Золотая пора: почему осенью листья желтеют и опадают?
Осень — красивая пора. В это время деревья окрашиваются в ярко-огненные цвета, а после и вовсе сбрасывают листву в преддверии зимы. В детстве этот процесс кажется настоящим волшебством, однако никакой магии в смене сезонов нет — наука объясняет и этот феномен. Разбираемся, почему же листья осенью желтеют и опадают.
Почему листья большую часть года зеленые?
Вопреки распространенному заблуждению, листья не окрашиваются в желтые и красные оттенки с приходом осени, а просто перестают быть зелеными. Дело в том, что летом и весной осенние цвета не видны из-за доминирующего зеленого пигмента хлорофилла.
Это вещество играет одну из ключевых ролей в фотосинтезе — процессе, который обеспечивает кислородом всю Землю. Молекулы этого пигмента поглощают солнечный свет, из которого растения получают энергию, необходимую для роста и жизни. Благодаря ей они могут преобразовывать углекислый газ и воду в питательную глюкозу, а побочным продуктом этого процесса становится кислород. Именно поэтому леса и называют «легкими планеты».
Зеленый цвет хлорофилла позволяет растениям поглощать только те волны света, которые находятся в синем и желтом спектре, и отражать те, что находятся в зеленом. Это помогает сделать процесс фотосинтеза максимально эффективным и оградить растения от получения избыточной энергии (она провоцирует опасные для жизни растений разрушительные окислительные процессы).
Почему листья желтеют?
Чтобы производить хлорофилл, растениям требуется много тепла и света. Однако с приходом осени погода меняется: температура падает, а длина светового дня постепенно сокращается. Из-за того, что света становится недостаточно, зеленые «солнечные панели» разрушаются.
Еще одно важное значение удаления хлорофилла из листьев — пополнение запасов азота. Этот элемент жизненно важен для растений: он обеспечивает рост наземной части культуры, а также входит в состав белков и нуклеиновых кислот. Основной источник азота для деревьев — почва. С приходом холодов концентрация вещества в земле падает, однако его достаточно в хлорофилле. Чтобы справиться с дефицитом, дерево выжимает из листьев все питательные вещества, разбивая хлорофилл на составные элементы, и переносит их дальше в стебель и корень на зиму.
Из-за этих процессов зеленая окраска пропадает, и на передний план выходят скрытые в летний период пигменты: ксантофиллы (желтые), каротиноиды (оранжевые) и антоцианы (красные).
Дело в строении листьев: тонким иглам требуется меньше солнца, чем их крупным собратьям. Из-за этого они могут круглый год производить хлорофилл и поддерживать зеленый цвет. Кроме того, в иголках нет устьиц — особых отверстий, через которые деревья испаряют влагу с поверхности листов во время фотосинтеза. Как итог — вода может сохраняться в иглах даже в сухой зимний климат.
Почему осенью листья опадают?
Ответ вновь кроется в недостатке питательных веществ. Когда почва начинает промерзать, растения сталкиваются с недостатком влаги и минеральных веществ, которые обычно поступают из корневой системы. Чтобы пережить «голодный» период, растения и сбрасывают листья.
С потерей эффективности процесса фотосинтеза дерево начинает наращивать пробковый клеточный слой у основания листьев. В результате количество воды, которая поступает в листья, снижается, что значительно экономит ресурсы растения.
Вскоре и этого защитного процесса становится недостаточно: через листву по-прежнему испаряется слишком много воды. В результате пробковый слой продолжает разрастаться, пока полностью не перекрывает приток питательных веществ к листьям. В конечном итоге из-за этого крепление черешка листа к побегу становится очень слабым, и он падает.
В странах, где лето стоит круглый год, деревья и кусты теряют листья из-за чрезмерно высоких температур. При жаре хлорофилл в листьях разрушается, что делает их бесполезными. В итоге и южные, и северные растения время от времени избавляются от «балласта».
