Старт в науке. Деревья и кустарники осенью. Осенние изменения. Почему листья желтеют и опадают

: 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 каждый год, называются листопадными, а растения с многолетними листьями называются .

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 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 - 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 . Он представляет собой естественную защиту растений от неблагоприятных погодных условий.

Листья выполняют множество функций. Они служат для растения дыхательной, выводящей, обменной системой, вырабатывают органические вещества. Листья также играют огромную роль и в жизни других существ планеты Земля.

Инструкция

Листья вырабатывают органические вещества, что является одной из самых важных их функций. В процессе жизнедеятельности в лист попадает кислород и углекислый газ. Первый растение использует для дыхания, а второй - для создания органических веществ. Так, например, плодовые растения вырабатывают фруктозу, которая потом делает фрукты сладкими. С помощью солнечного света в хлоропластах образуется кислород, который затем поступает в атмосферу. Образование кислорода - важнейшее условие для жизни на земле, без него на планете не выжили бы ни растения, ни животные, ни человек. Поэтому так важно препятствовать уничтожению огромных массивов леса.

Листья испаряют воду. Вода поступает к растению через корни и выделяется затем через листья. Так, с поверхности листа удаляются излишки воды и другие вещества, а также действует своеобразная система вентиляции растения. Этот процесс можно сравнить с потоотделением человека: в жаркую погоду тело выделяет пот, чтобы охладиться и не перегреваться на солнце. То же самое происходит и с листьями - они выделяют влагу, чтобы не засохнуть от жары. Процесс испарения воды не постоянный и регулируется самим растением. Когда воды у растения мало или когда погода стоит нежаркая, растение закрывает специальные канальцы - устьицы - в листе и не пропускает воду.

Благодаря работе устьиц осуществляется и еще одна важная функция работы листа - газообмен. На листовой пластине содержатся специальные клетки - хлоропласты с зеленым веществом хлорофиллом. Растения не только выделяют в воздух кислород, но и поглощают его для дыхания. Причем, поглощение кислорода происходит круглые сутки, а вот выработка - только днем, при солнечном свете. То же самое происходит и с углекислым газом: растение не только поглощает его для выработки органических соединений, но и выделяет газ в атмосферу после дыхательного процесса. Но, конечно же, объемы выделения газов у растений совсем не такие, как у человека и других животных. Растения вырабатывают и выделяют в атмосферу гораздо больше кислорода, чем потребляют для собственной жизнедеятельности.

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.

МКОУ «Михайловская СОШ»

Почему осенью - листопад?

Выполнил:Мельникова Ксения,

МКОУ «Михайловская СОШ».

Руководитель: Плюснина

Елена Николаевна,

МКОУ «Михайловская СОШ»

С. Михайловское Олонецкий район Республика Карелия

Введение 3 стр.

1.Объект и методы исследования 4стр.

2.Литературный обзор 4 стр.

3.Результаты работы 5 стр.

3.1. Дневник наблюдений 5 стр.

3.2. Эксперимент 6 стр.

4.Заключение и выводы 6 стр.

Список литературы 7 стр.

Приложение 8 стр.

Введение.

Осень. До морозов ещё далеко, а деревья уже готовятся сбрасывать листву. Почему? Мне захотелось об этом узнать. Я решила провести исследование по теме « Почему осенью - листопад?».

Гипотезы:

Листья за лето «изнашиваются»

Сбрасывают листву, чтобы спасти ветки от тяжести снега на них

Цель работы : изучение листопада.

Задачи:

ü выяснить причины листопада;

ü узнать, как происходит листопад и почему листья меняют свой цвет,

ü провести эксперимент и наблюдения в природе.

1.Объект и методы исследования.

Место исследования : Олонецкий р., с. Михайловское

Предмет исследования : деревья

Объект исследования : листья

Методы : наблюдение, описание, сбор информации, анализ, эксперимент

2.Литературный обзор.

Оказывается, в листьях происходят удивительные превращения.

Сначала листья начинают желтеть. Кто в них добавляет жёлтую краску?

Удивительно, но жёлтый цвет находится в листьях всегда, только летом жёлтый цвет не виден. Он забивается более сильным - зелёным. Зелёный цвет придаёт листьям хлорофилловые зёрнышки. Зёрнышки, как заводики, делают строительный материал для новых веток и почек, корешков из газа, воды, минеральных солей. Но зелёным заводикам нужна энергия, которую даёт солнышко. С утра до вечера летом ловят они свет. Это летние превращения.

Наступает осень. Дни короче, ночи длиннее. Света растения получают меньше. Зелёные зёрнышки - заводики из-за этого разрушаются, остаются жёлтые зёрнышки. Лист желтеет. Это осенние превращения.

Но ведь листья осенью не только жёлтые, а и красные, багровые, фиолетовые! Почему?

Это зависит от того, какого цвета зёрнышки находится в листе.

Листья каких деревьев опадают зелёными? Ольхи и сирени.

В листьях этих деревьев нет других зёрнышек, кроме зелёных хлорофилловых.

Зачем деревья сбрасывают листву?

1 причина листопада:

Летом листья сочные, потому что всегда наполнены водой. Зимой столько влаги не получишь! Нет у дерева листьев - не надо столько воды из холодной земли корнями добывать.

2 причина листопада:

Излишки минеральных солей использовались не полностью деревом за лето и накопились в листиках, как зола в печке. Если бы листья не опадали, то дерево отравило бы себя этими веществами.

3 причина листопада:

Это защита тонких веток от тяжести выпавшего снега.

3.Результаты работы.

3.1. Дневник наблюдений.


	Выбор темы для исследования, объекта. Обоснование.	Тема: «Почему осенью листопад?»
11 cентября	Постановка цели, задач. Выбор методов.
	Фотосъёмка деревьев. Наблюдение. Постановка эксперимента.	Деревья готовятся к листопаду. Листья берёз и осин стали жёлтые. Листья с трудом отрываются от веток.
	Наблюдение за деревьями. Сбор информации. Фоосъёмка	Листья рябины и клёна покраснели. Почему цвет листьев разный?
	Строение листьев (наблюдение через микроскоп) Сбор информации.	В листьях есть хлорофилловые зёрна, поэтому они зелёные. Почему цвет листьев разный?
	Сбор информации. Наблюдение через микроскоп. Фотосъёмка.	В листьях жёлтый цвет присутствует всегда, но забивается более сильным цветом – зелёным.
	Почему цвет одних деревьев не изменяется? Вопрос на засыпку. Сбор информации.	В них кроме хлорофилловых зёрнышек нет других веществ. Это сирень и ольха.
	Продолжение эксперимента. Листья легко отрываются от веток при прикосновении, при дуновении ветра. Наблюдение за листопадом. Фотосъёмка.	Опавшие листья укрывают корни деревьев, защищая от холода.
	Наблюдение за строением листьев. Фотосъёмка. Листья загрязнены. Они в саже от дыма кочегарки.	В основании черешка появился пробковый слой, который отделяет черешок от ветки. При лёгком порыве ветра лист срывается.
	Зачем деревья сбрасываю листву? Постановка проблемы.	Сажа оседает на листьях деревьев,
	Сбор информации. Первая причина листопада.	Деревьям нужно много воды. Зимой столько влаги не получишь. Без листьев - дерево экономит влагу.
	Сбор информации. Вторая причина листопада.	Защита деревьев от отравления излишками минеральных солей.
	Сбор информации. Третья причина листопада.	Защита деревьев от тяжести выпавшего на ветки снега.
	Создание презентации.
	Подведение итогов исследования. Выбор новой темы.

3.2. Эксперимент.

В начале осени я с трудом сорвала листики с деревьев. Черешки листиков были прочно скреплены с ветками. В октябре мне стоило лишь дотронуться до них, как листики сразу стали падать с ветки. Что произошло?

В кабинете биологии я наблюдала за изменениями в листьях через микроскоп (рис. 3).

Оказывается, осенью между черешком листика и веткой образовался пробковый слой, такая перегородка, которая стала отделять лист от ветки (рис.2). Подует ветер, листику не за что держаться, и он полетит. Начинается листопад (рис. 1).

4.Заключение и выводы.

В результате работы я узнала о строении листьев, используя микроскоп.

Мои выводы:

Листья деревьев изменяют свой цвет, потому что они получают меньше солнечного света, который нужен им для работы зелёных хлорофилловых зёрнышек.

Листопад- это защита деревьев в трудное для их жизни зимнее время и от отравления ядовитыми веществами.

Я считаю, что нужно беречь деревья от загрязнения частичками сажи кочегарок и заводов! Она оседает на листьях, мешая чудесным превращениям.

Надеюсь, что моё исследование пригодится мне и другим при изучении окружающего мира, природоведения и биологии.

Список литературы

1. Георгий Граубин «Почему осенью листопад?»

2. Детская энциклопедия «Почемучка»

3. Энциклопедия «Биология для школьников»

4. Материалы Интернет –сайта

Приложение

Рисунок 1: Листопад Рисунок 2: Черешок

Рисунок 3: Работа с микроскопом.

Вы знаете, почему опадают листья? Причем у одних растений это происходит периодически, а у других связано с окончанием жизненного цикла. Из нашей статьи вы узнаете о причинах и значении этого природного явления.

Когда и почему опадают листья с деревьев?

Традиционно принято считать, что это явление происходит только осенью. Так ли это? На самом деле листопад только в некоторых случаях является реакцией растений на климатические изменения. Это понижение температуры воздуха, засуха, уменьшение продолжительности светового дня.

А почему опадают листья в другое время года? Причинами этого явления могут быть заболевания, вызванные действием химических веществ, вредных насекомых, недостаточным количеством удобрений в почве.

Листопад происходит у всех растений без исключения. Даже вечнозеленые сосны и ели меняют хвою. Только происходит это постепенно в течение продолжительного периода.

Золотая осень

С наступлением холодного времени года большинство деревьев сбрасывают листву. Это явление, прежде всего, является защитой от излишней потери влаги. В растение она проникает из почвы. Зимой вода замерзает. Поэтому процесс ее поступления внутрь растительного организма становится невозможным.

В таких условиях процесс испарения воды с поверхности листьев не прекращается. Хотя интенсивность его снижается. Вот почему осенью листья опадают, защищая растения от высыхания.

В это время года природа особенно яркая. Это связано с тем, что листья изменяют свой зеленый наряд на более пестрый. Он может быть желтым, красным, пурпурным, оранжевым. Изменение цвета объясняется взаимопревращением пластид. В этих постоянных клеточных структурах находятся красящие вещества, которые называются пигменты. Пластиды хлоропласты содержат хлорофилл. Этот пигмент придает зеленый цвет листьев и стеблей молодых растений.

Осенью хлоропласты превращаются в пластиды другого типа. Они называются хромопласты, содержащие антоцианы и каротиноиды. Эти вещества обуславливают яркое осеннее одеяние растений.

Наверняка вы обращали внимание, что цвет листвы зависит от вида. Так, листья клена и тополя приобретают желтый цвет, кизила - фиолетовый, дуба - красно-коричневый. У некоторых растений процесс взаимопревращения пластид выражен не ярко. Поэтому их опадающая листва практически не меняет свет.

Зимой и летом...

Почему желтеют и опадают листья цветковых растений, а у представителей отдела голосеменных этого не происходит? В частности, речь идет о классе хвойные. Дело в том, что у них есть целый ряд приспособлений для сохранения влаги.

Прежде всего, это форма и размер листьев, которые называются хвоинки. Они имеют маленькую площадь, что сокращает интенсивность транспирации. Устьица, через которые происходит газообмен и испарение воды, углублены в толщу листа. Кроме того, на зиму запечатываются воском. Это обеспечивает практически полное прекращение потери влаги.

В течение благоприятного периода в хвое накапливается достаточное количество углеводов и воды, чтобы пережить зиму. А масла обеспечивают защиту от низких температур.

Почему мы не замечаем, как хвойные меняют листву? Потому что происходит это постепенно. При этом растение не растет голым несколько месяцев. А молодые хвоинки вырастают сразу.

Механизм явления

Что является для растений сигналом к началу листопада? Это сокращение продолжительности светового дня. Снижение температуры воздуха и дождливая погода лишь сопутствуют основной причине.

Листья меняют цвет, что вызывает процесс перекрывания сосудов. У основания черешка формируется слой клеток. Он препятствует нисходящему току воды с растворенными в ней сахарами. В результате образуются пигменты антоцианы, изменяющие цвет листовой пластинки. С течением времени основание черешка в месте прикрепления к побегу пересыхает. Начинается листопад.

Значение листопада

Есть еще одна причина, объясняющая, почему опадают листья. С одной стороны, если этого бы не происходило, растения бы просто засыхали. Но в листьях тоже находится вода. Если она замерзнет, это неминуемо повлечет гибель растений.

Второй причиной сбрасывания листьев является защита от механических повреждений в зимний период от массы прилипшего снега. Стволы деревьев с мощной кроной просто бы ломались под его давлением.

Вместе с листьями растения избавляются от массы вредных веществ, которые накопились в них за вегетационный период. Поэтому это явление наблюдается у всех растений без исключения. Даже в тропическом поясе, где не бывает осени и зимы, наблюдается листопад. Только происходит он на протяжении всего года. Поэтому практически не заметен.

Итак, в нашей статье мы разобрались, почему опадают листья. Этот процесс является защитной реакцией растений от излишней потери влаги, механических повреждений от налипания снега и оледенения, а также механизмом очищения от вредных веществ.

Саша К. (Белогорск)

В какой период начинается и заканчивается листопад у липы и березы?

С наступлением сентября деревья понемногу начинают сменять летний изумрудно-зеленый окрас листьев на осенний желтый. Пройдет еще немного времени и вся золотая листва хлынет на землю. Наблюдая за природой, люди часто задаются вопросом – а когда заканчивается листопад у березы, липы, кленов и других любимых желтеющих деревьев? Попробуем ответить на этот вопрос.

Когда желтеют листья

Листва начинает изменять цвет задолго до первых морозов. Как правило, это происходит в конце августа, когда день уже заметно сократился и немного похолодало, и длится на протяжении 14-20 дней. Вначале на ветвях виднеются лишь единичные серо-желтые участки, но день за днем их становится все больше.

Осенняя береза

К середине сентября листья березы становятся охристо-золотыми и постепенно начинают опадать. Не менее прекрасны в это время ветви клена. Кроны дерева покрывает листва желтых, кирпично-красных, красных и даже пурпурных оттенков. Заметно выделяется листва липы, которая лишь наполовину пожелтела.

Начало листопада

У многих деревьев листопад проходит неравномерно, то есть бывает в разное время. Например, после первого сильного заморозка начинается листопад у липы и кленов. Береза же к этому времени уже сбросила большую часть листьев. Листопад у нее начинается в первой декаде сентября и длится 15-20 дней.

Важно! Начало листопада зависит от погоды. Сухая солнечная погодка и безветренные деньки задерживают золотое убранство деревьев.

Особенно обильным листопад бывает после третьего заморозка. Листья падают на землю очень густо, образуя толстую подстилку на земле. Береза роняет осенью около 30 кг листьев. У взрослой липы и клена это количество достигает 40-50 кг.

Конец листопада

Окончание листопада, как правило, сопровождается значительным похолоданием, ухудшением погодных условий, частыми дождями и сильными порывами ветра. К 7-10 октября липы и березы теряют последние желтые листочки. Клены же оголяются намного позже, лишь к 20 октября. Единичные листики могут удерживаться на ветвях до середины ноября, напоминая прохожим о прошедшей золотой поре года.

Осенний клен

Наблюдения за природой во время листопада

Период активного листопада сопровождается значительным похолоданием и приходом ночных заморозков. Летние белые облака заменяет сплошная серая пелена. Утром часто бывает туман. В небо устремляются первые стайки перелетных птиц.

Окончанию листопада у липы и кленов сопутствует мрачная дождливая погода, изморозь на еще зеленой траве и тоненькая наледь на лужах. Грачи сбиваются в стаи и улетают на юг. Постепенно остывает земля и засыпает природа.