каштана - дерева, широко распространенного у нас в Западном Закавказье. Свежие опавшие листья в каштановых лесах содержат до 12% дубильных веществ, поэтому сбор их для получения дубильного экстракта может иметь промышленное значение.

Отчего осенью листья желтеют

Растения кажутся нам зелеными от большого количества мельчайших хлорофилловых зерен, расположенных в клетках листьев и стеблей. Мы знаем, что в хлорофилловом зерне совершается процесс разложения углекислоты, в результате которого в растении из неорганических соединений создаются органические вещества - углеводы. Хлорофилловое зерно не остается неизменным в растении. Оно недолговечно. Улавливая солнечную энергию, необходимую для процесса ассимиляции, хлорофилл разрушается под влиянием света и вновь создается в растении, причем образование его также может происходить только лишь на свету. Однако хлорофилл - не единственное красящее начало в тканях растений. Наряду с ним постоянно присутствуют особые пигменты, известные под названием ксантофилла и каротина. Первый из них чисто желтого цвета, второй имеет оранжевый оттенок; каротин обусловливает характерный цвет корня моркови, где он содержится в очень большом количестве. Желтые пигменты всегда есть в зелени растения, но летом они совершенно незаметны, так как замаскированы интенсивно-зеленой окраской хлорофилла; тем не менее их очень легко выделить при помощи следующего несложного опыта. Каждый, вероятно, знает, что зеленые части растений, если их бросить в крепкий спирт, начинают бледнеть, тогда как спирт, напротив, быстро зеленеет. Этот процесс обесцвечивания листьев вызван тем, что хлорофилл растворяется в спирту, и особенно быстро при подогревании или даже осторожном кипячении спирта в водяном баке. Крепкая спиртовая вытяжка из зеленых листьев при рассматривании ее в проходящем свете выглядит изумрудно-зеленой, в отраженном же свете флюоресцирует (отсвечивает) вишнево-красным оттенком. Вместе с хлорофилллом в спирт переходят и желтые пигменты. Чтобы отделить их, в вытяжку следует налить немного бензина. Взболтав смесь, через некоторое время можно заметить, что бензин, как более легкий, всплывет наверх, тогда как слой спирта останется внизу. При этом бензин будет иметь изумрудную окраску, спирт же примет золотисто-желтый цвет от оставшихся в нем желтых пигментов листа - ксантофила и каротина. Отделение хлорофилла от желтых пигментов основано на том, что он обладает большей растворимостью в бензине, чем в спирте. Осенью, по мере затухания деятельности листа в связи с образованием в его черешке отделяющего слоя, в нем замедляется и, в конце концов, совсем прекращается образование хлорофилла; разрушение же хлорофилла под влиянием солнечного света продолжается. В результате лист теряет свою зеленую окраску, и желтые пигменты, незаметные до этого времени, внезапно обнаруживаются. Поэтому, однако, необходимо добавить, что не только ксантофил и каротин обусловливают желтую окраску листьев осенью; в настоящее время найдены еще и другие желтые пигменты, которые отсутствуют в живых тканях листа и появляются лишь при их отмирании в момент листопада. Так как разрушение хлорофилла идет более быстрыми темпами на ярком свету в солнечную погоду, то становится понятным, почему в пасмурную дождливую осень листья дольше сохраняют свою зеленую окраску и почему, два-три ясных солнечных дня, сменившие стоявшее до сих пор ненастье, сразу разукрашивают кроны деревьев в яркие золотистые краски осени.

Что обусловливает багряный цвет деревьев во время листопада

Осенняя раскраска листьев особенно привлекательна своими багряными тонами. Однако эти тона встречаются не у всех деревьев. В багрянец убираются кроны кленов и осин; нарядную, розоватую окраску принимает листва бересклета; темно-пурпуровыми становятся гирлянды дикого винограда. Наряду с этим липы, дубы и березы лишены красных оттенков, они отливают лишь различными желтыми и золотистыми тонами. Чем же обусловлен красный цвет осенних листьев? Он обусловлен особым красящим веществом-антоцианом, которое чрезвычайно широко распространено в растениях. В отличие от хлорофилла антоциан не связан внутри клетки с пластическими образованиями. Он растворен в клеточном соке и реже встречается в виде мелких кристаллов. Антоциан очень легко извлечь из любых красных или синих частей растения. Если прокипятить некоторое количество свеклы или красной капусты, то вода окрашивается от антоциана в лиловатый или грязно-красный цвет. Достаточно прибавить к этому раствору несколько капель какой-нибудь кислоты, например, уксусной, как он сейчас же примет интенсивно-красную окраску. Антоциан обусловливает также голубую и розоватую окраску цветов. Многочисленные колеры роз, огневой цвет мака, небесно-голубые оттенки незабудок, лиловый цвет фиалок и колокольчиков - все это результат присутствия антоциана в клеточном соке. Дело в том, что антоциан, в зависимости от того, в какой среде он находится - в кислой или щелочной, способен быстро менять свой оттенок. Подобно лакмусовой бумажке, при кислой реакции он имеет розоватый цвет, при щелочной - синеет. В связи с этим некоторые растения обладают замечательной способностью с возрастом менять окраску своих цветков. Мы уже упоминали выше об этом явлении в цветках медуницы, которые в момент зацветания имеют розоватый венчик, в дальнейшем приобретающий пурпуровую, а затем и синюю окраску. То же наблюдаетсяи в соцветиях другого обитателя широколиственного леса - сочевичника. В его изящных кистях нижние, более старые цветы имеют синюю окраску, верхние, более молодые - розоватую. Подобное же изменение окраски с возрастом можно видеть и на незабудках. Цветы всех этих растений вначале очень богаты кислотами, впоследствии они постепенно теряют свою кислотность, и растворенный в клеточном соке антоциан, синеет. Пользуясь этим свойством антоциана, удается без особого труда произвольно менять окраску некоторых цветков. Если продержать некоторое время голубые цветы незабудок или фиалок в атмосфере табачного дыма, они вскоре начинают зеленеть под действием щелочи, которая содержится в табачном дыму. Тот же результат получается и при действии нашатырного спирта. Если же поместить цветы растения под стеклянный колпак с дымящей соляной или уксусной кислотой, они быстро розовеют. Антоциан широко распространен в молодых растущих частях растения. Выше мы указывали, что он окрашивает женские сережки ольхи и рыльца женских цветов орешника в пурпуровый и розовый цвет. Здесь он может иметь роль некоторого дополнительного улавливателя тепловых лучей, поглощая зеленые и синие части спектра. Какое же значение имеет антоциан в отмирающих листьях? Появление антоциана в тканях растений находится в определенной зависимости от внешних условий. При понижении температуры количество антоциана в клеточном соке увеличивается так же, как и при ярком свете. Вместе с тем образование антоциана стимулируется также остановкой или задержкой в листве питательных веществ, получаемых растением в результате ассимиляции. Особенно хорошо это заметно при различных поранениях растений. Над местом пореза скапливаются углеводы, а вслед за тем соответствующая часть растения принимает интенсивную антоциановую окраску. Проф. Молиш, который впервые обратил на это внимание, описывает такой случай. Проходя как-то по винограднику, он был поражен тем, что на некоторых ветвях виноградных лоз листья были красного цвета, в то время как другие имели нормальную листву. Заинтересовавшись причиной этого явления, он стал внимательно исследовать покрасневшие части веток и обнаружил, что все они были повреждены таким образом, что движение соков было затруднено, но не приостановлено. Чтобы окончательно убедиться в том, что здесь играло роль именно поражение и вызванный этим застой питательных веществ, он произвел на других кустах многочисленные надрезы до двух третей древесины. Через две-три недели все пораженные части веток выше надреза приняли яркую антоциановую окраску. Можно думать, что и в осенних листьях, где легко происходит повреждение в сосудистой системе, тормозится поток углеводов, что способствует образованию антоциана. Таким образом, багряные оттенки, в которые окрашиваются деревья во время листопада, не являются каким-либо особым приспособлением. Они свидетельствуют лишь о происходящем затухании жизнедеятельности в листьях в связи с подготовкой растений к зимнему периоду покоя.

Особенности листопада у некоторых деревьев и кустарников

Осенняя раскраска листьев наблюдается далеко не у всех деревьев. У ольхи листья во время листопада сохраняют свой зеленый цвет и чернеют лишь после заморозков. Точно так же совершенно не изменяют свой цвет листья сирени: они остаются зелеными на ветвях до выпадения снега, несмотря на то, что давно уже убиты морозами. У осины листопад начинается, когда листья еще зелены, осенняя же раскраска наступает позднее, когда часть дерева уже обнажилась. Продолжительность листопада у различных деревьев, так же как и период пожелтения листвы, бывает крайне различной. Из наших деревьев листопад, по-видимому, наиболее длителен у березы: он продолжается около двух месяцев, в то время как липа успевает сбросить свою листву в две недели. Установить сроки листопада у какой-нибудь древесной породы бывает не так легко, так как у различных экземпляров одного и того же вида он начинается и заканчивается не одновременно. Интересно при этом отметить, что причина этого явления далеко не всегда лежит во внешних условиях. Нередко два дерева, растущие по соседству, на целую неделю различаются по времени пожелтения и опадения своих листьев, причем эти особенности листопада отдельных деревьев ежегодно повторяются. Особый интерес представляют некоторые экземпляры дуба, которые очень долго не сбрасывают своих листьев и в течение всей зимы стоят в своем осеннем уборе. Несмотря на то, что листья на таких дубах уже давно мертвы, они крепко висят на ветвях, выдерживая зимние вьюги и метели, и опадают лишь в начале весны, незадолго до того времени, как начнется развитие молодых листьев. Эти своеобразные деревья представляют собой особую форму дуба, известную под именем «позднего дуба», тогда как экземпляры, нормально сбрасывающие листья, относятся к раннему дубу. Обе эти формы, по-видимому, являются наследственно закрепленными, хотя это еще нуждается в проверке. Кроме особенностей листопада, поздний дуб отличается от раннего более поздним цветением и распусканием почек, которое запаздывает на 2-3 недели. Весной такие дубы стоят еще совершенно голыми, в то время как их соседи уже покрылись зеленой дымкой молодой листвы. Несмотря на столь резкое различие в развитии, оба дуба не отличаются существенным образом по форме и величине своих листьев и желудей. Правда, некоторые авторы указывают, что ранняя форма дуба, которая вообще у нас более обычна, характеризуется более широкой раскидистой кроной, менее правильным стволом и более легкой древесиной, тогда как поздний дуб имеет более сжатую крону, полнодревесный ствол и более тяжелую древесину; интересно, что обе формы дубов различаются местным населением: ранний дуб называется «летним дубом», или просто «дубом», а поздний - «зимним дубом», или «дубицей». В настоящее время большинство авторов считает, что поздний, или зимний, дуб является более приспособленным к нашим климатическим условиям, а потому со временем должен завоевать себе более широкое распространение. Дело в том, что молодые побеги дуба часто повреждаются весенними заморозками. В этом отношении поздняя форма дуба находится в более благоприятных условиях. Если это действительно так, то отсюда мы можем сделать вывод, что климат у нас в настоящее время ухудшился по сравнению с прошлым, что, впрочем, подтверждается и некоторыми другими данными. Вспомним, например, более широкое распространение у нас в прошлом широколиственных лесов, остатком которых является дубравная ветреница, обитающая в настоящее время под чуждым для нее пологом елового леса. Несмотря на большой научный и лесоводственный интерес, который представляют ранняя и поздняя формы дуба, они изучены еще далеко не достаточно. Интересно провести более детальные наблюдения за ними в различных условиях и в различные годы и выяснить, имеется ли приуроченность какой-либо формы к определенным местообитаниям. Очень интересно установить также, есть ли у каких-либо других древесных пород подобного рода ранние и поздние формы. Мы указывали уже на способность лиственницы в некоторых условиях очень долго сохранять свою хвою; на Кавказе часто встречаются поздние формы бука и каштана, но они в этом отношении еще почти не изучены.

Источник в интернете:

http://www.aroma-azbuka.ru/pages/page.php?page=421#1

: большинство многолетних растений - кустарников и деревьев - сбрасывают свои листья перед наступлением этих неблагоприятных погодных условий. Листопад – это естественное отделение листьев от стебля (осевой части ), которое происходит, как правило, один раз в году.

Одни растения сбрасывают листья каждый год: в жарких и засушливых областях это, например, баобаб и бомбаксы, в умеренном - это известные нам деревья и кустарники, например береза, липа, смородина и так далее. Растения с многолетними листьями сбрасывают их не все сразу, а постепенно, как, например, брусника или хвойные деревья. Растения, которые сбрасывают всю каждый год, называются листопадными, а растения с многолетними листьями называются .

Листопадные растения будут ежегодно сбрасывать листву, даже если их перенести в другие климатические условия, например, туда, где нет холодных зим.

Как происходит отмирание листьев?

С приближением времени листопада листья стареют. По мере их старения снижается интенсивность дыхания, хлоропласты деградируют, из листа в стебель оттекают пластические вещества (аминокислоты, углеводы), накапливаются некоторые соли (например, оксолата кальция). Около основания листа формируется отделительный слой, который состоит из легко расслаивающейся материи - паренхимы. По паренхиме листья отделяются от стебля. Начинается листопад.

Зачем листопад нужен?

В зимнее время растениям не хватает воды. В вода находится в замерзшем состоянии – в состоянии льда, и она не может проникнуть в корни деревьев и кустарников. В то же время с поверхности листьев процесс испарения идет непрерывно. В данном случае, значение листопада - растений от пересыхания.

Вечнозеленые растения приспосабливаются к нехватке воды другим способом – поверхность их листа настолько мала (например, хвойные породы), что они испаряют очень мало влаги.

Еще одна причина сбрасывания листьев - защита от механических повреждений, которые могут возникнуть в результате налипания снега на лист.

Кроме того, листопад служит механизмом очищения организма растения от вредных веществ. К осени в листьях накапливается огромное количество солей и вредных минеральных веществ. Именно поэтому опавшую листву нельзя сжигать – она очень токсична. Таким образом, листопад - это необходимое явление в . Он представляет собой естественную защиту растений от неблагоприятных погодных условий.

Листья выполняют множество функций. Они служат для растения дыхательной, выводящей, обменной системой, вырабатывают органические вещества. Листья также играют огромную роль и в жизни других существ планеты Земля.

Инструкция

Листья вырабатывают органические вещества, что является одной из самых важных их функций. В процессе жизнедеятельности в лист попадает кислород и углекислый газ. Первый растение использует для дыхания, а второй - для создания органических веществ. Так, например, плодовые растения вырабатывают фруктозу, которая потом делает фрукты сладкими. С помощью солнечного света в хлоропластах образуется кислород, который затем поступает в атмосферу. Образование кислорода - важнейшее условие для жизни на земле, без него на планете не выжили бы ни растения, ни животные, ни человек. Поэтому так важно препятствовать уничтожению огромных массивов леса.

Листья испаряют воду. Вода поступает к растению через корни и выделяется затем через листья. Так, с поверхности листа удаляются излишки воды и другие вещества, а также действует своеобразная система вентиляции растения. Этот процесс можно сравнить с потоотделением человека: в жаркую погоду тело выделяет пот, чтобы охладиться и не перегреваться на солнце. То же самое происходит и с листьями - они выделяют влагу, чтобы не засохнуть от жары. Процесс испарения воды не постоянный и регулируется самим растением. Когда воды у растения мало или когда погода стоит нежаркая, растение закрывает специальные канальцы - устьицы - в листе и не пропускает воду.

Благодаря работе устьиц осуществляется и еще одна важная функция работы листа - газообмен. На листовой пластине содержатся специальные клетки - хлоропласты с зеленым веществом хлорофиллом. Растения не только выделяют в воздух кислород, но и поглощают его для дыхания. Причем, поглощение кислорода происходит круглые сутки, а вот выработка - только днем, при солнечном свете. То же самое происходит и с углекислым газом: растение не только поглощает его для выработки органических соединений, но и выделяет газ в атмосферу после дыхательного процесса. Но, конечно же, объемы выделения газов у растений совсем не такие, как у человека и других животных. Растения вырабатывают и выделяют в атмосферу гораздо больше кислорода, чем потребляют для собственной жизнедеятельности.

Листопад или сезонная смена листьев - это биологический процесс для растений, в ходе которого они сбрасывают листву с ветвей, чтобы не погибнуть в холодный период года, а также засуху.

Сбрасывание листвы кустами и деревьями является естественным процессом. Важен он как для самих растений, так и для почвы, в которой они произрастают.

Сезонная смена листьев растений

Листопад для деревьев является логичным завершением цикла сезонного роста и способом успешно пережить зиму. В регионах с умеренным климатом она морозная. Верхний слой почвы и скопившаяся влага промерзают. Как следствие, растение не может собрать корневой системой достаточное количество воды. Если бы листья оставались на ветвях, с их поверхности влага продолжала бы испаряться, пусть и не так интенсивно из-за низких температур, кустарники и деревья засохли бы.

В зимний период выпадает большое количество осадков в виде снега. Последний налипает на ветки. При условии наличия листьев, масса налипшего снега была бы существенно больше, ветви деревьев и кустов обламывались бы под непривычной тяжестью.

Опавшие с деревьев и кустов листья, а также хвоя, образуют растительный покров у корневой системы деревьев, который является естественной защитой от зимних морозов. Ближе к весне при постепенном оттаивании почвы и с выпадением осадков в виде дождей, вся опавшая листва перегнивает, выступая удобрением для грунта и источником питательных веществ для растений.

В регионах с субтропическим климатом листопад является свидетельством засухи. Деревья сбрасывают листву, ввиду нехватки воды. Нередко это происходит летом, в июле-августе.

Процесс смены листьев растений и деревьев

Лиственные кустарники и деревья листву сбрасывают в осенний период. Это зависит не столько от календаря, сколько от изменения светового дня и температуры воздуха. Для растений осень наступает при установлении температуры от 15 градусов тепла и ниже.

Перед сбрасыванием листвы растения накапливают минеральные и полезные вещества в стволе и ветвях, забирая все от листьев. Необходимость в фотосинтезе отпадает, и листва меняет цвет. Циркуляция сока по ветвям замедляется, не получающие питания листья начинают опадать.

У хвойных деревьев также происходит смена иголок. Из-за малой площади испарения влаги с них, а также особого воскового покрытия, которое дополнительно замедляет этот процесс, у растений нет необходимости в сбрасывании иголок одномоментно. Процесс этот происходит постепенно и незаметно для человеческого глаза.

Комнатные растения, в большинстве своем, не сбрасывают листья. Характерно это для кустарников и быстрорастущих видов, но происходит постепенно и на внешний вид растений не влияет.

Если растение комнатное сбросило листву - были нарушены условия его выращивания: не соблюден режим полива, установка в темном месте, либо, наоборот, под прямыми солнечными лучами и т.д.

Листопад у разных деревьев

(Рисунок-задание: К какому дереву принадлежит лист? )

Период начала-окончания листопада растений в разных регионах отличается, что зависит от климатических особенностей. Но закономерность в порядке сбрасывания листвы разными видами деревьев и кустарников имеется.

Первыми листву начинают терять береза и липа. В Забайкалье к первым числам октября деревья полностью стоят голые.

Следующими на очереди идут тополь, дуб, клен. В среднем, этот процесс начинается с середины сентября и к 10 числам октября деревья также полностью сбрасывают листву. Среди лиственных деревьев самой последней расстается с листвой яблоня. Бывает, что при наступлении морозов редкие листья все еще остаются на ветвях.

Последней из всех лиственных растений опадает рябина. Имеется даже народная примета, согласно которой ожидать морозов следует через несколько дней после опадания основной части листвы.

Наверное, каждый хоть однажды любовался разноцветными листьями, летящими по ветру. Но далеко не все знают, что листопад это не просто завершение летнего сезона, а жизненно необходимый растениям процесс. Листья опадают даже с деревьев, растущих в теплых странах, где не бывает морозов.

В умеренном климате деревья сбрасывают листву примерно в одно время - осенью. В южных широтах этот процесс растягивается на весь год или происходит перед сезоном засухи. Почему листья опадают накануне сложных периодов в жизни дерева?

Для чего нужен листопад?

Для чего растения избавляются от органов, которые обеспечивают им ежедневное питание? Ведь именно в зеленых листьях происходит фотосинтез - превращение углекислого газа в питательные вещества под воздействием солнца.

Причины листопада могут быть различными:

• ежегодное изменение погоды, наступление холодов или засухи;
• внутренний цикл развития дерева, сопровождающийся ростом, обновлением или одеревенением веток;
• поражение вирусными заболеваниями, вредителями;
• плохая экология;
• повреждение корней или недостаток в почве питательных веществ.

Если причина листопада кроется в плохих внешних условиях, дерево может приостановить рост и даже погибнуть. Но опадание листьев, вызванное естественными природными факторами, полезно и необходимо растениям.

Суровая зима - испытание для деревьев

В зимние морозы верхний слой почвы промерзает, и вода в нем превращается в лед. Корни не получают ни влаги, ни содержащихся в ней микроэлементов. Если дерево заранее не сбросит листья, оно продолжит испарять воду, и скоро наступит обезвоживание. Вот почему опадают листья с деревьев осенью.

Кроме того, мокрый снег и наледь слишком тяжелы даже для голых веток - зимой они становятся хрупкими и быстро ломаются после сильных метелей. Дерево, одетое в пышную листву, соберет на себе целые сугробы, согнется под их тяжестью и может рухнуть, не выдержать нагрузки.

Еще одна важная причина, почему с деревьев опадают листья - избавление от накопленных за летний сезон токсинов и излишка питательных компонентов. Готовясь к зимнему сну, растения замедляют развитие и словно замирают в ожидании морозов, снегопадов и вьюг. Лишнее питание им в этот сезон ни к чему.

Явление природы листопад - очень мудрое решение, оно позволяет растениям набраться сил для следующего сезона. В южных регионах во время засухи ситуация похожая - растениям негде взять воду, которую ежедневно испаряет листва в условиях жаркого климата.

Листопад у вечнозеленых растений

Среди тропических деревьев листопад как явление природы тоже необходим, но происходит он у всех растений в разное время. Обновление покрова может растянуться на несколько недель или месяцев, и крона никогда не оголится полностью. После сброса старых листьев быстро вырастают новые, поэтому тропические леса и кажутся вечнозелеными.

В наших широтах тоже есть вечнозеленые растения. К ним относятся не только хвойные, но и невысокие кустарники - брусника, вереск, копытень. Зимой они скрыты под снегом, поэтому не испаряют лишней влаги и не ломаются. Хвойные деревья благодаря смоле сохраняют гибкость веток даже при значительном снижении температур, поэтому не ломаются под толщей сугробов. Вечнозеленые деревья и кусты тоже меняют листья, но делают это постепенно, причем на месте опавшей сразу вырастает свежая зелень.

Как происходит процесс опадания листьев

До момента, когда листья закружат в желто-красном хороводе, еще несколько недель, а природа уже готовится к тому, что происходит осенью с деревьями. В конце лета активный обмен влагой между стеблем и листом замедляется. В основании черешка образуется пробковый слой - своеобразная перегородка, которая препятствует прохождению соков. Постепенно она грубеет и становится водонепроницаемой.

Крепление листа в этом месте становится слабым, и при порывах ветра он легко отрывается. У разных видов опадание листьев происходит неодинаково: часть деревьев отличается ранним и дружным листопадом, другие растения облетают только перед наступлением морозов.

То, как происходит листопад, зависит от формы кроны, гибкости веток, места произрастания. Кустарники с легко гнущимися низкими побегами сбрасывают листья позже, чем ломкие высокие тополя, обдуваемые всеми ветрами. Листья с жесткой глянцевой структурой облетают позже - из них медленнее испаряется вода.

Почему листья меняют цвет

Желтые и багряные листья всех форм, с причудливыми узорами прожилок, приятно шуршащие под ногами делают осень нарядной и праздничной. Почему деревья меняют цвет еще до того, как начнется природное явление листопад?

Приятный глазу зеленый цвет листья приобретают за счет клеток хлорофилла, в которых происходит фотосинтез. Углекислый газ, соединяясь с водой, превращается в углеводы, при этом хлорофилл разрушается и вновь образуется, уже в большем количестве. Так происходит рост листовой пластины.

Кроме того, в листе содержатся и другие пигменты: каротин, придающий желтую окраску, и ксантофилл - от него растения краснеют. Эти элементы содержатся и в зеленом листе, но их отлично маскирует зеленый цвет хлорофилла.

Листопад это явление природы, которое начинается с изменения окраски деревьев. Когда в основании листа образуется пробка, поступление воды в лист ухудшается, и скоро процесс фотосинтеза становится невозможен. Хлорофилловые клетки постепенно отмирают, зеленая окраска листьев бледнеет, и все ярче проявляются красные и желтые пигменты.

Некоторые виды растений в вакуолях содержат слишком большое количество красных пигментов, поэтому приобретают малиновую окраску задолго до листопада, в начале или середине лета. К ним относятся некоторые виды орешника, бересклета, девичий виноград.

В дождливую и пасмурную осеннюю пору листья меняют цвет медленно, равномерно. Но стоит пригреть ясному сентябрьскому солнцу, и растения начинают испарять оставшуюся в них воду. Разрушение хлорофилла происходит все быстрее, и леса и парки моментально становятся красно-золотыми.

Желтый цвет приобретает листва тополя, березы и липы, осина, рябина и бузина окрашиваются в багрянец. Клены радуют всей гаммой оттенков от золотого и рыжего до красного и причудливыми узорами. Природа ярко и красочно празднует окончание летнего сезона.

Чем богат опавший лист

Что такое листопад и почему он происходит, легко можно понять, рассмотрев жизненный цикл растений. А полезна ли дереву опавшая листва? Как всегда, ответ легко найти, обратившись к дикой природе, которая ничего не делает напрасно.

Что происходит с лиственным опадом в лесах? Он ложится на землю и устилает ее мягким толстым ковром, год из года накапливаясь и постепенно перегнивая. Почва, укрытая слоем прелой листвы, всегда отличается отменным плодородием, меньше промерзает и не подвержена эрозии. Чем же так богат опавший лист?

Уже упоминалось, что за лето в листве накапливаются питательные вещества, углеводы и микроэлементы. Упав на землю, они с помощью микроорганизмов перерабатываются в удобную для усвоения растениями водорастворимую форму - так получается полезный перегной с высоким содержанием соединений азота, калия и фосфора. Это лучшее удобрение для деревьев.

Кроме того, в толстом слое опавшей листвы зимуют мелкие грызуны, пресмыкающиеся и насекомые. Рыхлый и мягкий грунт под лесной подстилкой - отличное место для сухой и теплой норки. В природе все взаимосвязано, в ней нет лишних и ненужных процессов. Вот почему происходит листопад.

Для чего убирают листья в городских парках и садах?

Зачем же сгребать и вывозить такое полезное и нужное удобрение? Не лучше ли оставить его на газонах? Садовники не раз задавались этим вопросом, и до сих пор не найден однозначный ответ.

С одной стороны, лиственная подстилка полезна для защиты корней от морозов и образования питательной среды. С другой - в ней могут зимовать не только полезные насекомые, но и ярые вредители плодовых и декоративных деревьев. Да и газоны, усеянные прелыми листьями, на следующий год выглядят совсем не декоративно.

Вдобавок в городской черте листья активно накапливают токсины от выхлопных газов и других химических соединений, и с опадом они попадают в грунт, отравляя деревья. Поэтому листву сгребают и вывозят, а подкармливают растения готовыми удобрениями.

Можно ли сжигать листву?

Вывоз листвы - дело затратное и хлопотное, иногда кажется, что ее проще сжечь. Однако в городах правила благоустройства строго запрещают это делать, и не только из противопожарных соображений. Дело в том, что при горении листьев выделяются летучие соединения, содержащие диоксид углерода, сернистые газы, сажу и накопленные за лето соли тяжелых металлов.

Дым от костров крайне вреден для дыхания и оказывает отравляющее действие. Особенно сильно он сказывается на здоровье аллергиков и астматиков, малышей и стариков, вызывая насморк, кашель и более серьезные последствия. Канцерогены, содержащиеся в лиственном дыме, могут вызвать даже онкологические и аутоиммунные заболевания.

Вот почему нельзя сжигать листья из городских парков. Экологически чистый опад в загородных садах можно, конечно, и сжечь, но зачем лишать растения такого прекрасного и бесплатного удобрения? Тем не менее, ежегодно над дачными поселками стоит терпкий запах дыма от горящей листвы. В это время, чтобы не навредить здоровью, лучше находиться подальше от костров и не вдыхать вредные вещества.

Осень - пора поэтов и романтиков, они не устают воспевать ее красоту и задаваться вопросом, почему с деревьев осенью опадают листья. Но всему в природе есть логическое объяснение, и узнав все факты о листопаде, легко понять его необходимость и практический смысл. Завершая ежегодный цикл развития, деревья готовятся к зиме, чтобы весной вновь наполнить наш мир красотой и цветением.

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.