Почему происходит листопад биология


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.

Для чего нужен осенний листопад

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.

Источник: awesomeworld.ru

Что такое листопад?


О листопаде есть даже сказка. В ней рассказывается о том, что раньше все растения были вечнозелеными. Однажды наступили холода, и все животные отправились в теплые края. И только маленькая птичка с раненым крылом не смогла этого сделать. С просьбой о помощи она обратилась к деревьям. Но они были слишком заняты. Только ель и сосна не отказали ей, укрыв от холода в своих ветвях. А можжевельник угостил ягодами. В наказание Мороз велел ветру сорвать на зиму листву с безразличных деревьев.

Явление, которое мы рассматриваем, всегда является признаком приближающихся холодов. Это касается лишь растений, которые произрастают в условиях умеренного пояса с четкой сменой времен года. Однако тропические представители данного царства также сбрасывают листву. Происходит это обычно перед засухой.

Что такое листопад? Это циклическое явление в жизни растений. Оно может быть связано с различными неблагоприятными условиями, кроме холодов и засухи. Например, это может свидетельствовать о механическом повреждении, поражении вирусной инфекцией или атмосферными токсинами. Таким образом, сбрасывание листвы — защитная реакция растения.

Причины листопада

Так почему же растениям приходится периодически менять свое зеленое одеяние и какие метаморфозы сопровождают этот процесс? Перед тем как начнется листопад, листья всегда меняют свою окраску. Это происходит вследствие превращения пластид. Хлоропласты содержат пигмент под названием хлорофилл, который и делает листья зелеными. Именно в них происходит процесс фотосинтеза, одним из условий которого является наличие воды.


При наступлении неблагоприятных условий в основании листа происходит формирование пробки. Она препятствует поступлению воды в лист. Фотосинтез становится невозможен, вследствие чего хлорофилл разрушается. А вот другие пигменты начинают проявляться, и листья приобретают красный, желтый, оранжевый или багряный цвет. Деревья и кустарники как будто меняют свой наряд.

Пробковая ткань, расположенная в основании листовой пластинки, делает это место хрупким. Даже небольшой ветер может заставить черешок оторваться от стебля.

Листопадные растения

А что такое листопад с точки зрения физиологии? Это необходимая защита от излишней потери влаги. Поскольку поверхность листовой пластинки является основой транспирации, растение просто избавляется от нее. Вода очень необходима растению для переживания холодного периода, поэтому терять ее не имеет смысла.

Практически все покрытосеменные являются листопадными. Но есть и исключения. К примеру, кустарники брусники, багульника, вереска сохраняют листья. Для этого у них есть другие приспособления для защиты от потери воды. Так, на нижней стороне листьев брусники расположены небольшие ямочки, стенки которых содержат слизистое вещество, поглощающее воду. Процесс испарения воды у багульника предотвращают эфирные масла. Они заполняют специальные ходы в листьях этого растения.

Вечная зелень


Но есть растения, которые и вовсе не знают, что такое листопад. К ним относятся практически все представители отдела Голосеменные. «Зимой и летом — одним цветом» — эта знакомая всем с детства загадка именно о них. Листья голосеменных называются хвоинками. Они очень узкие, поэтому испарение воды с их поверхности незначительно.

Свою листву вечнозеленые деревья теряют только по мере ее старения. В среднем это происходит через 4-5 лет. А у остистой сосны хвоинки могут функционировать более 40 лет. Единственным голосеменным, которое меняет свой покров при смене сезона, является лиственница.

Итак, листопад является биологическим процессом, который имеет важное защитное значение в жизни растений. Он может быть связан со сменой сезона, повреждением их органов или наступлением неблагоприятного периода.

Источник: FB.ru

Листопад представляет собой явление, когда листья отделяются от веток кустарников и деревьев, и происходит он раз в год. На самом деле опадение листьев характерно для всех видов деревьев, даже тех, которые считаются вечнозелеными. Дело в том, что у них этот процесс происходит постепенно, занимает продолжительное время, поэтому практически не заметен для людей.

Основные причины листопада:

  • подготовка растений к засушливому или холодному сезону;
  • климатические и сезонные изменения;
  • заболевание растения;
  • поражение дерева насекомыми;
  • влияние химикатов;
  • загрязнение окружающей среды.

Когда приближается в одних частях планеты холодный сезон, а в других засушливый, то в грунте количество воды становится недостаточным, поэтому листья опадают, чтобы не засохнуть. Тот минимум влаги, который остается в почве, используется для питания корня, ствола и других органов растения.

Деревья, сбросив листву, избавляются от вредных веществ, которые накопились в листовой пластине. Кроме того, растения умеренных широт сбрасывают листья именно осенью, готовясь к периоду покоя, потому что в ином случае снег накапливался бы на листьях, и под весом осадков деревья гнулись бы к земле, а некоторые из них погибли бы.

Почему происходит листопад биология

Сначала листья на деревьях меняют окрас. Именно осенью мы наблюдаем всю палитру листьев: от желтых и багровых до темно-коричневых оттенков. Это происходит, потому что замедляется процесс поступления полезных веществ в листьях, а потом полностью прекращается. В опавшей листве содержатся углеводы, которые вырабатываются, когда лист осуществляет поглощение СО2, азот и некоторые минеральные вещества. Их избыток может вредить растению, поэтому, когда листья опадают, в организм дерева не поступают вредные вещества.


Специалисты уверяю, что опавшие листья запрещается сжигать, так как во время этого процесса в атмосферу попадает ряд веществ, загрязняющих воздух:

  • сернистый ангидрид;
  • окись углерода;
  • азот;
  • углеводород;
  • сажа.

Все это загрязняет окружающую среду. Само значение листопада для экологии играет большую роль. Опавшие листья являются богатым органическим удобрением, насыщают почву полезными веществами. Также лиственный покров защищает почву от низких температур, а для некоторых животных и насекомых листья – это богатый источник питания, поэтому опавшие листья – это неотъемлемая часть любой экосистемы.

Источник: ECOportal.info

В местах на Земле, где происходит ярко-выраженная смена сезонов, деревья сбрасывают листву на зиму, т. е. переносят неблагоприятный период без листвы. Данное явление называется листопадом. Листопад наблюдается не только в тех регионах, где есть ярко-выраженные зима и лето, но и там, где чередуются влажный и засушливый сезоны года (в субтропиках).

Перед листопадом у многих деревьев происходит изменение окраски листьев. Из зеленых они становятся красными, желтыми, оранжевыми. Происходит это в следствие разрушения зеленого пигмента хлорофилла в хлоропластах. При этом другие пигменты становятся заметными или синтезируются. Обычно это пигменты желто-красных оттенков. Сами хлоропласты перерождаются в хромопласты.

Кроме пигментов хромопластов цвет листвы определяют пигменты в клеточном соке вакуолей клеток.

У листопада можно выделить две основные функции:

  • удаление из растений вредных и ненужных ему веществ,

  • уменьшение испарения воды растением в неблагоприятный период года (предотвращение обезвоживания).

За вегетационный период (весну и лето) в растениях происходит множество биохимических реакций. Некоторые продукты этих реакций не нужны растению или даже вредны. К осени такие соединения переносятся в клеточный сок вакуолей клеток листьев. Далее в период листопада вместе с опавшей листвой происходит удаления из растения ненужных и вредных веществ. Если данные вещества имеют органическую природу, то, попав в почву, разлагаются микроорганизмами и другими сапрофитами до неорганических веществ, которые полезны и нужны растениям.

Листья растения активно испаряют воду через устьица. Испарение играет важную роль в жизни растения. Оно обеспечивает ток воды из корней в листья, а также охлаждает растение в жаркий солнечный день. Однако для того, чтобы испарение было эффективно, растение должно поглощать корнями достаточное количество жидкой воды. Зимой такой воды очень мало, так как она превращается в кристаллы льда. Если бы листопада не было, то происходило бы обезвоживание растения. Поскольку воды для осуществления процесса фотосинтеза, который протекает в листьях, недостаточно, то и в этом смысле листва не нужна.

Кроме того, в умеренной зоне зимой много снега, который задерживается на ветвях деревьев. Под его массой ветви могут обламываться. Если бы листва не опадала в период листопада, то способствовала бы еще большему накоплению снега на дереве и обламыванию ветвей.

У покрытосеменных деревьев мест обитания, где нет четкой смены сезонов года, обычно отсутствует явление листопада, когда вся листва сбрасывается за достаточно короткий период, а дерево остается «голым». Тропические леса зеленеют круглый год. Однако это не значит, что каждый лист на таком дереве живет столько же, сколько дерево. Просто одновременно пока одни листья опадают, другие вырастают. В умеренном и более холодном климате также встречаются вечнозеленые покрытосеменные деревья и кустарники. К ним, например, относятся брусника и клюква. Листья этих растений приспособлены к тому, чтобы испарять минимум воды. Они мелкие и толстые, их устьица погружены глубже, зимой большая часть листвы оказывается под снегом.

Явление листопада связано с деревьями. У многолетних и двулетних травянистых растений к зиме обычно отмирает вся надземная зеленая часть.

Источник: biology.su

Листопад характерен для многих деревьев и кустарников, а также некоторых трав. При листопаде у растения опадает листва. Происходит это в определенный период года. Так в умеренном климате листва опадает осенью, в тропиках и субтропиках — в период засухи. Из этого можно сделать вывод, что листопад предшествует неблагоприятным для растений климатическим условиям. А значит, листопад служит каким-то приспособлением к выживанию в суровых условиях (холод или засуха).

Какую главную функцию выполняют листья? Это фотосинтез, т. е. синтез органического вещества из неорганических. Что нужно для фотосинтеза? Вода, углекислый газ и энергия света. Однако зимой воды в растение поступает мало, так как вода находится в замершем состоянии. Воды также недостаточно в период засухи (это касается растений жаркого климата). Кроме того, зимой длина светового дня существенно меньше, и солнце стоит ниже, то есть мало энергии света для фотосинтеза. Отсюда следует, что зимой листья растению не особенно и нужны, коли они не могут выполнять свою основную функцию.

Однако временное снижение возможности фотосинтеза не означает, что листву надо сбрасывать. Почему же деревья не оставляют старые листья в неизменном виде до весны? Ведь чтобы весной образовались новые, надо потратить питательные вещества. Это не рационально. Дело в том, что через листья испаряется большое количество воды. А зимой ее и так недостаточно. Чтобы избежать обезвоживания, растению приходится сбрасывать листву.

Существуют растения, листья которых имеют приспособления для снижения испарения. Листья у таких растений небольших размеров, имеют восковое покрытие. В этом случае листопад не наблюдается. К таким вечнозеленым растениям относятся многие хвойные (их листья превращены в иголки), клюква, брусника и др. Конечно, и у этих растений листва опадает и на ее месте вырастает новая. Но это происходит по мере естественного старения конкретного листва. Все вместе в определенный сезон года листья у таких растений не опадают.

Листопад также предохраняет деревья от поломок веток из-за опавшего на них снега. Ведь если бы оставались большие листовые пластинки, то на них скапливались бы большие массы снега. Под его тяжестью могли бы отламываться целые ветки.

Растения, у которых наблюдается листопад, также «научились» решать с помощью него другие свои проблемы. У растений нет выделительной системы (в то время как у большинства животных она есть). В клетках растений многие вредные вещества накапливаются в вакуолях (хотя там не только вредные, но и запасные вещества). Чтобы избавиться от вредных веществ растения перед листопадом переправляют их из вакуолей клеток и самих клеток в листву. Во время листопада вредные вещества покидают организм.

Источник: bio-learn.com


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.