Почему осенью желтеют листья на деревьях. Почему осенью листья желтеют и опадают? Циклы жизни деревьев

Который наглядно покажет детям, почему листья на редевьях меняют цвет: летом они зеленые, а осенью желтеют.

Для проведения этого вам не нужны особенные материалы - все есть как дома, так и в школе. Этот опыт, объясняющий, почему листья на даревьях меняют осенью окраску, отлично подходит для дошкольников и учеников от 1-6 класса.

Многие люди считают самым красивым времением года, ведь когда листья желтеют, природа окрашивается в такие невероятные оттенки, одновременно хранящие память о теплом лете, но навевающие холод от приближения зимы.

А вот у детей по осень часто возникает ряд традиционных вопросов:

Почему осенью листья на деревьях меняют цвет и желтеют?
Это проделки фей?
А что с солнцем?
А, я знаю, это садовый гном сделал

Этот , который объясняет, почему листья осенью становятся желтыми или красными, наверняка удовлетворит даже самых любопытных детей.

Зачем дереву нужны листья

Для того, чтобы понять, почему листья меняют цвет осенью, нужно разобраться в том, зачем вообще нужны деревья, и листья в чатности.

Растения ответственны за создание кислорода, которым мы дышим. Они его производят, поглощая воду из земли и углекислый газ из воздуха. Используя солнечный свет (через фотосинтез), они превращают воду и углекислый газ в кислород и глюкозу. Кислород - это то, что позволяет нам дышать, а глюкоза - то, что растение использует для роста. Термин фотосинтез означает «соединять со светом». Химическое вещество в растении, используемое для фотосинтеза, называется хлорофилл. Тот самый хлорофилл, который придает растениям зеленый цвет.

Что понадобится для эксперимента :

Стеклянные баночки
Кофейные фильтры
Листья
Спирт
Блокнот и ручка для ведения наблюдений

Почему листья осенью меняют цвет? Эксперимент для детей

Для того, чтобы найти ответ на вопрос, почему осенью листья на деревьях меняют цвет и желтеют, детям нужно будет собрать немного листьев.

После чего вы вместе должны рассортировать их по цветам в подготовленные контейнеры.

После этого листья заливаются спиртом и перемалываются. После измельчения и перемешивания спирт поможет цвету еще лучше проявиться.

Подсказка: время полного поглощения цвета будет зависеть от того, сколько листьев и спирта было использовано.

Спустя 12 часов жидкость может еще не до конца впитаться, но эффект уже очевиден. По мере того, как жидкость впитывается в фильтр, цвета из листочков расходятся.

Объяснение эксперимента, почему листья меняют цвет

Зимой дни становятся короче, что уменьшает количество солнечного света для листьев. Из-за недостатка солнца, растения переходят в стадию покоя и питаются глюкозой, которую накопили за лето. Как только включается «зимний режим», зеленый цвет хлорофилла листья покидает. А по мере того как яркий зеленый оттенок исчезает, мы начинаем видеть желтые и оранжевые цвета. Небольшое количество этих пигментов было в листьях все время. Например, кленовые листы ярко красные, так как в них есть избыток глюкозы.

Если вам понравился с листьями, которые меняют цвет осенью, совсем не обязательно ждать начала уроков, чтобы провести его вместе с детьми.

А вы когда-нибудь задумывались над тем, почему осень - золотая? Почему вообще происходит пожелтение листьев? Попробуем разобраться в этом вопросе и рассказать вам.

За цвет любых растений отвечают пигменты. Например, красный цвет яблока обусловлен антоцианом, зеленый кактуса - хлорофиллом, оранжевый моркови - каротином. Желтый же цвет дает ксантофилл. Антоциан, каротин и ксантофилл - это каротиноиды. Они как раз и придают цвет листьям.

Но как так получается? С чего вообще осенью они появляются в листьях? Ведь летом-то мы наблюдаем зеленые кроны деревьев.

Оказывается, вся проблема в хлорофилле. Количество каротиноидов не увеличивается, зато хлорофилла - уменьшается. С наступлением прохлады деревья переходят в режим энергосбережения.

Летом, когда солнца много, зеленые листья, наполненные хлорофиллом, поглощают свет и преобразовывают его в полезные для растения химические процессы. Происходит фотосинтез. Как вы понимаете, осенью световой день становится значительно меньше. А в листьях-то есть хлорофилл, и они очень хотят солнца. А его мало. В такие моменты крона «садится на шею» садится на шею дереву и начинает вытягивать из него все полезные вещества. Тогда дерево решает: всё, шевелюра, ты мне не по карману! Не дам-ка я тебе магний. Из-за этого листья и опадают. А ствол дерева спокойно переживает холода, а затем снова обзаводится кроной.

Но перед этим, из-за сокращения количества хлорофилла в них, они пожелтеют. Ведь каротиноиды будут преобладать.

Кстати, интересно, что те листья, которые опали и стали коричневыми, уже не содержат вообще никакого пигмента.

Однако почему, например, елка не желтеет и не сбрасывает листву? На самом деле, хвойные сбрасывают иголки, но совсем не в таких количествах. Кроме того, все дело еще в особенностях строение игл. Каждая игла облачена в защитную восковую оболочку. Хлорофилла там тоже более чем достаточно. Но площадь иголок меньше площади листьев, поэтому елки вполне спокойно переживают холода.

В отличие от животных, что получают необходимые для жизни вещества и энергию из поедаемой ими пищи, обычные растения потребляют три раздельных потока вещества/энергии, а именно:

минеральные вещества и вода - поступают через корневую систему;
углекислый газ, необходимый для синтеза биомассы - поступает из окружающего воздуха через листья;
энергия - усваивается листьями из потока падающего на них солнечного света.

Усвоение световой энергии возможно лишь за счёт её взаимодействия с окрашенными веществами (растительными пигментами) в процессе фотосинтеза. Основными фотосинтезирующими пигментами растений являются хлорофиллы - именно они придают растениям зелёный цвет. Для фотосинтеза разных групп веществ (углеводы, белки) хлорофилл поглощает синюю и красную составляющие солнечного спектра, игнорируя зелёную как "ненужную" (реальный процесс ещё более сложен и интересен - что заметно по фотографиям живых растений в ближнем инфракрасном спектре).

Остальные группы пигментов (жёлтые ксантофиллы, оранжевые каротины, а также красные, фиолетовые и синие антоцианы) присутствуют в листе растения в малых количествах. Увидеть их можно в этиолированных (выращенных без света и поэтому не имеющих хлорофилла) растениях или их частях - например, в прорастающих в темноте побегах картофеля. Отвечающие за поглощение частей светового спектра хромофорные группы молекул хлорофилла весьма "нежны": незначительное химическое/физическое воздействие может их достаточно легко разрушить - этот процесс хорошо заметен при приготовлении пищи, когда зелень ошпаривают, жарят или бросают в варящийся суп.

Что происходит с листвой осенью?

Приготавливаясь к периоду зимнего покоя, растение по возможности "выкачивает" из биомассы листьев все потенциально полезные вещества и прекращает синтез хлорофиллов. Остаточное их количество в листе становится столь мало, что уже не может замаскировать присутствие прочих, более стабильных красящих пигментов и собственный цвет клеточных стенок (он разнообразен, но типично имеет бурый оттенок). Поэтому увядающий лист приобретает тот цветовой оттенок, который ему обеспечивают оставшиеся в листовой пластинке красители, причём пропорционально их количеству/концентрации - и именно из-за этого осенний лес окрашивается в столь разнообразные и яркие тона.

Как растение "узнаёт" о наступлении осени?

В живом растении одновременно функционирует множество "внутренних часов" - процессов, завязанных на воздействие внешних факторов (циклические колебания температуры, света и так далее). Применительно к листу, наиболее важным фактором здесь оказывается относительная (как доля от всего суточного цикла) и абсолютная (в часах) продолжительность светового дня - именно так запускается процесс подготовки растения к зимнему периоду покоя. Помимо изменения биохимических процессов, у листопадных деревьев в основании листа инициируется рост клеток пробкового слоя, который постепенно прерывает связь между листом и деревом - и лист опадает.

Осенью зелёная листва большинства растений меняет окраску. Появляются не только красные, жёлтые, оранжевые и бронзовые цвета, но и буровато-серые оттенки. Порой на листе можно увидеть одновременно летние и осенние краски. Меняют окраску кроны даже некоторые хвойные. Конкретные погодные условия в значительной степени тоже влияют на этот сезонный процесс.

Осенняя окраска опавших листьев

Что происходит с окраской листвы?

Зелёный цвет листьев связан с наличием зелёного светочувствительного пигмента хлорофилла . Без него растения не смогут получать питание из воды и углекислого газа. Запасы хлорофилла постоянно пополняются, пока есть свет и тепло. Активно идёт процесс фотосинтеза , при котором образуются такие органические вещества, как крахмал и глюкоза. При сезонном похолодании накопление хлорофилла уменьшается, процесс фотосинтеза затормаживается, концентрация пигмента в листьях резко снижается. Его клетки уже не способны получать и преобразовывать энергию солнца, пигмент разрушается. Именно в этот период можно увидеть листья с причудливой окраской: с зелёными прожилками, штрихами и пятнами на жёлтом или красном фоне.

Осенью часть листвы амурского винограда некоторое время остаётся зелёной

Осенью активнее другие пигменты, которые находятся внутри клеточного сока листа. Каротиноиды используют те спектры света, которые хлорофилл не воспринимает. Они придают листьям жёлтую (пигмент ксантофилл ) и оранжевую (пигмент каротин ) окраску. За красные тона отвечают стойкие пигменты антоцианы . Летом все они вытесняются хлорофиллом, осенью он им не конкурент. При недостатке пигментов появляются серовато-коричневые тона.

Амурский виноград невероятно красив осенью

Дождливая и пасмурная погода на некоторое время притормаживает процесс разрушения хлорофилла. Отдельные солнечные дни не могут вернуть лето или приостановить угасание жизнедеятельности. Мало того, они лишь его ускоряют. Наглядный пример — , когда зелёные листья за короткое время становятся багряными и золотыми, оправдывая наши ожидания торжества Золотой осени.

Золотая осень сменяется листопадом

Даже при осеннем понижении температуры воздуха некоторые растения остаются зелёными. Их называют вечнозелёными . В нашем климате это хвойные (кроме лиственницы) и немногие лиственные деревья и кустарники (некоторые виды рододендрона, магония падуболистная, самшит, бересклет Форчуна и др.). В тёплых странах вечнозелёных растений намного больше.

Интересно себя ведёт магония падуболистная, которую на зиму я иногда укрываю ящиком, не пропускающим свет. Тогда к весне она сбрасывает все листья, её ярко-жёлтые цветки украшают абсолютно голые ветви. При утеплении лутрасилом или без всякого укрытия это растение сохраняет свою листву. Осенью она меняет окраску на красновато-бурую, а летом снова становится тёмно-зелёной.

Некоторые хвойные (например, отдельные виды ) осенью меняют окраску хвои на золотистую или бронзовую. К началу лета зелёный цвет восстанавливается.

Листопад

Короткий период нарядной золотой осени сменяется листопадом. Осенние холода — это тот цикл жизни растений, когда хлорофилл практически не образуется. К листьям больше не поступают питательные вещества. Они становятся бесполезным балластом, от которого деревья и кусты стремятся избавиться. Попутно происходит освобождение от тех вредных веществ, которые листья успели накопить за лето.

Пожелтевший лист на земле — символ осени

Во время листопада лиственница теряет пожелтевшую хвою. У других хвойных смена хвоинок происходит реже: через год, раз в три — пять лет, реже через большее количество лет.

Листопад упрощает растению жизнь в неблагоприятных условиях. Теперь ему больше не нужно заботиться о питании листвы.

Опавшие осенью листья плодовых деревьев не всегда смотрятся красиво

В тёплых краях вечнозелёных растений много. Но и там есть свои листопадные культуры. Например, дерево осенью теряет листья не только в Китае и странах Юго-Восточной Азии, но и при выращивании в комнатных условиях.

Листья гинкго осенью становятся золотыми

Летом листья имеют зеленый цвет из-за большого количества пигмента хлорофилла, содержащегося в них.

Этот пигмент — кормилец растения, так как именно с его помощью на свету растение из углекислого газа и воды синтезирует основной сахар — глюкозу, а из него — все остальные питательные вещества.

Однако, наряду с хлорофиллом, зеленые листья содержат и другие пигменты — желтый ксантофилл и оранжевый каротин (тот самый, который определяет цвет корнеплодов моркови).

Летом эти пигменты незаметны, так как замаскированы большим количеством хлорофилла. Осенью же по мере затухания жизнедеятельности в листе хлорофилл постепенно разрушается. Тут-то и проявляются в листе желтые и красные оттенки ксантофилла и каротина.

Разрушение хлорофилла интенсивнее происходит на свету, то есть в солнечную погоду. Вот почему в пасмурную дождливую осень листья дольше сохраняют свою зеленую окраску. Но если на смену затяжным дождям приходит «бабье лето», то кроны деревьев за 1-2 дня окрашиваются в золотистые краски осени.

Помимо золотых, осенние наряды деревьев содержат багряные оттенки. Этот цвет обусловливает пигмент, который называется антоцианом. В отличие от хлорофилла, антоциан не связан внутри клетки с пластическими образованиями (зернами), а растворен в клеточном соке. При понижении температуры, а также при ярком свете количество антоциана в клеточном соке увеличивается. Кроме того, остановка или задержка синтеза питательных веществ в листве также стимулируют синтез антоцианов.

Таким образом, красный цвет листьев во время листопада просто свидетельствует о происходящем затухании жизнедеятельности в листьях, которые готовятся к опаданию…

Зачем деревья сбрасывают листья осенью?

Если бы деревья не сбрасывали на зиму листья, они бы погибали. Тому есть несколько причин.

Причина первая. Листья дерева в своей совокупности имеют очень большую площадь, и со всей этой площади интенсивно испаряется вода. Летом дерево способно возместить потери влаги, извлекая воду из почвы. Но с похолоданием извлечение холодной воды из почвы сильно уменьшается; зимой же из промерзшей почвы извлечь влагу и вовсе затруднительно. Деревья с лиственным покровом зимой погибли бы от недостатка влаги, то есть высыхали бы.

По той же самой причине при наступлении засушливого сезона в тропиках и субтропиках деревья в этих климатических зонах сбрасывают листву и стоят оголенные вплоть до прихода сезона дождей.

Причина вторая. Вы обращали внимание, что после сильных снегопадов ветви деревьев сильно склоняются к земле под тяжестью снега? Некоторые ветки от этого даже ломаются. Если бы листья зимой оставались на деревьях, то на ветвях задерживалось бы гораздо больше снега, так как листовая поверхность, как мы сказали выше, велика. Таким образом, сбрасывая листья осенью, деревья защищают себя от механических повреждений под напором снега.

Причина третья. Во время листопада дерево избавляется от избытка минеральных солей, которые накапливаются в листьях в течение всего лета. Как мы уже неоднократно замечали, лист усиленно испаряет воду. На смену этой испаренной воде в него постоянно поступает новая, которая засасывается корнями из почвы. Но в воде, которую корни получают из почвы, растворены различные соли. Таким образом, листья получают не чистую воду, а солевые растворы. Часть солей используется растением для питания, а остальные соли откладываются в клетках листьев. Чем больше влаги испаряет лист, тем сильнее он минерализуется к осени. В итоге к осени листья накапливают много солей, становятся как бы минерализованными. Избыток минеральных солей нарушает нормальную работу листьев. Поэтому сбрасывание старых листьев является необходимым условием для поддержания нормальной жизнедеятельности растения.

Кстати…

Как же хвойные деревья умудряются не терять влагу зимой, оставаясь зелеными? Секрет в том, что хвоинки испаряют во много раз меньше влаги, чем листья. Во-первых, поверхность хвоинки во много раз меньше поверхности листа; во-вторых, хвоинки имеют толстую кожицу; в-третьих, они покрыты восковым налетом, который тоже снижает испарение воды. Наконец, устьица в хвоинках расположены в особых углублениях — это снижает интенсивность испарения влаги через них.
Хвойные деревья тоже сбрасывают свой покров, но не враз, как это делают лиственные породы, а постепенно: иголки хвойных живут, в среднем 3-4 года. Поэтому смена «одежды» хвойных протекает незаметно.

Как деревья сбрасывают листья?

Листопад — это естественный этап цикла жизни растения. Осеннее сбрасывание листьев не является прямым следствием ухудшения погодных условий, это наследственно закрепленное свойство растения. Сигналом к началу листопада является не падение температуры, как можно было бы подумать, а изменение продолжительности светового дня — самый верный и неизменный признак наступления осени. Это подтверждает очень простой эксперимент. Если летом пересадить в горшок с землей какое-нибудь молодое листопадное деревце, например, дубок или клен, и поставить его в комнату или в оранжерею, осенью он неизбежно сбросит свои листья, несмотря на самый лучший уход и тепло.

Природа позаботилась о том, чтобы расставание дерева с листом произошло безболезненно для него. Подготовка к листопаду начинается заранее. В конце лета у основания листового черешка образуется особый отделяющий (пробковый) слой. Клетки этого слоя имеют гладкие стенки и поэтому могут легко обособляются друг от друга.

Осенью, к началу листопада, связь между клетками пробкового слоя нарушается. Лист остается висеть на дереве лишь благодаря сосудистым пучкам, которые соединяют лист с веткой. Летом эти пучки служат для проведения воды и минеральных солей от корня к листьям и питательных веществ, выработанных листьями, к остальным частям растения. Сосудистые пучки легко можно заметить простым глазом на листовых рубцах в виде трех, пяти или большего числа крупных точек.

Достаточно небольшого механического воздействия, например, порыва ветра, чтобы нарушилась и эта последняя связь между черешком листа и материнским растением. Листья могут опадать и в совершенно тихую погоду под влиянием силы тяжести листовой пластинки.

На месте рубца от оторвавшегося листа образуется защитный пробковый слой.