Мы привыкли к тому, что осенью листва желтеет и деревья сбрасывают до весны их. Любуемся жёлтой листвой, восхищаемся романтизмом осени, но не знаем, отчего же всё-таки происходит пожелтение листьев. А этому, оказывается, есть научное объяснение.

Долгие годы учёные изучали листья и то, как они меняют свой цвет осенью. Молекулы , отвечающие за яркие оттенки жёлтого 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 зелёный 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.

В это время оранжевые и жёлтые пигменты, называемые каротиноиды (которые также можно встретить в моркови) и ксантофиллы светят через листья, у которых не осталось зелёного цвета. "Жёлтый цвет присутствует в листьях всё лето, но его не видно пока не исчезнет зелёный" говорит Пол Шаберг

"Желтый цвет присутствует в листьях всё лето, но его не видно, пока не исчезнет зелёный" говорит Пол Шаберг (Paul Schaberg), физиолог растений из Лесной службы США. Но у учёных 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 опадёт?

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 определённых условиях. До того, как дереву избавиться от своих листьев, оно пытается впитать как можно больше питательных веществ из листьев, и в этот момент в роль вступает антоцианин.

У учёных есть несколько ответов на вопрос, почему некоторые деревья вырабатывают это вещество, и листья меняют свой цвет.

Самая распространённая 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.

Учёные 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".

А ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ...

ПОЧЕМУ ЛИСТЬЯ ЖЕЛТЕЮТ? Зелёный цвет листьям придаёт особое вещество - хлорофилл. Хлорофилл в живом листе постоянно разрушается и вновь образуется. Но происходит это только на свету.

Летом солнце светит долго. Хлорофилл разрушается и тут же восстанавливается. Поэтому лист всё время остаётся зелёным.

Жёлтая краска находится в листьях всегда. Только летом жёлтый цвет незаметен. Он забивается более сильным - зелёным.

Наступает осень, удлиняются ночи. Света растения получают меньше. Хлорофилл разрушается, и не успевает восстановиться. Зелёный цвет в листе убывает, и заметным становится жёлтый - лист желтеет.

С ольхи и сирени листва падает зелёной. В их листьях, кроме хлорофилла других красящих веществ нет.

По Г.Граубину

ПОЧЕМУ ЛИСТЬЯ НА ОДНОЙ ОСИНЕ ЖЁЛТЫЕ, А НА ДРУГОЙ - КРАСНЫЕ?

Оказывается, вещество, придающее красный цвет листьям, образуется в тех растениях, которые запасли больше сахара. У растений, которые не смогли это сделать, листья жёлтого цвета.

ПОЧЕМУ С РАСТЕНИЙ ОБЛЕТАЮТ ЛИСТЬЯ?

В зимнюю стужу корни растений почти не могут доставать воду из земли.

Осенью воды много, но она холодная. Поэтому корни растений всасывать её не могут.

Листья непрерывно испаряют воду. Вот и приходится растениям сбрасывать их, чтобы не засохнуть зимой.

Зимой листья только повредили бы растению. Груды снега, навалившиеся на них, поломали бы ветки и сучья. К тому же в листьях за весну и лето накапливаются вредные вещества. Сбрасывая листву, растение очищается от них.

Как же ель освобождается от ненужных веществ?

Оказывается, у ели тоже идёт листопад. Но её листья опадают не все сразу, а понемногу и постоянно. На их месте вырастают новые. Одни опадают, другие вырастают. Это происходит незаметно для нашего глаза, и нам кажется, что на ели всегда одни и те же листья-иголки.

ПОЧЕМУ ЕЛЬ НЕ СБРАСЫВАЕТ ЛИСТЬЯ НА ЗИМУ?

Листья-иголки ели маленькие, жёсткие, смолистые. Воды они испаряют меньше, чем обычные листья. Зимняя засуха ели не страшна.

Не обламываются ветки ёлки и под тяжестью снега почему? Потому что они растут наклонно вниз и пружинят. Снег легко соскальзывает с ветвей от малейшего толчка, дуновения ветра, от чрезмерной тяжести мокрого снега. К тому же из-за воскового налёта хвоинок снег к ним прочно не прилипает.

ПОЧЕМУ НА ВЕТКАХ ОТ ОПАВШИХ ЛИСТЬЕВ НЕТ РАНОК?

Всё дело в том, что листья не обрываются с веток, а опадают в строго определённом месте - там, где прикрепляется черешок.

Летом черешки листьев прочно соединены с ветками. Осенью в черешках происходят удивительные изменения.

В том месте, где черешок прикрепляется к ветке, постепенно вырастает особый пробковый слой. Он, словно перегородка, отделяет черешок от ветки.

Теперь лист с веткой соединяют несколько тонких волокон. Достаточно тяжести самого листа, удара капли дождя, дуновения ветерка, чтобы лист легко отделился от растения.

ЛИСТОПАД

Раньше всех теряют листья липа, берёза и вяз.

У липы и тополя первыми опадают листья больших нижних ветвей, затем обнажается середина, и последней облетает макушка дерева. А вот у вяза, орешника, ясеня листопад начинается с верхних веток. Листва постепенно тает, открывая тёмный ствол дерева.

С первыми заморозками осыпаются листья осины, затем - клёна. Только ольха да ивы по берегам рек стоят густые и зелёные до первого снега. А потом замороженные, почерневшие, хрустящие листья опадают.

По В.Корабельникову

Приветствую вас, мои дорогие исследователи!

Сегодня на обсуждении новый проект, материал по которому сможет пригодиться вам для очередного выступления на уроке «Окружающий мир». Почему листья желтеют осенью? Этот вопрос часто интересен для детей, особенно когда они идут по парковой дорожке, ногой разгребая опавшую листву. А вот действительно, почему?

План урока:

Какой художник красит листья?

Летом зелёная крона деревьев живёт благодаря процессу под названием фотосинтез. Слышали про такой?

Думаю, даже для дошкольников не секрет, что листочки поглощают углерод и перерабатывают его с помощью энергии солнца в органические вещества, которыми питаются, выделяя обратно кислород. Это волшебство внутри листа дерева происходит только при комфортных условиях: для него важно тепло и солнечные лучики. Что отвечает за краски?

Как в листьях живут соседи-пигменты?

Вижу в глазах вопрос: «Почему же, если все пигменты живут вместе, нет жёлтых и оранжевых листьев летом, а зелёных осенью?»

Всё дело в том, что активный хлорофилл своим большим количеством в тёплое время маскирует другие красители, их просто не видно. С наступлением осени, когда солнышка и дневного света мало, зелёный художник начинает вырабатываться всё меньше, не восполняясь уже в таких количествах как летом. Вот тогда начинают просвечивать другие оттенки.

Потому-то очень часто в самом начале осени листочки на дереве окрашиваются не все сразу, а расписываются причудливым узором, когда на жёлтом или оранжевом фоне ещё сохраняются зелёные прожилки.

С каждым днём ближе к зиме имеющийся хлорофилл разрушается, новый не пополняется из-за отсутствия условий для фотосинтеза. Прожилки листочков, по которым поступают питательные вещества, закрываются плотной пробкой из клеток, снижая количество сока у растения.

Вот она: золотая осень в самом разгаре, зелёных листьев на дереве уже не найти! Причём, чем быстрее наступает холод, тем скорее дерево «отключает» фотосинтез. Под ногами появляется пестрый ковер, самое время собрать разноцветный осенний гербарий или сматерить пару-тройку поделок из осенних даров .

Зачем деревья сбрасывают листья?

Листья жёлтые над городом кружатся,

С тихим шорохом к нам под ноги ложатся…

Вот уж действительно, стояли бы круглую зиму, радовали нас своей яркой красотой. Ан нет! Листья начинают опадать к нам под ноги, предвещая смену сезона. Почему?

С приходом холодов почва начинает промерзать, деревьям уже недостаточно влаги и минеральных веществ. Жизненные процессы постепенно затухают, все растения впадают в спячку. А как спать, если каждый листочек нужно кормить? Приходиться экономить на питании, избавляясь от лишних потребителей, поэтому-то деревья сбрасывают листву перед зимой.

На месте крепления черешка листочка образуется специальный пробковый слой, который закрывает приток питательных веществ от дерева. Листья с каждым днём всё слабее держатся и постепенно опадают. Как при смене окраски, покидают дерево они не все сразу. Какой-то задержится подольше, развеваясь на ветру, некоторые падают в числе первых, выстилая золотые дорожки.

Поэтому листопад – это условие продолжения жизни дерева, необходимый для того, чтобы с приходом весны мы вновь смогли радоваться молодым зелёным листочкам.

Вот так коротко мы с вами сегодня нашли ответ на поставленный вопрос. Чтобы доклад закончился интересно, предлагаю ребус на осеннюю тему. Ловите! А я с вами прощаюсь до новых встреч на проектах.

«На ручей, рябой и пестрый,

Стихотворение — «Перед дождём»

Евгения Климкович.

Как только проходит лето неугомонные детские голоса начинают вопрошать – «Так почему листья растений осенью желтеют? »

Все лето деревья гордо стоят с ярко зелеными кронами, но когда наступает осень, солнышко уже так не греет, все чаще небо хмурится тучами и моросит дождик – вот тогда растения начинают менять окраску. Их листья краснеют, желтеют,становятся оранжевыми – и осенний лес начинает казаться особенным волшебным местом.

Летом в листве деревьев содержится очень много пигмента хлорофилла, именно он окрашивает листья в зеленый цвет. Этот пигмент жизненно важен для любого дерева – с помощью хлорофилла на свету растение из углекислого газа и воды синтезирует сахар – глюкозу. И из этого сахара — все остальные питательные вещества. Таким образом, хлорофилл кормит растение.

Но в зеленых листьях не только хлорофилл присутствует, есть и другие пигменты

• - желтый – растительный пигмент ксантофилл
• — красный – этот красивый цвет проявляется благодаря пигментам антоцианам
• — оранжевый – пигмент каротин , этот же пигмент в большом количестве содержится в моркови, именно поэтому морковь имеет такую ярко – оранжевую окраску.

Летом все эти пигменты не заметны, так как их скрывает большое количество зеленого хлорофилла. Но осенью, жизнедеятельность в листьях затухает, и хлорофилл понемногу начинает разрушаться. Вот тут и начинают проявляться все остальные «цветные» пигменты — таким образом осенью листья растений желтеют и опадают.

Чем солнечней стоит погода осенью, тем быстрей разрушается в растениях хлорофилл. А в пасмурную дождливую осень листья на деревьях дольше остаются зелеными. Но если после затяжных дождей быстро наступает солнечная погода, или как еще называют это время – «бабье лето», то зеленая окраска листьев за 1-2 дня меняется на золотисто – красные тона.

Красный пигмент – антоциан – в отличие от хлорофилла, не связан с пластическими образованиями, а растворен в клеточном соке. Когда температура снижается, антоциана в клеточном соке становится гораздо больше. Поэтому красный цвет деревьев осенью говорит о затухании жизнедеятельности листьев – листва готовится к опадению.

В отличие от животных, что получают необходимые для жизни вещества и энергию из поедаемой ими пищи, обычные растения потребляют три раздельных потока вещества/энергии, а именно:

• минеральные вещества и вода - поступают через корневую систему;
• углекислый газ, необходимый для синтеза биомассы - поступает из окружающего воздуха через листья;
• энергия - усваивается листьями из потока падающего на них солнечного света.

Усвоение световой энергии возможно лишь за счёт её взаимодействия с окрашенными веществами (растительными пигментами) в процессе фотосинтеза. Основными фотосинтезирующими пигментами растений являются хлорофиллы - именно они придают растениям зелёный цвет. Для фотосинтеза разных групп веществ (углеводы, белки) хлорофилл поглощает синюю и красную составляющие солнечного спектра, игнорируя зелёную как "ненужную" (реальный процесс ещё более сложен и интересен - что заметно по фотографиям живых растений в ближнем инфракрасном спектре).

Остальные группы пигментов (жёлтые ксантофиллы, оранжевые каротины, а также красные, фиолетовые и синие антоцианы) присутствуют в листе растения в малых количествах. Увидеть их можно в этиолированных (выращенных без света и поэтому не имеющих хлорофилла) растениях или их частях - например, в прорастающих в темноте побегах картофеля. Отвечающие за поглощение частей светового спектра хромофорные группы молекул хлорофилла весьма "нежны": незначительное химическое/физическое воздействие может их достаточно легко разрушить - этот процесс хорошо заметен при приготовлении пищи, когда зелень ошпаривают, жарят или бросают в варящийся суп.

Что происходит с листвой осенью?

Приготавливаясь к периоду зимнего покоя, растение по возможности "выкачивает" из биомассы листьев все потенциально полезные вещества и прекращает синтез хлорофиллов. Остаточное их количество в листе становится столь мало, что уже не может замаскировать присутствие прочих, более стабильных красящих пигментов и собственный цвет клеточных стенок (он разнообразен, но типично имеет бурый оттенок). Поэтому увядающий лист приобретает тот цветовой оттенок, который ему обеспечивают оставшиеся в листовой пластинке красители, причём пропорционально их количеству/концентрации - и именно из-за этого осенний лес окрашивается в столь разнообразные и яркие тона.

Как растение "узнаёт" о наступлении осени?

В живом растении одновременно функционирует множество "внутренних часов" - процессов, завязанных на воздействие внешних факторов (циклические колебания температуры, света и так далее). Применительно к листу, наиболее важным фактором здесь оказывается относительная (как доля от всего суточного цикла) и абсолютная (в часах) продолжительность светового дня - именно так запускается процесс подготовки растения к зимнему периоду покоя. Помимо изменения биохимических процессов, у листопадных деревьев в основании листа инициируется рост клеток пробкового слоя, который постепенно прерывает связь между листом и деревом - и лист опадает.