Происходит каждую осень, знает каждый. А вот почему деревья теряют свой пышный наряд? Ответ на этот вопрос вы найдете в нашей статье.

Что такое листопад?

О листопаде есть даже сказка. В ней рассказывается о том, что раньше все растения были вечнозелеными. Однажды наступили холода, и все животные отправились в теплые края. И только маленькая птичка с раненым крылом не смогла этого сделать. С просьбой о помощи она обратилась к деревьям. Но они были слишком заняты. Только ель и сосна не отказали ей, укрыв от холода в своих ветвях. А можжевельник угостил ягодами. В наказание Мороз велел ветру сорвать на зиму листву с безразличных деревьев.

Явление, которое мы рассматриваем, всегда является признаком приближающихся холодов. Это касается лишь растений, которые произрастают в условиях умеренного пояса с четкой сменой времен года. Однако тропические представители данного царства также сбрасывают листву. Происходит это обычно перед засухой.

Что такое листопад? Это циклическое явление в жизни растений. Оно может быть связано с различными неблагоприятными условиями, кроме холодов и засухи. Например, это может свидетельствовать о механическом повреждении, поражении вирусной инфекцией или атмосферными токсинами. Таким образом, сбрасывание листвы - защитная реакция растения.

Причины листопада

Так почему же растениям приходится периодически менять свое зеленое одеяние и какие метаморфозы сопровождают этот процесс? Перед тем как начнется листопад, листья всегда меняют свою окраску. Это происходит вследствие превращения пластид. Хлоропласты содержат пигмент под названием хлорофилл, который и делает листья зелеными. Именно в них происходит процесс фотосинтеза, одним из условий которого является наличие воды.

При наступлении неблагоприятных условий в основании листа происходит формирование пробки. Она препятствует поступлению воды в лист. Фотосинтез становится невозможен, вследствие чего хлорофилл разрушается. А вот другие пигменты начинают проявляться, и листья приобретают красный, желтый, оранжевый или багряный цвет. Деревья и кустарники как будто меняют свой наряд.

Пробковая ткань, расположенная в основании листовой пластинки, делает это место хрупким. Даже небольшой ветер может заставить черешок оторваться от стебля.

Листопадные растения

А что такое листопад с точки зрения физиологии? Это необходимая защита от излишней потери влаги. Поскольку поверхность листовой пластинки является основой транспирации, растение просто избавляется от нее. Вода очень необходима растению для переживания холодного периода, поэтому терять ее не имеет смысла.

Практически все покрытосеменные являются листопадными. Но есть и исключения. К брусники, багульника, вереска сохраняют листья. Для этого у них есть другие приспособления для защиты от потери воды. Так, на нижней стороне листьев брусники расположены небольшие ямочки, стенки которых содержат слизистое вещество, поглощающее воду. Процесс испарения воды у багульника предотвращают эфирные масла. Они заполняют специальные ходы в листьях этого растения.

Вечная зелень

Но есть растения, которые и вовсе не знают, что такое листопад. К ним относятся практически все представители отдела Голосеменные. "Зимой и летом - одним цветом" - эта знакомая всем с детства загадка именно о них. Листья голосеменных называются хвоинками. Они очень узкие, поэтому испарение воды с их поверхности незначительно.

Свою листву вечнозеленые деревья теряют только по мере ее старения. В среднем это происходит через 4-5 лет. А у остистой сосны хвоинки могут функционировать более 40 лет. Единственным голосеменным, которое меняет свой покров при смене сезона, является лиственница.

Итак, листопад является биологическим процессом, который имеет важное защитное значение в жизни растений. Он может быть связан со сменой сезона, повреждением их органов или наступлением неблагоприятного периода.

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.

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.

Наверное, каждый хоть однажды любовался разноцветными листьями, летящими по ветру. Но далеко не все знают, что листопад это не просто завершение летнего сезона, а жизненно необходимый растениям процесс. Листья опадают даже с деревьев, растущих в теплых странах, где не бывает морозов.

В умеренном климате деревья сбрасывают листву примерно в одно время - осенью. В южных широтах этот процесс растягивается на весь год или происходит перед сезоном засухи. Почему листья опадают накануне сложных периодов в жизни дерева?

Для чего нужен листопад?

Для чего растения избавляются от органов, которые обеспечивают им ежедневное питание? Ведь именно в зеленых листьях происходит фотосинтез - превращение углекислого газа в питательные вещества под воздействием солнца.

Причины листопада могут быть различными:

• ежегодное изменение погоды, наступление холодов или засухи;
• внутренний цикл развития дерева, сопровождающийся ростом, обновлением или одеревенением веток;
• поражение вирусными заболеваниями, вредителями;
• плохая экология;
• повреждение корней или недостаток в почве питательных веществ.

Если причина листопада кроется в плохих внешних условиях, дерево может приостановить рост и даже погибнуть. Но опадание листьев, вызванное естественными природными факторами, полезно и необходимо растениям.

Суровая зима - испытание для деревьев

В зимние морозы верхний слой почвы промерзает, и вода в нем превращается в лед. Корни не получают ни влаги, ни содержащихся в ней микроэлементов. Если дерево заранее не сбросит листья, оно продолжит испарять воду, и скоро наступит обезвоживание. Вот почему опадают листья с деревьев осенью.

Кроме того, мокрый снег и наледь слишком тяжелы даже для голых веток - зимой они становятся хрупкими и быстро ломаются после сильных метелей. Дерево, одетое в пышную листву, соберет на себе целые сугробы, согнется под их тяжестью и может рухнуть, не выдержать нагрузки.

Еще одна важная причина, почему с деревьев опадают листья - избавление от накопленных за летний сезон токсинов и излишка питательных компонентов. Готовясь к зимнему сну, растения замедляют развитие и словно замирают в ожидании морозов, снегопадов и вьюг. Лишнее питание им в этот сезон ни к чему.

Явление природы листопад - очень мудрое решение, оно позволяет растениям набраться сил для следующего сезона. В южных регионах во время засухи ситуация похожая - растениям негде взять воду, которую ежедневно испаряет листва в условиях жаркого климата.

Листопад у вечнозеленых растений

Среди тропических деревьев листопад как явление природы тоже необходим, но происходит он у всех растений в разное время. Обновление покрова может растянуться на несколько недель или месяцев, и крона никогда не оголится полностью. После сброса старых листьев быстро вырастают новые, поэтому тропические леса и кажутся вечнозелеными.

В наших широтах тоже есть вечнозеленые растения. К ним относятся не только хвойные, но и невысокие кустарники - брусника, вереск, копытень. Зимой они скрыты под снегом, поэтому не испаряют лишней влаги и не ломаются. Хвойные деревья благодаря смоле сохраняют гибкость веток даже при значительном снижении температур, поэтому не ломаются под толщей сугробов. Вечнозеленые деревья и кусты тоже меняют листья, но делают это постепенно, причем на месте опавшей сразу вырастает свежая зелень.

Как происходит процесс опадания листьев

До момента, когда листья закружат в желто-красном хороводе, еще несколько недель, а природа уже готовится к тому, что происходит осенью с деревьями. В конце лета активный обмен влагой между стеблем и листом замедляется. В основании черешка образуется пробковый слой - своеобразная перегородка, которая препятствует прохождению соков. Постепенно она грубеет и становится водонепроницаемой.

Крепление листа в этом месте становится слабым, и при порывах ветра он легко отрывается. У разных видов опадание листьев происходит неодинаково: часть деревьев отличается ранним и дружным листопадом, другие растения облетают только перед наступлением морозов.

То, как происходит листопад, зависит от формы кроны, гибкости веток, места произрастания. Кустарники с легко гнущимися низкими побегами сбрасывают листья позже, чем ломкие высокие тополя, обдуваемые всеми ветрами. Листья с жесткой глянцевой структурой облетают позже - из них медленнее испаряется вода.

Почему листья меняют цвет

Желтые и багряные листья всех форм, с причудливыми узорами прожилок, приятно шуршащие под ногами делают осень нарядной и праздничной. Почему деревья меняют цвет еще до того, как начнется природное явление листопад?

Приятный глазу зеленый цвет листья приобретают за счет клеток хлорофилла, в которых происходит фотосинтез. Углекислый газ, соединяясь с водой, превращается в углеводы, при этом хлорофилл разрушается и вновь образуется, уже в большем количестве. Так происходит рост листовой пластины.

Кроме того, в листе содержатся и другие пигменты: каротин, придающий желтую окраску, и ксантофилл - от него растения краснеют. Эти элементы содержатся и в зеленом листе, но их отлично маскирует зеленый цвет хлорофилла.

Листопад это явление природы, которое начинается с изменения окраски деревьев. Когда в основании листа образуется пробка, поступление воды в лист ухудшается, и скоро процесс фотосинтеза становится невозможен. Хлорофилловые клетки постепенно отмирают, зеленая окраска листьев бледнеет, и все ярче проявляются красные и желтые пигменты.

Некоторые виды растений в вакуолях содержат слишком большое количество красных пигментов, поэтому приобретают малиновую окраску задолго до листопада, в начале или середине лета. К ним относятся некоторые виды орешника, бересклета, девичий виноград.

В дождливую и пасмурную осеннюю пору листья меняют цвет медленно, равномерно. Но стоит пригреть ясному сентябрьскому солнцу, и растения начинают испарять оставшуюся в них воду. Разрушение хлорофилла происходит все быстрее, и леса и парки моментально становятся красно-золотыми.

Желтый цвет приобретает листва тополя, березы и липы, осина, рябина и бузина окрашиваются в багрянец. Клены радуют всей гаммой оттенков от золотого и рыжего до красного и причудливыми узорами. Природа ярко и красочно празднует окончание летнего сезона.

Чем богат опавший лист

Что такое листопад и почему он происходит, легко можно понять, рассмотрев жизненный цикл растений. А полезна ли дереву опавшая листва? Как всегда, ответ легко найти, обратившись к дикой природе, которая ничего не делает напрасно.

Что происходит с лиственным опадом в лесах? Он ложится на землю и устилает ее мягким толстым ковром, год из года накапливаясь и постепенно перегнивая. Почва, укрытая слоем прелой листвы, всегда отличается отменным плодородием, меньше промерзает и не подвержена эрозии. Чем же так богат опавший лист?

Уже упоминалось, что за лето в листве накапливаются питательные вещества, углеводы и микроэлементы. Упав на землю, они с помощью микроорганизмов перерабатываются в удобную для усвоения растениями водорастворимую форму - так получается полезный перегной с высоким содержанием соединений азота, калия и фосфора. Это лучшее удобрение для деревьев.

Кроме того, в толстом слое опавшей листвы зимуют мелкие грызуны, пресмыкающиеся и насекомые. Рыхлый и мягкий грунт под лесной подстилкой - отличное место для сухой и теплой норки. В природе все взаимосвязано, в ней нет лишних и ненужных процессов. Вот почему происходит листопад.

Для чего убирают листья в городских парках и садах?

Зачем же сгребать и вывозить такое полезное и нужное удобрение? Не лучше ли оставить его на газонах? Садовники не раз задавались этим вопросом, и до сих пор не найден однозначный ответ.

С одной стороны, лиственная подстилка полезна для защиты корней от морозов и образования питательной среды. С другой - в ней могут зимовать не только полезные насекомые, но и ярые вредители плодовых и декоративных деревьев. Да и газоны, усеянные прелыми листьями, на следующий год выглядят совсем не декоративно.

Вдобавок в городской черте листья активно накапливают токсины от выхлопных газов и других химических соединений, и с опадом они попадают в грунт, отравляя деревья. Поэтому листву сгребают и вывозят, а подкармливают растения готовыми удобрениями.

Можно ли сжигать листву?

Вывоз листвы - дело затратное и хлопотное, иногда кажется, что ее проще сжечь. Однако в городах правила благоустройства строго запрещают это делать, и не только из противопожарных соображений. Дело в том, что при горении листьев выделяются летучие соединения, содержащие диоксид углерода, сернистые газы, сажу и накопленные за лето соли тяжелых металлов.

Дым от костров крайне вреден для дыхания и оказывает отравляющее действие. Особенно сильно он сказывается на здоровье аллергиков и астматиков, малышей и стариков, вызывая насморк, кашель и более серьезные последствия. Канцерогены, содержащиеся в лиственном дыме, могут вызвать даже онкологические и аутоиммунные заболевания.

Вот почему нельзя сжигать листья из городских парков. Экологически чистый опад в загородных садах можно, конечно, и сжечь, но зачем лишать растения такого прекрасного и бесплатного удобрения? Тем не менее, ежегодно над дачными поселками стоит терпкий запах дыма от горящей листвы. В это время, чтобы не навредить здоровью, лучше находиться подальше от костров и не вдыхать вредные вещества.

Осень - пора поэтов и романтиков, они не устают воспевать ее красоту и задаваться вопросом, почему с деревьев осенью опадают листья. Но всему в природе есть логическое объяснение, и узнав все факты о листопаде, легко понять его необходимость и практический смысл. Завершая ежегодный цикл развития, деревья готовятся к зиме, чтобы весной вновь наполнить наш мир красотой и цветением.

18. 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.