Листопад или сезонная смена листьев - это биологический процесс для растений, в ходе которого они сбрасывают листву с ветвей, чтобы не погибнуть в холодный период года, а также засуху.

Сбрасывание листвы кустами и деревьями является естественным процессом. Важен он как для самих растений, так и для почвы, в которой они произрастают.

Сезонная смена листьев растений

Листопад для деревьев является логичным завершением цикла сезонного роста и способом успешно пережить зиму. В регионах с умеренным климатом она морозная. Верхний слой почвы и скопившаяся влага промерзают. Как следствие, растение не может собрать корневой системой достаточное количество воды. Если бы листья оставались на ветвях, с их поверхности влага продолжала бы испаряться, пусть и не так интенсивно из-за низких температур, кустарники и деревья засохли бы.

В зимний период выпадает большое количество осадков в виде снега. Последний налипает на ветки. При условии наличия листьев, масса налипшего снега была бы существенно больше, ветви деревьев и кустов обламывались бы под непривычной тяжестью.

Опавшие с деревьев и кустов листья, а также хвоя, образуют растительный покров у корневой системы деревьев, который является естественной защитой от зимних морозов. Ближе к весне при постепенном оттаивании почвы и с выпадением осадков в виде дождей, вся опавшая листва перегнивает, выступая удобрением для грунта и источником питательных веществ для растений.

В регионах с субтропическим климатом листопад является свидетельством засухи. Деревья сбрасывают листву, ввиду нехватки воды. Нередко это происходит летом, в июле-августе.

Процесс смены листьев растений и деревьев

Лиственные кустарники и деревья листву сбрасывают в осенний период. Это зависит не столько от календаря, сколько от изменения светового дня и температуры воздуха. Для растений осень наступает при установлении температуры от 15 градусов тепла и ниже.

Перед сбрасыванием листвы растения накапливают минеральные и полезные вещества в стволе и ветвях, забирая все от листьев. Необходимость в фотосинтезе отпадает, и листва меняет цвет. Циркуляция сока по ветвям замедляется, не получающие питания листья начинают опадать.

У хвойных деревьев также происходит смена иголок. Из-за малой площади испарения влаги с них, а также особого воскового покрытия, которое дополнительно замедляет этот процесс, у растений нет необходимости в сбрасывании иголок одномоментно. Процесс этот происходит постепенно и незаметно для человеческого глаза.

Комнатные растения, в большинстве своем, не сбрасывают листья. Характерно это для кустарников и быстрорастущих видов, но происходит постепенно и на внешний вид растений не влияет.

Если растение комнатное сбросило листву - были нарушены условия его выращивания: не соблюден режим полива, установка в темном месте, либо, наоборот, под прямыми солнечными лучами и т.д.

Листопад у разных деревьев

(Рисунок-задание: К какому дереву принадлежит лист? )

Период начала-окончания листопада растений в разных регионах отличается, что зависит от климатических особенностей. Но закономерность в порядке сбрасывания листвы разными видами деревьев и кустарников имеется.

Первыми листву начинают терять береза и липа. В Забайкалье к первым числам октября деревья полностью стоят голые.

Следующими на очереди идут тополь, дуб, клен. В среднем, этот процесс начинается с середины сентября и к 10 числам октября деревья также полностью сбрасывают листву. Среди лиственных деревьев самой последней расстается с листвой яблоня. Бывает, что при наступлении морозов редкие листья все еще остаются на ветвях.

Последней из всех лиственных растений опадает рябина. Имеется даже народная примета, согласно которой ожидать морозов следует через несколько дней после опадания основной части листвы.

Листопад характерен для многих деревьев и кустарников, а также некоторых трав. При листопаде у растения опадает листва. Происходит это в определенный период года. Так в умеренном климате листва опадает осенью, в тропиках и субтропиках - в период засухи. Из этого можно сделать вывод, что листопад предшествует неблагоприятным для растений климатическим условиям. А значит, листопад служит каким-то приспособлением к выживанию в суровых условиях (холод или засуха).

Какую главную функцию выполняют листья? Это фотосинтез, т. е. синтез органического вещества из неорганических. Что нужно для фотосинтеза? Вода, углекислый газ и энергия света. Однако зимой воды в растение поступает мало, так как вода находится в замершем состоянии. Воды также недостаточно в период засухи (это касается растений жаркого климата). Кроме того, зимой длина светового дня существенно меньше, и солнце стоит ниже, то есть мало энергии света для фотосинтеза. Отсюда следует, что зимой листья растению не особенно и нужны, коли они не могут выполнять свою основную функцию.

Однако временное снижение возможности фотосинтеза не означает, что листву надо сбрасывать. Почему же деревья не оставляют старые листья в неизменном виде до весны? Ведь чтобы весной образовались новые, надо потратить питательные вещества. Это не рационально. Дело в том, что через листья испаряется большое количество воды. А зимой ее и так недостаточно. Чтобы избежать обезвоживания, растению приходится сбрасывать листву.

Существуют растения, листья которых имеют приспособления для снижения испарения. Листья у таких растений небольших размеров, имеют восковое покрытие. В этом случае листопад не наблюдается. К таким вечнозеленым растениям относятся многие хвойные (их листья превращены в иголки), клюква, брусника и др. Конечно, и у этих растений листва опадает и на ее месте вырастает новая. Но это происходит по мере естественного старения конкретного листва. Все вместе в определенный сезон года листья у таких растений не опадают.

Листопад также предохраняет деревья от поломок веток из-за опавшего на них снега. Ведь если бы оставались большие листовые пластинки, то на них скапливались бы большие массы снега. Под его тяжестью могли бы отламываться целые ветки.

Растения, у которых наблюдается листопад, также «научились» решать с помощью него другие свои проблемы. У растений нет выделительной системы (в то время как у большинства животных она есть). В клетках растений многие вредные вещества накапливаются в вакуолях (хотя там не только вредные, но и запасные вещества). Чтобы избавиться от вредных веществ растения перед листопадом переправляют их из вакуолей клеток и самих клеток в листву. Во время листопада вредные вещества покидают организм.

Перед листопадом листья желтеют и краснеют. Это происходит из-за того, что в хлоропластах разрушается зеленый пигмент хлорофилл, а сами хлоропласты перерождаются в хромопласты. Поэтому цвет листьев определяется в основном оставшимися и вновь синтезированными другими пигментами. А они в основном желтого, оранжевого, красноватого цветов.

Чтобы лист опал, в коре дерева образуется специальный пробковый слой. С внешней стороны от пробки в месте соединения листа клетки ослизняются, и лист отваливается.
Считается, что деревья определяют, когда надо готовится к листопаду, по длине светового дня.

Опавшая листва постепенно перегнивает, органические вещества в конечном итоге разлагаются до неорганических (минеральных). В этом процессе активно участвуют организмы-сапрофиты (черви, бактерии и др.). Таким образом, с листопадом в почву возвращаются многие минеральные вещества, которые так необходимы растениям. Другими словами, листопад способствует круговороту веществ в природе.

Каждую осень при уменьшении длины дня листья у большинства деревьев и кустарников изменяют зелёную окраску на жёлто-оранжевую. Осенью в листьях разрушается хлорофилл. Оранжевые и жёлтые пигменты в клетках листьев сохраняются и становятся заметными. Вот почему листья приобретают осеннюю окраску.

Вскоре, потерявшие хлорофилл листья сбрасываются - происходит листопад - естественный процесс отделения листьев от стеблей.

Задолго до отделения листа от стебля, в его основании закладывается слой пробки. Он покрывает будущий листовой рубец. Снаружи от него формируется отделительный слой. Клетки этого слоя ослизняются, что приводит к нарушению связи между листом и стеблем. Достаточно слабого ветра, лист полностью отделяется от стебля и падает под тяжестью своей собственной пластинки. Ранка затягивается пробкой, образуя листовой рубец.

Образование пробкового и отделительного слоёв наступает задолго до выпадения снега и связано с уменьшением длины дня.

Значение листопада

Листопад характерен для многих деревьев и кустарников, а также некоторых трав. При листопаде у растения опадает листва. Происходит это в определенный период года. Так в умеренном климате листва опадает осенью, в тропиках и субтропиках - в период засухи. Из этого можно сделать вывод, что листопад предшествует неблагоприятным для растений климатическим условиям. А значит, листопад служит каким-то приспособлением к выживанию в суровых условиях (холод или засуха).

Какую главную функцию выполняют листья? Это фотосинтез, т. е. синтез органического вещества из неорганических. Что нужно для фотосинтеза? Вода, углекислый газ и энергия света. Однако зимой воды в растение поступает мало, так как вода находится в замершем состоянии. Воды также недостаточно в период засухи (это касается растений жаркого климата). Кроме того, зимой длина светового дня существенно меньше, и солнце стоит ниже, то есть мало энергии света для фотосинтеза. Отсюда следует, что зимой листья растению не особенно и нужны, коли они не могут выполнять свою основную функцию.

Однако временное снижение возможности фотосинтеза не означает, что листву надо сбрасывать. Почему же деревья не оставляют старые листья в неизменном виде до весны? Ведь чтобы весной образовались новые, надо потратить питательные вещества. Это не рационально. Дело в том, что через листья испаряется большое количество воды. А зимой ее и так недостаточно. Чтобы избежать обезвоживания, растению приходится сбрасывать листву.

Существуют растения, листья которых имеют приспособления для снижения испарения. Листья у таких растений небольших размеров, имеют восковое покрытие. В этом случае листопад не наблюдается. К таким вечнозеленым растениям относятся многие хвойные (их листья превращены в иголки), клюква, брусника и др. Конечно, и у этих растений листва опадает и на ее месте вырастает новая. Но это происходит по мере естественного старения конкретного листва. Все вместе в определенный сезон года листья у таких растений не опадают.

Листопад также предохраняет деревья от поломок веток из-за опавшего на них снега. Ведь если бы оставались большие листовые пластинки, то на них скапливались бы большие массы снега. Под его тяжестью могли бы отламываться целые ветки.

Растения, у которых наблюдается листопад, также «научились» решать с помощью него другие свои проблемы. У растений нет выделительной системы (в то время как у большинства животных она есть). В клетках растений многие вредные вещества накапливаются в вакуолях (хотя там не только вредные, но и запасные вещества). Чтобы избавиться от вредных веществ растения перед листопадом переправляют их из вакуолей клеток и самих клеток в листву. Во время листопада вредные вещества покидают организм.

Или наступают ежегодно, можно увидеть : большинство многолетних растений - кустарников и деревьев - сбрасывают свои листья перед наступлением этих неблагоприятных погодных условий. Листопад – это естественное отделение листьев от стебля (осевой части ), которое происходит, как правило, один раз в году.

Одни растения сбрасывают листья каждый год: в жарких и засушливых областях это, например, баобаб и бомбаксы, в умеренном - это известные нам деревья и кустарники, например береза, липа, смородина и так далее. Растения с многолетними листьями сбрасывают их не все сразу, а постепенно, как, например, брусника или хвойные деревья. Растения, которые сбрасывают всю листву каждый год, называются листопадными, а растения с многолетними листьями называются вечнозелеными.

Листопадные растения будут ежегодно сбрасывать листву, даже если их перенести в другие климатические условия, например, туда, где нет холодных зим.

Как происходит отмирание листьев?

С приближением времени листопада листья стареют. По мере их старения снижается интенсивность дыхания, хлоропласты деградируют, из листа в стебель оттекают пластические вещества (аминокислоты, углеводы), накапливаются некоторые соли (например, оксолата кальция). Около основания листа формируется отделительный слой, который состоит из легко расслаивающейся материи - паренхимы. По паренхиме листья отделяются от стебля. Начинается листопад.

Зачем листопад нужен?

В зимнее время растениям не хватает воды. В земле вода находится в замерзшем состоянии – в состоянии льда, и она не может проникнуть в корни деревьев и кустарников. В то же время с поверхности листьев процесс испарения идет непрерывно. В данном случае, значение листопада - защита растений от пересыхания.

Вечнозеленые растения приспосабливаются к нехватке воды другим способом – поверхность их листа настолько мала (например, хвойные породы), что они испаряют очень мало влаги.

Еще одна причина сбрасывания листьев - защита от механических повреждений, которые могут возникнуть в результате налипания снега на лист.

Кроме того, листопад служит механизмом очищения организма растения от вредных веществ. К осени в листьях накапливается огромное количество солей и вредных минеральных веществ. Именно поэтому опавшую листву нельзя сжигать – она очень токсична. Таким образом, листопад - это необходимое явление в жизни растений. Он представляет собой естественную защиту растений от неблагоприятных погодных условий.

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.

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.

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.

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.