Осень — очень красивое время года. Все вокруг окрашено в сотни оттенков: от светлых золотистых, до насыщенных багряных. Под ногами шуршат опавшие листья, в которых так приятно валяться детям. Школьники собирают гербарии для творческих работ. Взрослые устраивают фотосессии на фоне разноцветной листвы.

А знаете ли вы, почему опадают листья осенью?
Летом даже довольно сильному ветру с трудом удается сорвать с дерева лишь несколько листочков. Но как только приходит осень, все меняется. Осенью листья опадают даже в безветренную погоду.

Причины осеннего листопада

Существует целый комплекс причин, обуславливающих сброс листьев деревьями:

Избавление от ненужного балласта.
Все мы хоть раз в жизни слышали о том, что листья называют легкими растений. В летний период в листьях под воздействием света протекает процесс фотосинтеза, когда благодаря зеленому пигменту, хлорофиллу, углекислый газ, вода и минеральные соли превращаются в кислород и органические вещества. Из-за этого к осени в листьях скапливается много побочных продуктов фотосинтеза и ненужных веществ. К тому же под воздействием низких температур прекращается выработка хлорофилла и листья перестают выполнять свою функцию, а затем, став ненужными, опадают.

Защита от повреждений.
Если бы листья оставались на дереве в зимнее время, то в сезон снегопадов, на них бы задерживался снег, под тяжестью которого ветви могли бы сломаться. Благодаря листопаду этого не происходит, и деревья остаются целыми.

Экономия влаги.
Листья имеют большую площадь поверхности, с которой происходит испарение влаги. В холодное же время года почва промерзает, поэтому корням становится сложно обеспечивать растения водой. Если бы листья при этом продолжали испарять влагу, деревья и кустарники бы просто погибли от ее недостатка. Таким образом, сбрасывая листья, растения защищают себя от высыхания.

Осенний листопад — это процесс, который не зависит напрямую изменений в окружающей среде. Он заложен природой в единый биологический цикл деревьев. На это ушло не одно столетие. Именно поэтому даже в том случае, если мы перенесем растение в благоприятные условия, к примеру, в оранжерею, оно не перестанет сбрасывать листья.

Как листья отделяются от дерева

В летний период листья очень прочно соединяются с ветвями, на которых растут. Но постепенно в месте прикрепления листа у основания черешка происходит образование пробкового слоя, который отделяет черешок от ветки. Именно поэтому листья осенью гораздо легче оторвать от веток, чем летом или весной. По окончании образования разделительного слоя листья теряют свою связь с деревом. Дальше все просто. Часть листьев облетает под воздействием ветра и прочих внешних факторов, остальные же падают сами благодаря работе силы тяжести.

Что происходит после опадения листьев

Избавившиеся от листьев растения погружаются в состояние анабиоза, которое можно сравнить с очень глубоким сном. Деревья и кустарники перестают расти и просто отдыхают в ожидании прихода весны, экономно расходуя накопленные летом запасы питательных веществ.

Но даже опавшие листья продолжают приносить пользу. Во-первых, они не дают земле и корням промерзнуть в зимние холода. А во-вторых, листья постепенно превращаются в перегной, который обогащает почву ценными для растений веществами.

Теперь вы знаете, причины, благодаря которым каждую осень мы имеем возможность лицезреть такое удивительно красивое и завораживающее природное явление, как листопад.

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.

18. Продолжительность жизни листьев. Листопад и его биологическое значение.

Продолжительность жизни развившихся на побеге зеленых листьев у разных видов растений неодинаковая и колеблется от 2-3 недель до 20 и более лет. В целом нужно отметить, что листья многолетних растений по сравнению со стеблем и корнем обладают наименьшей длительностью жизни. Это, видимо, связано с тем, что ткани листа, сформировавшись, больше не обновляются, а с другой стороны, листья в течение своей сравнительно короткой жизни очень активно функционируют. Различают виды растений листопадные и вечнозеленые. Первые характеризуются тем, что ежегодно в течение некоторого периода находятся в безлистном состоянии, и этот период обычно совпадает с неблагоприятно складывающимися условиями внешней среды. Продолжительность жизни их листьев около 5 месяцев.(Это берёза, дуб, ольха, орешник, шиповник.)Например, большинство наших деревьев и кустарников не имеют листьев в зимнее время. Вечнозеленые растения характеризуются наличием зеленых листьев в течение круглого года. Но это не значит, что лист у них сохраняется и функционирует вечно, в течение всей жизни особи. У вечнозеленых растений тоже имеется листопад, но с растения опадают более старые листья и всегда сохраняются листья, образовавшиеся в более поздние сроки. У подмосковных вечнозеленых растений - ели и сосны - листья сохраняются в течение 5-7 (у ели) и 2-4 (у сосны) лет. Длительность жизни хвои ели более продолжительна у растений, произрастающих в районе Кольского полуострова и Приполярного Урала, где она достигает 12-16, а в некоторых случаях 18 (22) лет. Долго сохраняется хвоя у тянь-шаньской ели в Заилийском Алатау, где были обнаружены листья 26-28-летнего возраста. (По данным И. Г. Серебрякова (1952)).

Таким образом, продолжительность жизни листа определяется процессами роста и развития растительного организма в целом. Листопад - процесс биологический, обусловленный развитием растительного организма и его жизнедеятельностью. Листопад – естественный процесс отделения листьев от стеблей. В зимнее время он сохраняет растения от потери воды, когда её поступления из почвы практически прекращается. Кроме того, листопад освобождает растения от вредных для них веществ, которые накапливаются к осени в клетках листьев. Без листопада на листьях растений задержалось бы много снега, а под его тяжестью могла произойти поломка ветвей и стеблей.

Листопаду предшествует старение листа: снижается интенсивность жизненных процессов, протекающих в его клетках (фотосинтеза, дыхания), уменьшается содержание рибонуклеиновой кислоты, азотных и калийных соединений. Гидролиз преобладает над синтезом веществ; в клетках накапливаются конечные продукты распада (например, кристаллы оксалата кальция). Наиболее ценные минеральные и пластические соединения уходят из листьев. Их отток обычно совпадает или с формированием и ростом новых органов, или с отложением запасных веществ в уже готовые запасающие ткани. В опытах удавалось продлить жизнь листьев, удаляя почки или другие образования на растении, куда могут поступать пластические и минеральные вещества из листьев. Переброска веществ к местам их повторного использования рассматривается как одна из причин старения и опадения листьев. У большинства деревьев и кустарников в период листопада листья меняют окраску и становятся желтыми или багряными. Их желтый цвет обусловлен пигментами пластид (каротином и ксантофиллом) и клеточного сока (флавонами). Красновато-багряный цвет листьев обеспечивается накоплением в клеточном соке пигмента антоциана , который меняет свою окраску в зависимости от среды. В щелочной среде антоциан принимает голубовато-синюю окраску, а в кислой - розово-пурпуровую. У некоторых растений (ольха, сирень) листья сохраняют зеленый цвет до отмирания. Помимо биохимических превращений, происходящих в листьях перед их опадением, наблюдаются и анатомические изменения в основании листа. Перпендикулярно продольной оси черешка близ стебля закладываются клетки отделительного слоя. Межклетное вещество, соединяющее эти клетки, ослизняется, и клетки отделяются друг от друга. На месте отделения листа со стороны стебля к этому времени формируются слои клеток, оболочки которых опробковевают. Образовавшийся слой пробки защищает внутренние ткани стебля на месте отделившегося листа. После образования отделительного слоя и нарушения связи между клетками лист еще некоторое время продолжает оставаться на дереве благодаря проводящим пучкам, связывающим лист со стеблем. Но наступает момент нарушения и этой связи, и листья опадают.

Биологическое значение листопада:

Оздоровительное значение для растения и защита его от избыточного испарения влаги осенью и зимой;

Предохранение от вымерзания корней растения и опавших семян;

Опавшая листва является хорошим минеральным и органическим удобрением.

Саша К. (Белогорск)

В какой период начинается и заканчивается листопад у липы и березы?

С наступлением сентября деревья понемногу начинают сменять летний изумрудно-зеленый окрас листьев на осенний желтый. Пройдет еще немного времени и вся золотая листва хлынет на землю. Наблюдая за природой, люди часто задаются вопросом – а когда заканчивается листопад у березы, липы, кленов и других любимых желтеющих деревьев? Попробуем ответить на этот вопрос.

Когда желтеют листья

Листва начинает изменять цвет задолго до первых морозов. Как правило, это происходит в конце августа, когда день уже заметно сократился и немного похолодало, и длится на протяжении 14-20 дней. Вначале на ветвях виднеются лишь единичные серо-желтые участки, но день за днем их становится все больше.

Осенняя береза

К середине сентября листья березы становятся охристо-золотыми и постепенно начинают опадать. Не менее прекрасны в это время ветви клена. Кроны дерева покрывает листва желтых, кирпично-красных, красных и даже пурпурных оттенков. Заметно выделяется листва липы, которая лишь наполовину пожелтела.

Начало листопада

У многих деревьев листопад проходит неравномерно, то есть бывает в разное время. Например, после первого сильного заморозка начинается листопад у липы и кленов. Береза же к этому времени уже сбросила большую часть листьев. Листопад у нее начинается в первой декаде сентября и длится 15-20 дней.

Важно! Начало листопада зависит от погоды. Сухая солнечная погодка и безветренные деньки задерживают золотое убранство деревьев.

Особенно обильным листопад бывает после третьего заморозка. Листья падают на землю очень густо, образуя толстую подстилку на земле. Береза роняет осенью около 30 кг листьев. У взрослой липы и клена это количество достигает 40-50 кг.

Конец листопада

Окончание листопада, как правило, сопровождается значительным похолоданием, ухудшением погодных условий, частыми дождями и сильными порывами ветра. К 7-10 октября липы и березы теряют последние желтые листочки. Клены же оголяются намного позже, лишь к 20 октября. Единичные листики могут удерживаться на ветвях до середины ноября, напоминая прохожим о прошедшей золотой поре года.

Осенний клен

Наблюдения за природой во время листопада

Период активного листопада сопровождается значительным похолоданием и приходом ночных заморозков. Летние белые облака заменяет сплошная серая пелена. Утром часто бывает туман. В небо устремляются первые стайки перелетных птиц.

Окончанию листопада у липы и кленов сопутствует мрачная дождливая погода, изморозь на еще зеленой траве и тоненькая наледь на лужах. Грачи сбиваются в стаи и улетают на юг. Постепенно остывает земля и засыпает природа.

Осенний листопад: видео

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.