Содержание
Почему листья опадают
Отчего листья желтеют
Почему листья краснеют
Что содержится в опавших листьях
Биохимические процессы
Октябрь уж наступил — уж роща отряхает
Последние листы с нагих своих ветвей;
Дохнул осенний хлад — дорога промерзает.
Журча еще бежит за мельницу ручей,
Но пруд уже застыл; сосед мой поспешает
В отъезжие поля с охотою своей,
И страждут озими от бешеной забавы,
И будит лай собак уснувшие дубравы.
А. С. Пушкин
Осень издавна считается скучной порой, мертвым сезоном в природе. Но для натуралиста осень — интереснейшее время года, время интенсивных исследований и наблюдений, когда ярче всего выявляются многочисленные приспособления животного и растительного мира к условиям неблагоприятного сезона.
Одно из самых характерных явлений осенней природы — листопад. Каждый год повторяется он, радуя вначале наш глаз бесчисленными красками и тонами, а затем наводя невольную грусть унылым видом обнажившихся деревьев и меланхолическим шорохом опавшей листвы.
Почему листья опадают?
Что же заставляет наши лиственные деревья и кустарники ежегодно сбрасывать свою листву? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо, прежде всего, выяснить, представляет ли собой листопад биологическое явление, обусловленное жизнедеятельностью растения, или же он вызван падением температуры и наступлением осеннего ненастья.
Если мы летом или — еще лучше — с весны пересадим в горшок с землей какое-нибудь молодое деревцо, например, дубок или клен, и поставим его в комнату или оранжерею, куда не проникает осеннее ненастье, где не бывает заморозков, — тем не менее осенью оно неизбежно сбросит свои листья.
Значит, осеннее сбрасывание листьев не является прямым следствием неблагоприятных условий погоды. Оно вместе с зимним периодом покоя входит в самый цикл развития растений.
Если в конце лета сделать срез через основание листового черешка какого-нибудь дерева в том месте, где черешок прикрепляется к стеблю, образуя так называемую «листовую подушечку», можно разглядеть там особый слой клеток с гладкими стенками, легко отделяющихся друг от друга.
Этот слой и получил название отделительного. К началу листопада связь между его клетками нарушается, и лист остается висеть на дереве лишь благодаря сосудистым пучкам, которые, подобно водопроводным трубам, соединяют его с остальным растением.
Сосудистые пучки служат для проведения от корня к листьям воды и минеральных солей, а от листьев в остальные органы — питательных веществ, выработанных в процессе ассимиляции.
Однако наступает момент, когда нарушается и эта последняя связь между черешком листа и материнским растением. Образование пробкового слоя в листовых черешках говорит нам о том, что листопаду предшествует в растении длительная подготовка.
Отчего листья желтеют?
Зеленый цвет придает растениям большое количество мельчайших хлорофилловых зерен, расположенных в клетках листьев и стеблей. В хлорофилловом зерне из неорганических соединений создаются органические вещества — углеводы.
Хлорофилловое зерно не остается неизменным в растении: оно недолговечно. Поглощая солнечную энергию, необходимую для ассимиляции, хлорофилл разрушается и вновь создается в растении, причем образование его также может происходить только на свету.
Кроме хлорофилла, в листьях постоянно присутствуют и другие пигменты — ксантофилл и каротин.
Первый из них чисто желтого цвета, второй имеет оранжевый оттенок. Летом желтые пигменты замаскированы интенсивной зеленой окраской хлорофилла.
Осенью, по мере затухания деятельности листа, в нем замедляется и, в конце концов, совсем прекращается образование хлорофилла; разрушение же хлорофилла под влиянием солнечного света продолжается.
В результате лист теряет свою зеленую окраску, и обнаруживаются незаметные до этого времени желтые пигменты. Желтую окраску листьев осенью обусловливают не только ксантофилл и каротин: в настоящее время найдены еще и другие желтые пигменты, которые отсутствуют в живых тканях листа и появляются лишь при их отмирании в момент листопада.
Так как хлорофилл разрушается быстрее на ярком свету в солнечную погоду, то в пасмурную, дождливую погоду листья дольше сохраняют свою зеленую окраску.
Почему листья краснеют?
Осенью раскраска листьев особенно привлекательна своими багряными тонами. Однако эти тона встречаются не у всех деревьев. В багрянец убираются кроны кленов и осин; нарядную розоватую окраску принимает листва бересклета; темно — пурпуровыми становятся гирлянды дикого винограда. А липы, дубы и березы лишены красных оттенков; они отливают лишь различными желтыми и золотистыми тонами.
Чем же обусловлен красный цвет осенних листьев? Особым красящим веществом — антоцианом, которое чрезвычайно широко распространено в растениях.
В отличие от хлорофилла и желтых пигментов, антоциан не связан внутри клетки с определенными ее органами — он растворен в клеточном соке, иногда находится в нем в виде мелких кристаллов.
Антоциан очень легко извлечь из любых красных или синих частей растения. Если прокипятить некоторое количество свеклы или красной капусты, то антоциан окрашивает воду в лиловый или грязно — красный цвет. А если прибавить к этому раствору несколько капель какой-нибудь кислоты, например уксусной, то он сейчас же примет интенсивно — красную окраску.
Какое же значение имеет антоциан в отмирающих листьях?
Появление его в тканях растений находится в определенной зависимости от внешних условий. При понижении температуры количество антоциана в клеточном соке увеличивается так же, как и при ярком свете.
Вместе с тем образование антоциана стимулирует также задержка в листве питательных веществ, создаваемых растением в результате ассимиляции. Особенно это хорошо заметно при различных повреждениях растений.
Над местом пореза скапливаются углеводы, а вслед за тем соответствующая часть растения принимает интенсивную антоциановую окраску.
Можно думать, что и в осенних листьях образование отделительного слоя тормозит отток углеводов и способствует образованию антоциана. Таким образом, багряные оттенки, в которые окрашиваются деревья во время листопада, — не какое-либо особое приспособление, а лишь свидетельство затухания жизнедеятельности в связи с подготовкой растений к зимнему покою.
Что содержится в опавших листьях
Анализы опавших листьев показали, что в них содержится значительное количество углеводов и золы, причем содержание золы резко повышается с возрастом листьев.
Например, в конце мая листья бука содержат по отношению к сухому весу 4,6 % золы, в конце июля – 7,4 %, а в конце октября — 10,8 %.
Опавшие листья значительно богаче и углеводами. Значит, сбрасывая листву, растение ежегодно лишается известного количества питательных веществ, которые не успевают полностью перейти в стебель.
Однако подобная расточительность не приносит растению особого вреда. Углеводы достаются растению сравнительно легко: они строятся из неисчерпаемых запасов углекислоты в атмосфере.
Гораздо важнее для растения азот, который оно усваивает только из почвы в виде растворенных солей. И азота нередко растению не хватает.
Поэтому перед листопадом азотистые вещества в значительных количествах передвигаются из листьев в ствол, где и перезимовывают или потребляются растением в течение зимы.
Вместе с ними из листьев «эвакуируются» и другие ценные для растения минеральные соли. Правда, значительная часть их все же остается в листьях, поэтому опавшие листья — очень ценное удобрение.
Биохимические процессы
С точки зрения биохимика эти явления еще не объясняют причин опадения листьев: они не вызывают опадения, а только сопутствуют этому столь обычному, но, тем не менее, далеко еще недостаточно изученному процессу.
Дать исчерпывающий ответ на вопрос о причинах опадения листвы современная биохимия еще не может; однако некоторые интересные данные в этой области уже получены.
В последние годы ученые связывают опадение с наличием в растениях веществ гормональной природы так называемых регуляторов роста (стимуляторов и тормозителей).
Из них самое распространенное и наиболее изученное β — индолилуксусная кислота (ИУК).
ИУК относится к группе ауксинов — веществ, стимулирующих рост растений. Вместе с тем она же регулирует процессы опадения листьев, что подтверждается многочисленными опытами.
Если отрезать пластинку листа (а она, как правило, содержит ПУК), не нарушая при этом связи черешка с побегом, то черешок довольно быстро отвалится.
Однако если на поверхность среза такого черешка нанести раствор ИУК, опадение произойдет значительно позже. По-видимому, в нормальных условиях именно содержащаяся в пластинке листа ИУК задерживает опадение.
Оно начинается только тогда, когда содержание ИУК в листьях и окружающих их органах падает. Многочисленные эксперименты показывают, что опадение листьев замедляют и разнообразные стимуляторы роста, синтезированные химиками: α — нафтилуксусная, 2,4 — дихлорфеноксиуксусная кислоты и др.
Есть и другие гормоны, влияющие на опадение, но в диаметрально противоположную сторону — это открытые абсцизины (термин «абсцизин» происходит от английского слова abscission — опадение).
Абсцизинов в растительных тканях чрезвычайно мало, но это не только не снижает их мощного физиологического действия, а наоборот, очень важно для его проявления, что вообще характерно для веществ гормональной природы.
Нанесение на черешок листа, лишенного листовой пластинки, 10 микрограммов абсцизина уже вызывает его быстрое опадение.
Осеннему листопаду предшествует старение листа. Убедительные опыты показали, что причина старения — снижение содержания в листьях ИУК, причем параллельно этому возрастает концентрация абсцизина.
Другие связанные со старением изменения — в содержании углеводов, минеральных веществ, пигментов, аминокислот — имеют уже вторичный характер и возникают на базе изменений в области гормонального обмена.
Итак, в настоящее время уже не подлежит сомнению, что физиологическая сущность опадения листвы, правда, до конца еще не расшифрованная, сводится к гормональным взаимоотношениям.
Гормональную природу имеют и все другие процессы, связанные с ростом и развитием растительного организма — цветение, плодообразование, образование вегетативных органов.
Л. В. Азарова, К.б.н. Рункова Л. В., Плотникова И. В.
Видео: Загадка на реке
Зачем и как поют птицы
