17.10.2017

Золотые краски осени с научной точки зрения

Осень - самый яркий, самый красочный период жизни природы, когда деревья в лесу за считанные дни меняют окраску листьев с зеленой на красную, желтую, коричневую, пурпурную и багряную.

Листья растений окрашены в зеленый цвет потому, что содержат хлорофилл — пигмент, который присутствует в растительных клетках. Хлорофилл поглощает красный и синий части спектра солнечного света и отражает зеленый, поэтому весной и летом мы видим растения именно этого цвета. Растительные организмы, используя энергию солнца и хлорофилл, синтезируют органические вещества. При этом хлорофилл в живом листе постоянно разрушается и вновь образуется.

В конце лета деревья начинают готовиться к зиме: чтобы не погибнуть от морозов, им нужно сбросить листья; для этого в основании черешка каждого листа формируется пробковый слой, сокращается поступление воды и минералов в лист. Низкие осенние температуры воздуха вызывают разрушение хлорофилла, а из-за короткого светового дня образование хлорофилла в листе отстает от его разрушения.

В листьях растений наряду с зеленым хлорофиллом содержатся желтые пигменты — каротиноиды. Они устойчивы к низким температурам, поэтому осенью становятся хорошо заметными и придают листьям многих растений золотисто-желтый и оранжевый оттенок. В результате химических реакций, вызываемых уникальным сочетанием погодных условий осенью (более прохладная температура ночью и более короткие дни), в листьях образуется еще один пигмент – антроцианин. Он окрашивает листья в красные и пурпурные оттенки. Цвет зависит, в основном, от кислотности клеточного сока. Исследователи установили, что образованию антоцианов способствуют высокое содержание сахаров в растительных тканях, сравнительно низкая температура и интенсивное освещение.

Исследование, проведённое биологами из университета Северной Каролины (University of North Carolina at Charlotte), показало, что осенняя феерия красных, оранжевых и жёлтых листьев — не просто красивая картинка для наших глаз, а сложный процесс, способный многое рассказать о состоянии почвы, на которой растут те или иные деревья или кустарники, и о самочувствии растений.

В 2003 году Уильям Хоч (William Hoch), специалист по физиологии растений, выяснил, что если заблокировать выработку антоцианов, то крона сильно пострадает от ультрафиолетового солнечного излучения. Как следствие, весь «организм» будет испытывать нехватку питательных веществ: корни не смогут сделать достаточный запас на зиму, да и листья не выполнят свои функции.

Кроме того, учёные выяснили следующее: производство антоцианов выгодно деревьям, которые растут на обеднённых азотом и другими полезными веществами почвах, так как красные пигменты защищают листья в течение более долгого времени и тем самым позволяют продлить накапливание корнями запасов на зиму. Получается, что деревья своими красными листьями как бы сигнализируют о недостатке питательных веществ, о том, что они с трудом выживают. А если листья только лишь жёлтые — дерево чувствует себя хорошо.

Яркость цвета осенних листьев зависит от погоды. Самые красивые одежды деревья надевают в солнечную сухую погоду, при температуре в 0–7 градусов Цельсия. Если же погода пасмурная, дождливая, то листья не горят, а окрашиваются в тусклые жёлтые оттенки или же вовсе становятся коричневыми.

С приближением зимы разноцветные листья постепенно теряют пигменты. Коричневые листья, которые можно увидеть поздней осенью, с наступлением сильных холодов, после выпадения снега – это листья, в которых вообще не осталось пигментов, а стали заметны клеточные стенки.

Изменение окраски листьев имеет видовую специфичность: листья березы, ясеня, липы становятся светло-желтыми; дуб окрашивает свои листья в буровато-желтый цвет, а у молодой поросли цвет бывает красным. В яркие пунцово-красные оттенки окрашиваются листья вишни, груши, рябины и барбариса; черемуха надевает пурпурные наряды; цвет осиновых и кленовых листьев варьирует от желтого до красного; лишь у ольхи листья опадают зелеными. В красоте осеннего наряда с деревьями соревнуются наши кустарники: у бересклетов листья могут быть от розового до фиолетового или лилового цвета, кроме того, ветки украшают плоды – замысловатые сережки, свисающие на тонких нитях. Зимой и летом одним цветом остаются только ели и сосны; из хвойных лишь одно дерево осенью меняет окраску и сбрасывает пожелтевшие иголки - это лиственница.

Вслед за появлением осенней окраски деревья и кустарники начинают терять свою листву. Вначале опадение листьев происходит понемногу, почти незаметно. В холодные октябрьские ночи листопад ускоряется. После первых морозов листва сразу редеет, и лес оголяется.

Погуляйте сейчас по осеннему лесу – насладитесь последними яркими красками осени! Впереди черно-белая зима... Оставьте себе на память фотографии тёплой золотой осени.

Старший научный сотрудник Гончарова Н. Л.

Источники:

1. zapovednik-vrn.ru