Листопад, биология

Главная страница Природные явления

20 904 4.39 18

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.

Тайны Бермудского треугольника169244.3993

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.

Цветные озера вулкана Келимуту169244.80

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.

Листопад

Прекрасный осенний листопад, вызывающий чувство чего-то ушедшего — это всего лишь явление природы, которое никто не может ни остановить, ни спланировать. Деревья в какой-то момент развития решают: «Пора». Парки и сады вспыхивают багрянцем, роняют на землю разноцветные листья.

Что такое листопад

Защитный механизм деревьев и деревянистых кустов, характеризующийся сменой цвета листьев и их опаданием, называется листопадом. Обычно он совпадает со сменой сезонов, но встречается и в субтропиках — местах чередования влажного и засушливого сезонов.

Древовидные растения переносят неблагоприятный для себя период в «голом» виде, без листьев, в то время как наземная часть травянистых одно- и многолетников отмирает после наступления первых заморозков.

Сам процесс опадания листьев не приносит вреда, наоборот, он полезен для дерева.

Причины листопада

Период вегетации сменяется листопадом, после которого растения некоторое время пребывают в спячке. Такое приспособление растений базируется на естественных факторах:

1. Недостаток влаги — основная причина. Смена сезона приносит с собой изменение температур не только на поверхности, но и в нижних слоях грунта. Вода в земле замерзает и не может забираться корнями растений. Влаги не хватает в засушливый период, а испарение из листьев идет полным ходом. Из-за недостатка влаги листопад на некоторых деревьях может начаться в середине лета. Если дерево не сбросит часть листьев, оно просто засохнет.
2. Защита от механических повреждений. Зимний снег, гололед легко ломает ветки с оставшимися листьями. На голых деревьях осадки не задерживаются и не приводят к травмам растения.
3. В течение вегетации в древесине происходит много биохимических реакций. Многие продукты растению не нужны, приносят вред, поэтому к осени, когда замедляются жизненные процессы, эти соединения переносятся в клеточный сок лиственных вакуолей. С каждым упавшим листком дерево избавляется от вредных и ненужных веществ. Попадая на землю, листва разлагается при помощи микроорганизмов. Грунт, насыщенный органическими веществами, используется растениями в качестве ценной подкормки.

Перегнивающие листья удобряют почву

Кроме природных факторов, существуют другие причины листопада: болезни и вредители (микозы, насекомые), химические и атмосферные загрязнения.

Почему листья разноцветные

Раскраска осенней листвы зависит от наличия различных природных пигментов.

• Хлорофилл — пигмент, окрашивающий листву в зеленый цвет. С его помощью происходит фотосинтез. Эта химическая реакция позволяет деревьям вырабатывать из солнечного света необходимые для роста сахара.
• В листовых клетках все время присутствуют каротиноиды. Они насыщают листву желтым, оранжевым пигментом разной интенсивности.
• Антоцианы — водорастворимый пигмент, благодаря которому листья приобретают красные цвета. Синтезируются, когда хлорофилл прекращает работу.

В течение периода вегетации деревья усиленно потребляют белки и сахара, которые вырабатываются хлорофиллом под действием энергии солнца. Преобладающим пигментом выступает зеленый, другие цвета находятся как будто «в тени», ждут своего часа.

Листопад у хвойных

Ели, туи, кедры тоже сбрасывают хвою. В хвойном лесу земля покрыта слоем опавших иголок. Иглоподобные листки хвойных деревьев растут круглый год, вытесняя старые, которые постепенно опадают.

Листопад в тропиках

В местах, где нет четкой смены времен года, растительность всегда зеленая. В тропических лесах невозможно увидеть «голое» дерево. Но это не значит, что листья не опадают. Смена происходит в течение всего периода роста — одни листки распустились и «работают», другие находятся в стадии почек, третьи осыпаются.

Последовательность процессов

Подготовка к листопаду происходит в несколько этапов, намного раньше, чем первый листок оторвется от ветки. Изменение температуры окружающей среды, длительности светового дня, недостаток влаги становятся толчком к биологической цепочке:

1. У основания листа, между побегом и листовой пластинкой начинает образовываться пробковая перегородка. Пока она растет, вода поступает из водоносных капилляров.
2. Коллоидная перегородка расширяется, влаги поступает меньше и меньше.
3. Несколько дней лист держится на водоносных волокнах, потом срывается под влиянием ветра, осадков.

Схема процесса

Значение листопада в жизни растений

Цикличное опадание листьев имеет важное биологическое значение:

• Если бы зелень осталась, растение погибло бы от обезвоживания.
• Другая причина — защита от глыб снега, которые задерживаются на не опавшей листве.
• Дерево очищается от ненужных химических соединений, образовавшихся в период вегетации.

Процесс, в прямом смысле, спасает жизнь растений. Опавшая листва, даже находясь на земле, приносит пользу — укрывает корни от промерзания, питает грунт органикой.

Визуально определить, что листопад начался, просто — меняется цвет кроны. Как только уменьшается подача воды и интенсивность светового дня, хлорофилл вырабатывает все меньше глюкозы, разрушается.

Начинает проявляться каротиноид, окрашивающий листья в желтый и оранжевый, синтезируются антоцианы — носители красного пигмента. Коричневый цвет приобретают те листья, у которых красящего пигмента нет.

Цвет дают обезвоженные клеточные стенки.

Межсезонье: почему осенью желтеют листья

Зимой и летом одним цветом — только хвойные растения, а вот лиственные деревья меняют свой цвет раз в году. Разобрались с экспертом, откуда в листьях появляется цвет, почему он меняется именно осенью и зачем это происходит.

Екатерина Корсакова,

преподаватель химии в «Фоксфорде»

За цвета в природе отвечает группа органических соединений, которые называются красителями. Они встречаются в окраске не только листьев растений, но и овощей, животных, птиц и рыб.

???? Хлорофилл — самый известный краситель в растениях, отвечает за зелёный цвет.

???? Каротиноиды — придают растениям жёлтый оттенок. Тыква, кукуруза, канарейки, фламинго, лосось, омары, креветки и нарциссы окрашены каротиноидами.

???? Флавоноиды — отвечают за оранжевый цвет. Их высокое содержание характерно для петрушки, лука, цитрусовых, облепихи, гречки и тёмного шоколада.

???? Антоцианы — это красный, пурпурный и фиолетовый цвета. Они дают окраску красным яблокам, помидорам, винограду и лепесткам многих цветков.

Чтобы органическое соединение выглядело цветным, оно должно содержать цепочку сопряжённых двойных связей или присоединённых к ней поставляющих или принимающих электроны заместителей. Это следует из электронной теории цветности органических соединений. В листьях растений молекулы и соединения в них как раз такие, поэтому независимо от сезона сами листья не прозрачные, а цветные.

А, например, у большинства молекул, входящих в состав бензина, таких связей нет, поэтому он почти бесцветный.

Это происходит из-за смены температуры и сокращения светового дня. Для производства хлорофилла, который отвечает за зелёный цвет в растениях, листьям требуется много тепла и света.

Когда лето заканчивается, сокращается световой день, понижается средняя температура воздуха и, следовательно, производство хлорофилла замедляется, а существующий хлорофилл разлагается.

В результате другие соединения, присутствующие в листьях, выходят на первый план и влияют на цвет листьев.

Из-за изменения светового дня все лиственные деревья меняют окраску. Не меняют окраску только хвойные деревья.

Это происходит из-за нехватки воды. Вода в грунте замерзает и не попадает в корни растений, в то же время с поверхности листа испаряется столько же воды, сколько и летом. Поэтому растения сбрасывают листву, чтобы не засохнуть.

Читайте нас, где удобно

Рассказываем школьную программу так, что хочется учиться

Изображение на обложке: FM ILLUSTRATION / Dribbble

Почему происходит листопад осенью

В наших краях многие деревья сбрасывают листву, и это обычный процесс, происходящий осенью, перед наступлением зимних холодов и морозов. Листопад происходит не только в условиях умеренных широт, но и в тропических.

Там опадание листьев не так заметно, поскольку все виды деревьев сбрасывают их в различные периоды времени, а покой длится всего несколько дней.

Сам по себе процесс листопада зависит не только от внешних, но и от внутренних факторов.

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.

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.

Почему осенью на деревьях желтеют и опадают листья?

Статьи

Линия УМК В. В. Пасечника. Биология (5-9)

Биология

Окружающий мир

С приходом осени внешний вид деревьев меняется. На смену густым зелёным кронам приходят яркие багряно-красные «шапки» листьев, которые потом и вовсе опадают. Почему зелёные листья меняют свой окрас, и зачем деревья избавляются от своей листвы каждый год? Разбираемся в подробностях жизни деревьев с научной точки зрения.

07 ноября 2018

За изумрудную листву любого растения отвечает специальное вещество хлорофилл — пигмент, придающий листьям зелёный окрас. Он не только дарит свежий травяной цвет, но и питает растения, участвуя в процессе образования глюкозы и прочих питательных веществ.

Вырабатывается этот пигмент благодаря процессу фотосинтеза. Листья поглощают углерод, а выделяют кислород. Происходит это в комфортных условиях — при наличии тепла и солнца. Помимо кислорода при фотосинтезе вырабатывается и известный нам хлорофилл.

С наступлением холодного времени года солнечный день укорачивается: погода уже не радует теплом, света становится меньше. Хлорофилл перестаёт активно вырабатываться, и на смену ему приходят другие пигменты.

Каждый Охотник Желает Знать

Осенними красками листва обязана особым веществам-пигментам. Каротин отвечает за оранжевый цвет. Такой пигмент можно встретить не только на осенних кронах деревьев, но и в обычной морковке. Жёлтые листья появляются благодаря ксантофилу, а красные — антоциану.

Условия выработки пигментов разные. Если хлорофиллу нужно много тепла и солнца, то ксантофилу и каротину достаточно тепла и немного света. А вот чтобы получить много багряных листьев, нужна холодная погода и яркое солнце. Мороз и обилие света — это условия появления большого количества антоциана в листве.

Биология. 5 класс. Введение в биологию Рабочая тетрадь

Предлагаемая тетрадь — часть учебного комплекса к учебнику А. А. Плешакова, Н. И. Сонина «Биология. Введение в биологию. 5 класс».

Специальными знаками отмечены задания, направленные на формирование метапредметных умений (планировать деятельность, выделять различные признаки, сравнивать, классифицировать, устанавливать причинно-следственные связи, преобразовывать информацию и др.) и личностных качеств учеников. Материал в тетради расположен в той же последовательности, что и в учебнике.

Купить

Листья жёлтые над городом кружатся

Осенней порой деревья сначала радуют нас яркими красками, но с приближением зимней поры начинают избавляться от листьев. Зачем и почему так происходит?

С приходом холодного времени года почва начинает промерзать. Деревья перестают получать нужное количество влаги и питательных веществ. Жизненные процессы начинают останавливаться, растения уходят в спячку. Для того чтобы не тратить силы на питание, растения вынуждены избавляться от лишнего груза — и сбрасывать листву.

У основания черешка (узкая часть листа, место крепления листовой пластинки к стеблю) образуется особый отделительный пробковый слой, блокирующий «доставку» питательных веществ от дерева.

Обессиленным листьям становится всё сложнее держаться на ветках и постепенно они начинают опадать. Как и при появлении разноцветной кроны, так и при листопаде, все процессы не протекают мгновенно.

Именно поэтому сначала мы видим размеренную смену красок листвы, а затем медленное избавление деревьев от своего яркого наряда.

Листопад — обязательное условие существования деревьев, помогающее им ежегодно обновлять свою листву. С приходом весны через корни деревья снова начинают получать необходимое количество воды из оттаявшей почвы и возрождают свою пышную крону.

Больше интересных материалов:

Ёлки-иголки

Но почему же хвойные деревья так же не сбрасывают свою «зелень», ведь иголки — это тоже разновидность листьев?

Всё дело в строении иголочек. Верхний клеточный слой представляет собой плотную оболочку, покрытую тонким восковым слоем. Благодаря такой жёсткой «экипировке» хвойным деревьям не страшны холода. Особая форма хвоинок обеспечивает меньшую степень площади поверхности, следовательно иголки испаряют влаги значительно меньше, чем обычные листья.

Естественно, иголки тоже стареют и опадают. Однако происходит это не в один момент, а постепенно на протяжении года или даже нескольких лет, поэтому смена хвои протекает не так заметно, как у лиственных деревьев.

Но и среди хвойных деревьев есть исключения, например, лиственница. Она произрастает в суровых условиях и не может испарять влагу зимой. Поэтому, как и лиственные деревья, также с приближением зимы сбрасывает свою хвою.

#ADVERTISING_INSERT#

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.

Листопад

☰

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.

plustilino © 2019. All Rights Reserved

Урок 4: Жизнь растений. Часть 2

• План урока:
• Испарение воды растениями
• Листопад
• Передвижение веществ в растении
• Прорастание семян

Испарение воды растениями

Растение потребляет из земли минеральные соли, растворенные в воде. Вода требуется для перемещения питательных элементов. Наконец, она нужна для создания органических веществ. Большая же часть воды испаряется листьями растений.

Убедиться в том, что совершается процесс испарения воды у растений очень легко. Возьмем любое растение и введем один из ее листьев, не отрывая его, в чистую сухую прозрачную емкость. Прикроем ватой отверстие емкости и поместим ее на какую-либо подставку. Польем растение теплой водой, оставим его на свету. 

Уже через несколько часов на внутренней стенке колбы можно будет видеть капельки воды. Эту воду выделил лист в виде пара. Пар сгустился в капельки воды на стенках колбы.

Опыт показывает, что у растений посредством листьев происходит испарение воды.

Растительный организм способен испарять значительное количество воды, причем у каждого вида по-разному.

Огромную роль в испарении воды играют устьица. Давайте вспомним строение устьиц, для того, чтобы определить какую роль они играют в жизни растений.

Каждое устьице состоит из двух замыкающих клеток, между которыми находится щель. У очень многих растений устьица расположены с нижней стороны листа, но не у всех. Познакомимся на рисунке.

Устьица в жизни растений играют роль форточек, через которые клетки мякоти листа сообщаются с окружающей средой.

Испарение воды во многом зависит от состояния устьиц и условий внешней среды.

Так, днем, на свету, устьица обычно открыты, и испарение идет более активно. Ночью же температура обычно понижается и устьица закрываются. Роль устьиц заключается в регулировании испарения воды у растений.

К примеру, в засушливую погоду, когда у растений бывает недостаток влаги, устьица закрываются, и испарения не происходит, так как она необходима для других процессов. И, наоборот, в дождливую погоду, при избытке воды, испарение будет интенсивным.

Так проявляется зависимость испарения от условий окружающей среды.

Попробуем выявить, какое значение имеет испарение воды для растений?

Прежде всего, листья, испаряя воду, получают ее из корня и стебля. Вода перемещается и разносит растворенные минеральные соли к органам растений. Соответственно, испарение имеет большое значение в перемещении веществ по растительному организму.

Самое главное значение испарения воды в жизни растений – это предохранение от перегревания солнцем. К примеру, смочите руку и помашите ею – вода испаряется и рука охлаждается. Точно так же в результате испарения воды охлаждаются листья. Причем свою роль регуляторов здесь выполняют устьица. В жаркую погоду в лесу дотроньтесь до листьев деревьев, и вы почувствуете прохладу.

Таким образом, испарение воды в жизни растений имеет приспособительный характер.

Листопад

Еще одним приспособлением растений к снижению испарения воды осенью и зимой считается листопад. Какие же растения можно отнести к листопадным?

У громадного большинства растений листья живут одно лето, поэтому они получили название листопадные. Опадают листья в осенний период и приобретают при этом очень красивую окраску. Что же происходит в листьях в этот период времени?

Весеннюю окраску листьям обеспечивает хлорофилл, в этот период они зеленые. Осенью хлорофилл в листьях разрушается, и они постепенно меняют свою зеленую окраску на желтую, коричневую, оранжевую, красную – самых различных оттенков. Окраску осенних листьев обеспечивают различные пигменты: ксантофилл – пигмент желтого цвета, каротин – оранжевый пигмент, антоцианы – пигменты красного цвета.

Разрушение хлорофилла идет более быстрыми темпами на ярком свету, поэтому в пасмурную дождливую погоду листья дольше сохраняют зеленую окраску. С приходом теплой ясной погоды листья очень быстро приобретают осеннюю окраску.

Листопадные растения мы с вами можем встретить в лесу, парке, на аллеях. Они окружают нас везде, стоит нам выйти на улицу. Примером листопадных растений будут береза, ива, тополь, клен и многие другие.

Листопад является приспособлением к переживанию неблагоприятного времени года. Представьте себе, что наши листопадные растения остались бы на зиму с неопадающей листвой. Листья продолжали бы испарять воду, а добывание ее корнями прекратилось бы из-за промерзания почвы. В этих условиях растениям грозило бы высыхание и гибель.

Помимо этого, вместе с опадающими листьями из растительного организма удаляются находящиеся в листьях ненужные, а иногда и вредные вещества.

Как известно, среди деревьев и кустарников имеются растения, зимующие с зеленой листвой, – сосна, ель, можжевельник и другие. Эти растения получили название вечнозеленые.

Вы уже знаете, что листья этих вечнозелёных растений имеют вид хвоинок и испаряют очень мало влаги. Однако хвоя этих деревьев не вечна. Отрастая каждую весну, она держится у сосны 3–4 года, у ели 6 – 9 лет и более, а затем желтеет и опадает.

Однако, среди хвойных растений встречаются и листопадные виды. К примеру, лиственница в осенний период сбрасывает всю листву. С приходом тепла у нее появляются первые весенние листья – хвоинки.

Вечнозеленые растения встречаются не только у хвойных, но и у цветковых растений есть такие виды. К примеру, брусника, вереск, клюква считаются вечнозелеными кустарничками. Их листья мелкие и плотные, мало испаряют влагу, и поэтому под снегом сохраняются зелеными.

Осенью в смешанном лесу можно встретить листопадные и вечнозеленые растения. Тогда в осеннем лесу можно любоваться не только красными, желтыми, оранжевыми красками, но и зелеными. Очень красив лес осенью! Многие поэты и художники в своих произведениях восхищаются осенним пейзажем.

«Золотая осень» И.И.Левитан

Передвижение веществ в растении

Передвижение воды и веществ у растения начинается с всасывания корнем из земли питательных растворов. Эти растворы минеральных веществ не остаются в корне, а происходит их передвижение по стеблю.

Выясним, особенности передвижения воды и различных веществ по стеблю.

Возьмем веточку дерева и поместим ее в подкрашенную воду. Спустя сутки вынем ее и разрежем стебель вдоль. На срезе видно, что окрасилась древесина, а кора и сердцевина сохранились неокрашенными.

Тогда передвижение воды и питательных веществ в растении осуществляется только по древесине. Здесь находятся длинные трубки, именуемые сосудами.

Собственно по ним происходит передвижение воды и минеральных веществ.

Рассмотрим листья на вынутой ветке. Подкрашенная вода поднялась по черешку и жилкам и окрасила листья в красноватый цвет. Стало быть, передвижение воды и минеральных веществ происходит по стеблю и проникает к листьям. В жилках листа также есть сосуды, именно по ним и осуществляется передвижение воды и минеральных веществ.

Данный процесс в растительном организме можно использовать для получения различной окраски цветов. Так получают, к примеру, черную или синюю розу, то есть ту окраску, которая не характерна для данного вида. В магазине можно приобрести синюю орхидею, а через определенное время она потеряет окраску и станет белой.

Постепенное превращение синей орхидеи в белую

Давайте рассмотрим на опыте, как же получают цветы необычной окраски. Возьмем белые хризантемы и поместим их в окрашенную разными оттенками воду. В растении вода будет перемещаться по стеблю, и доходить до цветка, который окрашивается в определенный цвет. Этот опыт очень легко провести в домашних условиях, для этого можно использовать любые белые цветы.

По стеблю происходит перемещение и органических веществ. Как известно, они образуются из углекислого газа и воды в зеленых листьях при солнечном свете.

Но мы можем обнаружить органические вещества и в корне моркови, и в клубне картофеля, и в семенах гороха, и в плодах яблони.

Значит, образующиеся питательные вещества в листьях не остаются, происходит их передвижение по растению к различным органам.

По какой же части стебля происходит передвижение веществ у растений?

Это можно узнать из следующего опыта. Срежем ветку тополя или ивы. На некотором расстоянии от нижнего ее конца осторожно снимем с ветки кольцо коры. Если потом поместить ветку в воду, то через несколько недель выше вырезки коры образуется наплыв или утолщение. Через определенное время на этом утолщении формируются придаточные корни.

Ниже вырезки, на ветке, корни или совсем не появляются, или вырастают очень маленькие. Очевидно, что кольцевая вырезка коры мешает передвижению органических веществ по стеблю.Органические вещества скапливаются выше вырезки в виде наплыва. Именно поэтому здесь формируются придаточные корни.

Получается, что органические вещества перемещаются в стебле по коре.

Передвижение органических веществ по стеблю происходит ко всем органам растения: растущей верхушке корня, растущей верхушке стебля, к распускающимся листьям, завязывающимся плодам. За счет этих веществ осуществляется образование и рост органов растения.

В растительном организме происходит не только образование органических веществ, но и их запасание. У однолетних растений они откладываются только в плодах и семенах. А у двулетних и многолетних растений отложение происходит также в различных органах: у хрена – в корнях, у ландыша – в корневищах, у картофеля – в клубнях, у лука и чеснока – в луковицах, у капусты в кочерыге и листьях кочана.

У деревьев и кустарников запасы органических веществ откладываются на зиму в стеблях и корнях. Весною они притекают к распускающимся почкам и развивающимся из них побегам. Это процесс получил название сокодвижение.

Наблюдать его мы можем, если увидим сломанную ветку березы или недавно спиленный пень. Вытекающий из растения сок называют пасока. В весенней пасоке, кроме воды и минеральных веществ, содержится сахар.

Поэтому березовый сок имеет сладковатый привкус.

Сок у березы 

Прорастание семян

Цветковые растения рано или поздно образуют плоды и семена. Попадая в благоприятные условия, семена прорастают и дают начало молодым растениям.

Какие же условия необходимы семенам для прорастания?

1. Наличие воды – одно из условий прорастания семян. Познакомимся на опыте.

Соответственно, для прорастания семян требуется влага. Она необходима для набухания семян, при этом происходит разрыв кожуры и появление зародыша. Влага кроме того нужна для растворения питательных веществ семени. Зародыш способен потреблять питательные вещества только в жидком виде.

Но семенам разнообразных растений нужно разное количество влаги. К примеру, семенам гороха необходимо столько же воды, сколько они весят сами, семенам пшеницы почти в два раза меньше, а семенам проса даже в три раза меньше.

1. Для прорастания семян также важен воздух, рассмотрим это на опыте.

Потребность в воздухе у семян растений неодинакова. К примеру, семенам гороха и фасоли нужно немало воздуха, поэтому они не способны прорастать под водой. Семена риса наоборот, способны нормально развиваться под водой. Им нужно совсем немного воздуха, растворенного в воде.

1. Условие необходимое для прорастания семян считается тепло.Различные растения относятся к теплу по-разному. Зерна хлебных злаков начинают прорастать при низкой температуре – +1,+20С. Для зерен кукурузы нужна более высокая температура +10,+120С. Высокая температура требуется тем растениям, родиной которых являются страны с жарким климатом. К примеру, родиной огурцов является Индия, поэтому для прорастания семян необходимо много тепла.

Внутри семени находится живой зародыш растения. Если ему дать необходимые условия – воду, кислород и тепло, он начнет усиленно дышать, питаться и расти. Семя от воды набухает, и кожура лопается. Зародышевый корень и стебель пробиваются наружу. Зародыш превращается в проросток.

Проросток – растеньице, развивающееся из зародыша при прорастании семян. Рост проростка происходит постепенно. В первое время питание проростка осуществляется за счет тех веществ, которые отложены в семени.

У фасоли, гороха, тыквы, то есть у двудольных растений, они находятся в семядолях; у пшеницы, кукурузы, большинства однодольных растений они находятся в эндосперме.

Затем появляется корешок, который укрепляется в почве и начинает всасывать воду и питательные вещества. Вслед за корнями начинает расти стебель с листьями. На поверхности почвы появляются всходы.

По мере роста проростка запасные вещества используются на питание, семядоли сморщиваются и отпадают.

«От худого семени не жди доброго племени», – гласит старая русская пословица. Поэтому для посева семян производят их сортировку.

Какие же семена прорастают? Доказано, что из более крупных семян появляются более мощные растения. Объясняется это тем, что в крупных семенах более крупный зародыш и больше питательных веществ.

Для посева пригодны только всхожие семена. У них живой зародыш, и при благоприятных условиях они могут прорасти и дать всходы. Поэтому семена обязательно проверяют на всхожесть.

Для этого отбирают 100 семян, обеспечивают им необходимые условия. У большинства растений семена проращивают в течение 7 дней. Если по истечении этого времени из 100 семян проросло 97, то всхожесть их составляет 97%. Остальные три семени не способны прорасти.

Подготовленные к посеву семена высеваются в разные сроки. От чего же зависит скорость прорастания семян? Определяется она степенью прогрева почвы.

В зависимости от требовательности к теплу все растения подразделяются на холодостойкие и теплолюбивые растения. В первую очередь высевают ранние культуры – пшеницу, лен, ячмень, горох морковь и другие.

Семена этих растений могут прорастать уже при +1…+30С, а всходы их не страдают от весенних заморозков. Эти растения считаются холодостойкими.

Другие растения, к примеру, кукурузу, просо, томат, сеют в более поздние сроки, когда наступит теплая погода. Это требовательные растения к теплу, привезенные из южных стран.

1. При посеве семена разных растений заделывают в почву на различную глубину.
2. Так, семена моркови мелкие, поэтому их сеют на глубину 1-2 см, а более крупные семена кукурузы – на 6-8 см и глубже.
3. Все вышеперечисленные условия имеют большое значению для получения хорошего урожая.