Почему осенью желтеют и опадают листья. Почему желтеют листья на деревьях летом
И то, как они меняют свой цвет осенью. Молекулы , отвечающие за яркие оттенки желтого и оранжевого, уже не являются загадкой, а почему листья приобретают красный цвет пока остается тайной.
Реагируя на смену температуры воздуха и меньшее количество дневного света, листья перестают вырабатывать хлорофилл (который придает зеленый цвет), поглощающий синий и частично красный свет, излучаемые Солнцем.
Так как хлорофилл чувствителен к холоду, некоторые изменения в погоде , такие как ранние заморозки, "отключат" его выработку быстрее обычного.
Почему желтеют и опадают листья
В это время оранжевые и желтые пигменты, называемые каротиноиды (которые также можно встретить в моркови) и ксантофиллы светят через листья, у которых не осталось зеленого цвета.
"Желтый цвет присутствует в листьях все лето, но его не видно пока не исчезнет зеленый" говорит Пол Шаберг (Paul Schaberg), физиолог растений из Лесной службы США.
Но у ученых пока мало информации о красном цвете, который появляется у некоторых листьев осенью.
Известно, что красный цвет происходит от антоцианидов , которые, в отличие от каротиноидов, вырабатываются только осенью. Антоцианиды также придают цвет клубнике, красным яблокам и сливам.
Деревья вырабатывают антоцианиды, когда чувствуют смену в окружающей среде - заморозки, ультрафиолетовое излучение, засуху и/или грибок .
Но красные листья также являются признаком болезни дерева. Если вы заметили, что листья дерева раньше обычного (в конце августа) стали красного цвета, вероятнее всего дерево страдает от грибка, или оно было где-то повреждено человеком.
Почему дерево тратит свою энергию, чтобы выработать новые антоцианиды в листе, когда этот лист вот-вот опадет?
Пол Шаберг считает, что если антоцианиды помогают листьям оставаться на дереве дольше, они могут помочь дереву впитать больше полезных веществ до того, как листья опадут. Дерево может использовать впитанные ресурсы, чтобы расцвести в следующем сезоне.
Антоцианины
Тема антоцианинов немного сложнее для изучения, нежели остальные компоненты деревьев. Несмотря на то, что все деревья содержат хлорофилл, каротин и ксантофиллы, не все вырабатывают антоцианины. Даже те деревья, которые имеют антоцианины, вырабатывают их только при определенных условиях.
До того, как дерево избавиться от своих листьев, оно пытается впитать как можно больше питательных веществ из них [листьев], и в этот момент в роль вступает антоцианин.
У ученых есть несколько ответов на вопрос, почему некоторые деревья вырабатывают это вещество, и листья меняют свой цвет.
Самая распространенная теория говорит о том, что антоцианины защищают листья от переизбытка солнечного света, при этом позволяя дереву впитывать полезные вещества, хранящиеся в листьях.
На дереве эти пигменты играют роль солнцезащитного крема , блокируя опасное излучение и охраняя листья от переизбытка света. Они также защищают клетки от быстрого замерзания. Их пользу можно сравнить с пользой антиоксидантов.
Большое количество солнечного света, сухая погода, морозная погода, низкий уровень питательных веществ и другие стрессовые факторы повышают концентрацию сахара в древесном соке . Это запускает механизм выработки большого количества антоцианинов, в последней попытке накопить энергию, чтобы пережить зиму.
Ученые полагают, что изучение антоцианидов поможет понять уровень болезни каждого дерева. Это, в свою очередь, в будущем даст более понятную картину о проблемах окружающей среды.
Как говорил персонаж книги и мультфильма Лоракс: "Цвет деревьев однажды сможет сообщить нам, что чувствует на данный момент дерево".
Почему листья сохнут и опадают
С приходом зимы, часть земного шара получает меньше солнечного света , и воздух становится холоднее. Когда такие изменения происходят, деревья готовятся к зиме.
Деревья, которые отбрасывают свои листья, закупоривают места крепления листьев . Это не позволяет жидкостям с полезными веществами доходить до листьев, из-за чего листья меняют свой цвет и опадают.
Листопад символизирует не только смену сезона, этот процесс также помогает дереву пережить холода , сухой зимний воздух.
Зимой деревья недополучают жидкости, чтобы "содержать" листья . Если бы они не закупоривали места, где листья начинают расти, деревья бы просто погибли.
Когда весна приносит теплый воздух и воду, деревья начинаю выращивать новые листья.
Почему хвойные деревья не сбрасывают листья?
Осень раскрашивает деревья и кустарники в самые разнообразные оттенки желтого, красного, бронзового. Позволив вдоволь налюбоваться этой красотой, раздевает стволы донага. И так каждый год. Почему осенью листья на деревьях желтеют и опадают? Как объяснить этот процесс? Каково его значение? Ответы не так сложны, как может показаться на первый взгляд.
Феномен цвета листьев
В листьях содержится не один окрашивающий их пигмент. Поэтому осенью они приобретают иногда причудливую окраску: на ярком желтом или бронзовом фоне – зеленые прожилки. Какие это пигменты?
1) Хлорофилл.
Пигмент зеленого цвета. Активно синтезируется в период роста растения, когда тепло и солнечно. Поэтому зелень весной и летом преобладает, затмевая другие оттенки. Хлорофилл очень важен для жизнедеятельности растения. Он захватывает солнечную энергию и с ее помощью преобразует воду и углекислый газ в питательные элементы. В частности, в простейшие сахариды.
Участвуя в процессе производства питания, сам компонент разрушается. Но солнечный свет помогает восстановить его запасы. Этот процесс непрерывен. Поэтому крона остается зеленой в течение всего периода роста.
2) Каротиноиды.
Пигменты желтого или оранжевого оттенка. Они все время есть в растениях. Причем в достаточно большом количестве. Но зеленый хлорофилл, активно выделяемый в ходе роста, перекрывает каротиноиды.
3) Антоцианы.
Пигменты красного оттенка. Весной и летом их нет в листве. Опять же «мешает» хлорофилл. Как только его уровень начинает снижаться, вырабатываются антоцианы. Поэтому желтых оттенков осенью больше, чем красных.
Коричневой крона становятся не из-за каких-либо пигментов. Когда красящие вещества отсутствуют, проявляются клеточные стенки. Из-за этого когда-то зеленая поверхность и коричневеет.
Пожелтение растительности осенью
Крона живет за счет происходящего фотосинтеза. Этот процесс крайне важен для нормальной жизнедеятельности растений. Основная задача фотосинтеза – выработка хлорофилла. Данное вещество необходимо для синтеза живицы, древесного сока.
Фотосинтез может происходить только при комфортной температуре и при солнечном свете. С наступлением осени в России вся растительность лишается этих необходимых факторов. Нет фотосинтеза – не секретируется важный пигмент, а имеющийся очень быстро разрушается.
Нет замещающего зеленого цвета. Каротиноиды становятся видимыми. Тонкие прожилки, которые доставляют питательные вещества, с наступлением холодов закрываются плотной клеточной пробкой. Количество соков в растительности уменьшается. С течением времени это приводит к разрушению имеющегося хлорофилла, а новый из-за отсутствия фотосинтеза не секретируется.
Осенней раскраске деревьев придавали различное значение:
1) Фотозащита.
Ученые конца девятнадцатого века заметили, что даже при хорошем освещении, но при низкой температуре количество желтых листьев увеличивается. Следовательно, другие пигменты призваны защищать поверхность этой части растения от ультрафиолета.
Дальнейшие исследования в данной области не подтвердили фотозащитную функцию желто-красной окраски листвы. Ведь антоцианы не вырабатываются под воздействием внешних факторов. Они изначально находятся внутри клеток. Тем не менее, красные пигменты справляются с колебаниями света лучше хлорофилла, что стабилизирует процесс фотосинтеза.
2) Коэволюция.
Согласно коэволюционной теории, осенняя расцветка – это предупреждающий насекомых сигнал. Мол, зима наступает. Можете воспользоваться надежным стволом для укрытия и питания.
В действительности, красящие пигменты важны только для самого листа. Для корневой системы и ствола значима лишь работа, выполняема хлорофиллом. Другие вещества им не нужны.
Предпосылки листопада
Почему листья у деревьев опадают? На этот вопрос существует несколько ответов:
1) Листопад – защитная реакция на холод.
С наступлением холодов крона лесных и садовых исполинов перестает производить хлорофилл. Следовательно, питательные вещества из этой части растения уже не поступают. Но вода, необходимая стволу, попадает в листья. По сути, они осенью становятся не только бесполезными, но и расточительными. Дерево не может попусту расходовать драгоценную влагу. Почва стала холодной. Корням значительно тяжелее впитывать воду. Ее и так мало. А еще и бесполезные листья нужно поить. Вот дерево и сбрасывает ненужный балласт на землю.
2) Листопад – избавление от вредных веществ.
В течение лета пышная зелень накапливает не только полезные вещества, но и вредные. Полезные нужны дереву. Оно их забирает. А вредные вместе с листьями сбрасывает.
Какими бы ни были причины листопада, это очень красивое явление золотой осени. Природа веками формировала оптимальные для себя процессы. Если происходит пожелтение кроны, значит так нужно дереву.
Морозова Виктория
Исследовательская деятельность «Почему осенью листья желтеют и опадают?»
Тема : «Почему осенью листья желтеют и опадают ?»
Актуальность.
Погружаясь в бытовые проблемы, взрослые перестают обращать внимание на окружающий мир, в то время как дети ежедневно удивляются его сезонным изменениям.
Цель исследования : Познакомиться детей со строением листа дерева и узнать , почему листья на деревьях меняют цвет и опадают .
Предмет исследования : Изменение листьев деревьев в осеннее время года .
Объект исследования : осенние листья дерева .
Гипотеза исследования : листья деревьев поменяют свой цвет и опадут в положенное время , т. к деревья проживают свою изменяющуюся жизнь от сезона к сезону.
Цель : Провести с детьми эксперимент, который сможет подтвердить или опровергнуть наше предположение. Можно ли сохранить листья на деревьях так , чтобы они не поменяли свой цвет.
Задачи исследования :
1. Расширить знания детей о жизни деревьев в разное время года.
2. С детьми изучить строение листа , с помощью лупы и микроскопа. Выявить, какое значение имеют листья в жизни дерева .
2. Узнать, почему осенью листья меняют цвет и опадают .
3. Провести эксперимент «Зеленые листочки » .
4. Оформить результаты исследования .
Методы исследования :
Эксперимент;
Наблюдение;
С детьми нашей группы были проведены беседы : о жизни деревьев в разное время года, о приметах времени года «осень » и др.
Среди родителей был проведен опрос на тему : «Почему одни листья на деревьях желтеют , другие краснеют, а третьи вообще становятся коричневыми». Ответ получился достаточно простой. Дело в том, что помимо хлорофилла листья растений содержат и другие пигменты, но из-за преобладающего зеленого они просто не видны. По мере того, как зеленый хлорофилл отступает, становятся видны и другие цвета.
С помощью лупы и микроскопа, изучили строение листа . Рассмотрели сначала черешок - это часть, которая соединяет лист с веткой , затем верхнюю поверхность листа . Рассмотрели жилки - тонкие трубочки, которые идут от черешка по всему листу . Верхняя поверхность листа вбирает в себя солнечный свет и потому всегда темнее, чем нижняя сторона листа . Край листа называется «кромка» . Рассмотрели кромку листа , верхушка бывает острой или округлой.
С помощью кусочка белой ткани, нами был проведен опыт под названием : «Почему лист зелёный ?» . Взяли листочек и вложили его внутрь согнутого пополам кусочка белой ткани. Затем деревянным кубиком сильно постучали по листочку сквозь ткань . Что мы обнаружили в ходе опыта? На ткани появились зеленые пятна. Это зеленое вещество из листочка , называется хлорофилл, оно и окрашивает его в зеленый цвет. Когда наступает осень и становится холоднее и меньше солнечного света. Это зеленое вещество постепенно уменьшается, пока не пропадает совсем . Тогда, лист становится желтым , коричневым или красным.
В последствии нами были сделаны рисунки листьев , в которых содержится нужное количество хлорофилла, зарисовки строения листа . Это стало подтверждение одного из пунктов выдвинутой нами гипотезы эксперимента.
С помощью настольной лампы, нами был проведен эксперимент под названием : «Зеленые листочки » , который длился несколько дней. С помощью его, мы наблюдали за происходящими изменениями в окраске листьев .
Как изменялись листья :
желтые листья получают свою окраску в результате «работы» растительного пигмента ксантофилла;
Оранжевые листья надевают свой осенний наряд , когда становится виден пигмент каротин, который, кстати, знаком всем по ярко-оранжевой окраске моркови;
Красные листья приобретают этот неожиданный цвет благодаря пигментам антоцианам;
Коричневые листья – это уже не окраска пигментов, а окраска клеточных стенок листа , она проявляется тогда, когда другие видимые красящие пигменты отсутствуют.
Вывод : Проведенное нами исследование и изученные материалы по теме, стали подтверждением теории о необратимости времени или «Закон природы» . Так как созданные нами условия и проведенный опыт не помогли сохранить зеленые листочки на ветках дерева .
Публикации по теме:
Начиная с весны «Фантазёры» ежедневно здоровались с подружкой Берёзонькой. Мы наблюдали за её весенним пробуждением: как набухали почки,.
В нашем саду этим летом был объявлен конкурс "Исследовательская деятельность на участке". Так как возраст ребятишек нашей группы 5-6 лет,.
Цель: Систематизировать представления дошкольников о поведении насекомых осенью. Задачи: 1. Расширять знания воспитанников о насекомых и.
Исследовательская деятельность «Наши зубки» Тип проекта: познавательно - исследовательский. Вид проекта: практический. Продолжительность: краткосрочный (04.04.2016 – 13.04.2016) Участники.
Исследовательская работа «Почему болят зубы?» Введение Проблема заболевания зубов детей дошкольного возраста является актуальной так, как на медицинских осмотрах у дошкольников выявляются.
Нетрадиционная техника рисования. Рисование жесткой кистью методом «тычок» - «Листья,листья, листопад» Автор работы: Купянская Галина Владимировна.
Осенний листопад
Осенний листопад – необычайно яркое и удивительное явление природы, которое поражает красотой. Глядя на облетающие золотые листья, которые стелятся мягкими коврами, непременно возникает вопрос: как устроен этот процесс и почему , собственно, осенью опадают листья?
Многие виды деревьев освобождаются от листьев для выживания в неблагоприятных погодных условиях. В тропиках и субтропиках листва осыпается в начале сухого сезона, в регионах с умеренным климатом деревья теряют листья осенью, когда приближается холодная погода. Деревья, которые сбрасывают листья в определённое время года, известны как лиственные деревья. Деревья, листва которых не опадает, называются вечнозелёными деревьями.
Большинству видов лиственных деревьев присущи широкие листья, которые осыпаются в холодную или засушливую погоду. Вечнозелёные деревья, в отличие от лиственных, растут во влажном, тёплом климате, либо имеют устойчивые к погоде иглы.
: Вечнозелёные деревья сохраняют листья в течение года, поскольку их листва покрыта воском, который защищает от холода, а в их клетках содержатся антифризные химические вещества, которые не дают дереву замерзнуть при низких температурах окружающей среды. Лиственные деревья же, наоборот, очень восприимчивы к холоду.
Вечнозеленые деревья сохраняют листву в течение года
Причины листопада:
- продолжительность светового дня;
- повреждение листьев;
- засушливый климат;
- холодный климат;
- опыление деревьев.
Продолжительность светового дня
Разрушение хлорофилла в листе при сокращении светового дня
Осенью постепенно сокращается продолжительность светового дня. По мере снижения воздействия дневного света в листьях уменьшается производство хлорофилла – зелёного пигмента, с помощью которого растение поглощает солнечный свет и затем превращает его в питательные вещества; и замедляется процесс фотосинтеза (который осуществляется при участии хлорофилла), пока не остановится. В результате этого прекращается выработок сахарозы, которую растения используют в качестве пищи, и, следовательно, ограничивается поступление в дерево элементов питания. Чтобы уменьшить потребность в питательных веществах и противостоять холоду или засухе деревья сбрасывают листву.
: Замечено, что лесные деревья быстрее сбрасывают листву, чем городские. Это связано с тем, что в городе больше освещения, включая искусственное (фонари, свет окон, машин и пр.).
Повреждение листьев
К концу лета листья повреждаются насекомыми, болезнями или общим износом и готовы к обновлению. С приходом осени деревья сталкиваются с низкой температурой окружающей среды, холодными ветрами и другими условиями, которые также повреждают листья. По этим причинам листва опадает. Кроме того, помимо питательных веществ в листьях собираются вредные вещества (метаболиты, излишние минеральные соли). Поэтому, избавляясь от листьев, растение очищается.
Засушливый климат
Лиственные деревья сбрасывают листву в засуху, чтобы избежать высыхания
При жаркой погоде листья испаряют много влаги. Корни дерева, снабжая листья, теряют большое количество воды. Листва хвойных, т. н. вечнозелёных деревьев, не подвергается опаданию, поскольку их иглы, занимая небольшую площадь поверхности, требуют меньше влаги по сравнению с лиственными деревьями. Таким образом, лиственные деревья сбрасывают листву в засушливый период, чтобы уменьшить потребность во влаге и избежать высыхания.
Холодный климат
Осенью деревья, ощущая сокращение дневного света и снижение температуры воздуха, начинают готовиться к холодам. Чтобы сохранить достаточное количество водных и энергетических ресурсов для зимнего периода, растения накапливают питательные вещества и избавляются от листьев. Этот процесс происходит циклически и не несёт вреда для растения. Так начинается осенний листопад.
Накопление питательных веществ
Деревья собирают ценные питательные вещества (нутриенты) из листьев и накапливают их в корнях для дальнейшего применения. Хлорофилл (пигмент, окрашивающий листья в зелёный цвет) первым разлагается на элементы питания. Кстати, в связи с этим листья осенью меняют цвет с зелёного на оранжевый, багровый, золотой.
Отделение листьев от дерева
Отделительный слой клеток отделяет лист от ветки, в результате чего происходит процесс листопада
Листья отсекаются от дерева с помощью отделительного слоя, который образуется в месте, где стебель листа соединяется с веткой, и представляет собой скопление клеток. По мере того, как осенние дни сокращаются, этот слой забивает сосуды на стебле листа, которые перемещают в лист воду, а в дерево – нутриенты. После того, как стебель забивается, слой становится сухим и чешуйчатым и, в результате разложения, отделяет лист от дерева. На месте отпавших листьев весной появляются новые стебли и отрастают листья.
Деревья, избавившись от листьев, входят в состояние анабиоза, которое сравнивается с глубоким сном. В это время растение использует запасы питательных веществ, отложенные летом.
Польза опавших листьев
Опавшая листва продолжает приносить деревьям пользу
Опавшие листья не теряют экологического значения. При разложении их полезные вещества стекаются в почву и кормят будущие поколения растительной и животной жизни. Благодаря этому дерево получает необходимые нутриенты для выращивания новых листьев. Кроме того, слой сброшенных листьев, укрывающий почву, согревает дерево и защищает от промерзания в холодную пору.
Вполне вероятно, что опавшая листва представляет собой главный фактор выживания не только деревьев, но и лесов в целом.
Опыление деревьев
Сбрасывание листьев деревьями также повышает эффективность опыления цветущих растений. Когда на ветках отсутствуют листья, ветряная пыльца распространяется на большие территории и, соответственно, охватывает больше деревьев.
Ответ на вопрос почему осенью опадают листья очевидный: опадание листьев помогает деревьям сохранять энергию и воду , т. е. выполняет энергосберегающую функцию и поддерживает водный баланс в организме растения. Сбрасывание листьев – способ адаптации деревьев к погодным условиям.
Кроме того, опадание листьев на деревьях не зависит исключительно от климатических изменений, это естественный процесс, заложенный природой в биологический цикл (комнатные растения также сбрасывают листья), который помогает им обновляться.
Взрослые, погружаясь в бытовые проблемы, перестают обращать внимание на окружающий мир, в то время как дети ежедневно удивляются его особенностям. А как это работает? А почему? А зачем? А так надо? Что только не интересует этих маленьких почемучек! И если вы носите гордое звание мама или папа, то рано или поздно вы обязательно услышите вопрос: «А почему желтеют листья осенью?» Вроде сам по себе вопрос не очень сложен, это одна из , но он обязательно повлечет за собой еще ряд дополнительных, на которые нужно ответить подробно и понятно. Что ж, попробуем это сделать!
А почему листья желтеют?
Весной и летом в каждом листочке живет пигмент хлорофилл, который имеет зеленую окраску. Именно большое количество хлорофилла делает листья на деревьях зелеными. Этот пигмент нужен дереву не просто для красоты, а для вкусного питания, поскольку хлорофилл умеет с помощью дневного света преображать углекислый газ и воду в питательные вещества. Так что благодаря своей весенне-летней зеленой окраске дерево растет и развивается. Но наступает сезон, когда природа готовится к зиме, когда ее жизнедеятельность приостанавливается, когда желтеют листья – это происходит осенью. В листики поступает все меньше воды, хлорофилл постепенно разрушается, и растения теряют свою зеленую окраску. Интересен тот факт, что хлорофилл активней разрушается под воздействием солнца, поэтому период, когда начинают желтеть листья осенью, не всегда наступает в одно и то же время. В сухую ясную осень листья быстрее меняют цвет, а в дождливую осень долго остаются зелеными.
А почему эти желтые, а те красные?
Внимательный малыш обязательно поинтересуется, почему одни листья на деревьях желтеют, другие краснеют, а третьи вообще становятся коричневыми. Ответ достаточно прост. Дело в том, что помимо хлорофилла листья растений содержат и другие пигменты, но из-за преобладающего зеленого они просто не видны. По мере того, как зеленый хлорофилл отступает, становятся видны и другие цвета:
- желтые листья получают свою окраску в результате «работы» растительного пигмента ксантофилла;
- оранжевые листья надевают свой осенний наряд, когда становится виден пигмент каротин, который, кстати, знаком всем по ярко-оранжевой окраске моркови;
- красные листья приобретают этот неожиданный цвет благодаря пигментам антоцианам;
- коричневые листья – это уже не окраска пигментов, а окраска клеточных стенок листа, она проявляется тогда, когда другие видимые красящие пигменты отсутствуют.
Если говорить о самом процессе опадания листьев, то механизм достаточно понятен – осенью, когда у растений желтеют листья, у основания листочка появляется тоненький отделительный слой клеток, так называемый пробковый слой. Постепенно эта перегородка прерывает связь между деревом и листочком. Остается дождаться дуновения ветра и лист оказывается на земле. На ветке в месте отрыва листочка остается небольшой шрам, который зарастает защитным пробковым слоем, а значит, для дерева это совершенно безболезненный период. Если же задаться вопросом, почему листья желтеют и опадают,
в глобальном смысле, то можно понять, что это защитный механизм, который придумала природа для выживания деревьев в холодное время года. Большую часть питания все растения получают с водой, которая поступает из почвы, но ведь зимой вода замерзает. То есть, если бы листики оставались на деревьях, им нужно было бы питаться, но замерзшая вода не могла бы приносить с собой необходимое питание, поэтому листья вытягивали бы вещества из корней, ствола и веток. Вероятней всего, лишившись жизненных сил, древесный организм погибал бы. Так что опадание листьев – это возможность стойко выдержать зиму, а весной снова распустить почки.
