Почему осенью лист клена краснеет биология

Почему осенью меняется окраска листьев. Почему осенью некоторые листья краснеют, желтеют, а другие остаются зелеными

В этом году осень яркая, красивая, можно сказать «в багрец и золото одетые леса…». Поэты, наверное, не задумывались, почему желтеют и краснеют листья на деревьях. А мы попробуем объяснить это для тех, кому интересно. Вообще природа настолько загадочна, что полностью объяснить даже такие, казалось бы, простые явления, как изменение цвета листьев осенью мы, как увидите, пока полностью не можем. И здесь загадки остаются. Итак, самое простое объяснение, известное из школьной программы, выглядит примерно так: листья осенью, когда день становится коротким и понижается температура, перестают вырабатывать зеленый пигмент хлорофилл, желтеют и опадают. Все, казалось бы понятно. Но почему, если понизить температуру до тех же 10 °С летом они не опадают? Имеет ли температура решающее значение в изменении цвета листьев? Почему листья окрашены в различные яркие цвета? На самом деле, каждый маленький новый листочек, рожденный на березе или клене весной, уже тогда готовится к своей гибели. В основании листика существует разделительный (или «отрезающий») слой клеток, образующих капилляры, через которые поступает вода для фотосинтеза хлорофилла и через которые питательная глюкоза, которую лист вырабатывает из воды и двуокиси углерода под влиянием солнечного света, поступает в ветви и ствол. Природа так устроила, что эти каналы должны непременно перекрыться с наступлением осени. Образуется «пробка», препятствующая обмену веществ лист-ствол. Это, можно сказать, процесс «на генетическом уровне», наверное, это подобно тому, как стареет человек — с возрастом обмен веществ становится все хуже. Каналы в листе перекрываются тоже постепенно. Без воды хлорофилл вырабатываться уже не может, окраска листа меняется. Как показали недавние исследования, за осенний парад жёлтого и золотого, следующий за исчезновением зелёного хлорофилла, отвечает всего один белок — протеаза. Белок FtsH6 относится к семейству протеаз FtsH, способных расщеплять белок мембраны хлоропластов — светопринимающий комплекс фотосистемы II (LHC II), самый распространённый мембранный белок а земле. Как только этот структурных белок расщепляется, ранее незаметные пигменты — жёлтый ксантофилл и оранжевый каротин В становятся видимыми. В некоторых статьях, объясняющих цвет листьев осенью, на этом собственно и заканчивается объяснение окраски листьев. Говорят, что по мере потери зеленого пигмента хлорофилла становятся заметными другие пигменты (красные, желтые и т. д.), всегда присутствующие в листьях. Это не совсем так. Если желтый и оранжевый пигменты, так называемые ксантофиллы и каротины, присутствуют в листе все лето, то пигменты красного цвета, антоцианы, образуется в некоторых листьях только с приходом осени. Антоцианы — это мощные антиоксиданты, которые присущи многим известным овощам и фруктам, таким как свекла, красные яблоки, красный виноград. Кстати, они разрешены в качестве пищевых добавок (E163). Большое значение в синтезе антоциана имеет солнечный свет. Вы замечали, что чем осенние дни яснее, тем листья ярче? Как образуются антоцианы? Их образование зависит от расщепления сахаров в присутствии яркого света при понижении уровня фосфата в листьях. Летом фосфата в листьях достаточно много, он нужен для расщепления сахаров, производимых хлорофиллом. Однако осенью фосфат, как и другие питательные вещества, перемещается из листьев в ствол растения. При этом изменяется процесс расщепления сахаров, что приводит к образованию антоциановых пигментов. Чем ярче свет в это время, тем больше производится антоцианов и тем более красивым получается цвет листьев. Поэтому, когда осенью солнечно и прохладно, а ночи холодные, но без заморозков, расцветка листьев обычно наиболее красочная. Как известно все в природе имеет смысл. В чем же смысл того, что дерево тратит энергию на образование красного антоциана, если листья все равно должны скоро облететь? Думаю, что нам людям не стоит слишком обольщаться, что это только для того, чтобы доставить нам удовольствие от созерцания феерии осенних красок. Полностью загадка не разгадана. Существует несколько гипотез. Первая в том, что образуя антиоксиданты растения пытаются хоть немного продлить жизнь осеннего листа. Красные пигменты понижают температуру замерзания жидкостей в листе и помогают растению защититься от холода. Согласно теории фотозащиты, антоцианы защищают лист от вредного воздействия света при низких температурах, в присутствии антоцианов дереву удаётся усваивать питательные вещества (особенно азот) более эффективно. Чем дольше сохраняются листья, тем больше питания накапливается на зиму. Существует также теория аллелопатии. Аллелопатией называют свойство растений выделить органические соединения, которые тормозят развитие других растений. Американский биолог Френк Фрай (Frank Frey) выдвинул гипотезу, согласно которой деревья с большой концентрацией антоцианов в листьях отравляют почву под собой для других видов растений. Он провёл эксперимент, в котором обливал ростки сорняков экстрактом из жёлтых, зелёных и красных листьев. Семена, которые были политы экстрактом из красных листьев клёна, развивались существенно хуже. Исследования продолжаются, и появляются новые теории, пытающиеся объяснить эту чудесную осеннюю загадку красного листа. И разгадывая подобные природные явления человек возможно сможет помочь самому себе стать здоровее и счастливее… Осень — яркий период в природе, когда лес за считанные дни меняет окраску листьев с зеленых, на желтые, красные и коричневые цвета. Чем же объясняется буйство красок в сезон созерцания листьев? Почему одни деревья желтеют, другие — краснеют, а потом они становятся коричневого цвета. Объяснение — в замещении хролофилла другими веществами: каротиноидами и антоцианинами. Летом у деревьев много питательных веществ, но с приходом осени этот запас постепенно уменьшается. С исчерпанием запасов прекращается синтез хлорофилла. И тогда становится заметен другие пигменты, присутствующие в листьях, но перекрываемые зелёным цветом — жёлтые и оранжевые. Это те же самые пигменты, которые обусловливают, к примеру, цвет моркови — каротиноиды. Листья красных оттенков — результат образования антоцианов. В зелёных листьях эти пигменты отсутствуют. Они начинают образовываться в листьях некоторых видов растений после исчезновения хлорофилла. Антоцианы — те же пигменты, благодаря которым редиска, герань, роза или цветная капуста обладают своим цветом. 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 жёлтые и красные 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, и стали заметны клеточные стенки.

Какого цвета листья у деревьев осенью

Листья у берёзы осенью жёлто-золотистого цвета Листья у клёна осенью красного цвета Когда вступает в свои законные права осень, рука тянется к теплому пледу и сборнику стихов. Хочется свернуться в клубочек и уютно устроится у камина на мягком диване. Перелистывая хрустящие страницы томика великих русских поэтов, надолго задержаться на каком-то одном произведении — сложно. А какой ваш любимый стих об осени? Напишите в комментариях, давайте обсудим. Сегодня мне ближе по настроению строки великого Александра Сергеевича Пушкина. И подарить красоту этого стихотворения я решила своему ребенку. Прочла строки громко, с теплом, выражением и душой. Ну, Вы их помните?

Унылая пора! Очей очарованье! Приятна мне твоя прощальная краса — Люблю я пышное природы увяданье, В багрец и в золото одетые леса, В их сенях ветра шум и свежее дыханье, И мглой волнистою покрыты небеса, И редкий солнца луч, и первые морозы, И отдаленные седой зимы угрозы. И эти строки заинтересовали моего ребенка. И тут… Посыпались тысячи вопросов. Что такое багрянец, кто такая мгла? Где они, сени ветра и почему леса одеваются в золото. Ну что, давайте с легкой подачи великого поэта ответим на один из ярких детских вопросов “Почему осенью некоторые листья разноцветные, а некоторые — зеленые?” Любите яркие краски осени? Тогда читайте дальше. Веселая наука дает простой и точный ответ на тысячи детских “ПочеМук ”

Листья бывают разные: багровые, желтые, зеленые и красные.

Все ли пристегнули привязные ремни? Начинаем путешествие в глубь листьев. Именно в них и летом, и осенью находятся специальные клеточки. А увидеть их мы сможем только под микроскопом. Так вот, именно эти клеточки окрашены в разные краски: и зеленые, и красные, и желтые. Самый главный в этом параде красок — зеленый цвет, он самый сильный, доминантный. А в листьях он появляется за счет особого вещества – хлорофилла.

Зеленая фабрика: как это работает?

Хлорофилл очень важен для деревьев – он своеобразная фабрика, которая воду, углекислый газ и солнечный свет перерабатывает в питательные вещества, которые необходимы всем деревьям. Даю справку! Важен хлорофилл также и для людей, и для животных. Ну так вот, зеленая фабрика работает, и в листочках углекислый газ перерабатывается в питательные вещества для дерева. А дерево в воздух вырабатывает кислород и мы, все живые на этой Земле, дышим им.

Современный научный юмор на злобу дня: Если бы деревья давали Интернет, они были бы повсюду.

С зеленым цветом разобрались. Идем дальше и приближаемся к ответу на главный вопрос. Кроме хлорофилла в листочках есть еще и другие клеточки – красящие вещества, – которые отвечают за другие цвета (красный, оранжевый, желтый). И у каждого листочка свои красящие вещества. После того, как листочки распускаются, солнечный свет сохраняет в них хлорофилл. А как только наступает осень, солнечного света становится меньше и продолжительность светового дня уменьшается. Осень время волшебных превращений.

От недостатка солнца хлорофилл начинает разрушаться в листьях и в работу вступают другие красящие веществам. Теперь и вы знаете глобальную, сверхсекретную цель зеленых листочков: они убирают из воздуха лишний углекислый газ и наполняют воздух кислородом.

Что такое осень в ярких красках?

Вечнозеленые, кто они?

Пересматривая фотоальбом с прошлогодними снимками ребенок заметил, что не все деревья меняют свой окрас осень. Вот такие вот замечательные нынче дети. А ведь это правда. Не у всех деревьев в листьях есть другие красящие вещества, кроме хлорофилла. Так, всю осень, вплоть до полного сбрасывания листвы, зелеными остаются: например, дуб, сирень и ольха.

Осень, она разная и листья могут радоваться солнцу.

И еще одна осенняя заметка: иногда листочки бывают тусклыми и происходит это, когда долгое время стоит холодная, сухая погода. А если очень нам подарит много солнечных дней – то деревья нас порадуют сочными и яркими красками. Деревья грустят и печалятся в дождливую, пасмурную погоду и тогда на деревьях мы видим бледно – желтые или коричневые листочки. Рассказать коротко о красоте осенних пейзажей не получается увы. Но краски осени радуют нас и дарят много теплых и приятных дней, готовя нас к белоснежной зиме. Начинать разговор со снегом нам пока еще рано, так что увидимся через пару месяцев на страницах Веселой Науки. Присылайте ваши вопросы в рубрику “ПочеМук” и в ближайшем выпуске мы обязательно ответим вам. Когда дни становятся короче, а солнце уже не так щедро делится с землей своим теплом, наступает одно из самых красивых времён года — осень. Она, словно загадочная волшебница, меняет мир вокруг и наполняет его сочными и необычными красками. Заметнее всего эти чудеса происходят с растениями и кустарниками. Они одни из первых откликаются на перемены погоды и наступление осени. Впереди у них целых три месяца, чтобы подготовиться к зиме и расстаться со своими главными украшениями — листьями. Однако, сначала, деревья непременно порадуют всех вокруг переливами цвета и безумством красок, а опавшая листва бережно укроет своим покрывалом землю и защитит ее самых мелких жителей от сильных морозов.

Осенние изменения с деревьями и кустарниками, причины этих явлений

Осенью происходят одни из самых главных перемен в жизни деревьев и кустарников: изменение цвета листвы и листопад. Каждое из этих явлений помогает подготовиться им к зиме и пережить столь суровое время года. Для лиственных деревьев и кустарников одной из главных проблем в зимнее время года является недостаток влаги, поэтому осенью все полезные вещества начинают накапливаться в корнях и сердцевине, а листья опадают. Листопад помогает не только увеличить запасы влаги, но и сэкономить их. Дело в том, что листья очень сильно испаряют жидкость, что очень расточительно зимой. Хвойные деревья в свою очередь могут позволить себе покрасоваться иголками и в холодное время года, так как испарение жидкости с них происходит очень медленно. Еще одной причиной листопада является большой риск для веток быть сломанными под напором снежной шапки. Если бы пушистый снег ложился не только на сами ветки, но и на их листья, они не выдержали такой тяжелой ноши. Кроме того, в листьях со временем накапливается много вредных веществ, избавиться от которых получается только при листопаде. Одной из недавно раскрытых загадок является тот факт, что лиственные деревья, помещенные в теплую среду, а, значит, не нуждающиеся в подготовке к холодам, также сбрасывают листья. Это говорит о том, что листопад связан не столько со сменой времен года и подготовкой к зиме, сколько является важной частью жизненного цикла деревьев и кустарников.

Почему осенью листья меняют цвет?

С наступлением осени деревья и кустарники решаются сменить изумрудный цвет своих листьев на более яркие и необычные цвета. При этом, у каждого дерева свой набор пигментов-«красок». Эти изменения происходят из-за того, что в листьях содержится особое вещество, хлорофилл, который превращает свет в питательные вещества и придает листве зеленый цвет. Когда дерево или кустарник начинают запасать влагу, и она уже не поступает к изумрудным листьям, а солнечный день становится значительно короче, хлорофилл начинает распадаться на другие пигменты, которые и придают осеннему миру багряные и золотистые тона. Яркость осенних красок зависит от погодных условий. Если на улице стоит солнечная и относительно теплая погода, то осенние листья будут яркими и пестрыми, а если часто идет дождь, то коричневыми или тускло-желтыми.

Как осенью меняют цвет листья разных деревьев и кустарников

Буйству красок и их неземной красотой осень обязана тому, что у листвы всех деревьев разные сочетания цветов и оттенков. Наиболее часто встречается багряный цвет листьев. Багряным окрасом могут похвастаться клен и осина. Эти деревья очень красивы осенью. Листья березы становятся светло-жёлтыми, а дуба, ясеня, липы, граба и орешника — буровато-желтыми.

Тополь быстро сбрасывает свою листву, она лишь начинает набирать желтизну и вот уже опала. Кустарники также радуют разнообразием и яркостью красок. Их листва становится желтой, фиолетовой или красной. Виноградные листья (виноград — кустарник) приобретают неповторимый темно-пурпурный цвет. Пунцово-красным оттенком выделяются на общем фоне листья барбариса и вишни. От желтого до красного цвета могут быть осенью листья рябины. Алеют вместе с ягодами листья калины. Бересклет одевается в фиолетовые одежды. Красный и пурпурные оттенки листвы определяет пигмент антоцианин. Интересным является тот факт, что он полностью отсутствует в составе листьев и может образовываться только под воздействием холода. Это означает, что чем морознее дни, тем более багряным будет окружающий лиственный мир. Однако, есть растения, которые не только осенью, но и зимой сохраняют свою листву и остаются зелеными. Благодаря таким деревьям и кустарникам оживает зимний пейзаж, а многие животные и птицы находят в них свой дом. В северных краях к таким деревьям относят деревья: сосну, ель и кедр. Южнее количество таких растений еще больше. Среди них выделяют деревья и и кустарники: можжевельник, мирт, тую, барбарис, кипарис, самшит, горный лавр, абелию. Вечнозеленое дерево — ель Некоторые лиственные кустарники тоже не расстаются со своей изумрудной одежкой. К ним относят клюкву и бруснику. На Дальнем Востоке есть интересное растение багульник, листья которого не меняют осенью окраску, а сворачиваются осенью в трубочку и отпадают.

Почему листья опадают, а хвоинки нет?

Листья играют большую роль в жизни деревьев и кустарников. Они помогают создавать и запасать питательные вещества, а также накапливают минеральные компоненты. Однако, зимой, когда возникает острая нехватка света, а, значит, питания, листья только увеличивают расход полезных компонентов и вызывают чрезмерное испарение влаги. Хвойные растения, которые чаще всего растут на территориях с довольно суровым климатом очень нуждаются в питании, поэтому не сбрасывают свои иголки, выполняющие роль листьев. Хвоя прекрасно приспособлена к холодам. В иголках сосредоточено очень много пигмента хлорофилла, который и преобразует из света питательные вещества. Кроме того, они имеют небольшую площадь, что значительно уменьшает испарение с их поверхности столь необходимой зимой влаги. От холодов иголки защищены особым восковым покрытием, а благодаря веществу, в них содержащемуся, они не промерзают даже в сильные морозы. Воздух, который захватывают иголки создает вокруг дерева своеобразный изоляционный слой. Единственным хвойным растением, которое расстается на зиму со своими иголками является лиственница. Она появилась в глубокой древности, когда лето было очень жарким, а зимы невероятно морозными. Эта особенность климата привела к тому, что лиственница стала сбрасывать свои иголки и не нужно было защищать их от холодов. Листопад, как сезонное явление, наступает у каждого растения в свой определенный срок. Это зависит от породы дерева, его возраста и особенностей климата.

Раньше всего расстаются со своими листьями тополь и дуб, затем наступает время рябины. Яблоня одной из последних сбрасывает листья, и, даже, в зимнее время, на ней могут еще оставаться несколько листочков. Листопад у тополя начинается в конце сентября, а к середине октября он полностью заканчивается. Молодые деревья дольше сохраняют свою листву и позже желтеют. Дуб начинает терять свои листья в начале сентября и через месяц полностью лишается своей кроны. Если заморозки начинаются раньше, то листопад происходит значительно быстрее. Вместе с листьями дуба начинают осыпаться и желуди. Рябина начинает свой листопад в начале октября и до 1 ноября продолжает радовать своими розовыми листьями. Считается, что после того, как рябина расстается с последними листьями, начинаются промозглые зябкие дни. Листья на яблоне начинают золотиться к 20 сентября. К концу этого месяца начинается листопад. Последние листья осыпаются с яблони во второй половине октября.

Вечнозеленые растения и кустарники не теряют свою листву даже с наступлением холодов, как это делают обычные лиственные породы. Постоянный лиственный покров позволяет им пережить любые погодные условия и сохранить максимальный запас питательных веществ. Конечно, такие деревья и кустарники обновляют свои листья, но процесс этот происходит постепенно и практически незаметно. Вечнозеленые растения не сбрасывают сразу все свои листья по нескольким причинам. Во-первых, тогда им не приходится тратить большие запасы питательных веществ и энергии для выращивания молодых листьев весной, а во-вторых, их постоянное наличие обеспечивает беспрерывное питание ствола и корней. Чаще всего вечнозеленые деревья и кустарники произрастают на территориях с мягким и теплым климатом, где и зимой стоит теплая погода, однако, встречаются они и в суровых климатических условиях. Наиболее распространены такие растения во влажных тропических лесах. Такие вечнозеленые растения, как кипарисы, ели, эвкалипты, некоторые виды вечнозеленых дубов, родендрон можно найти на широкой территории от суровой Сибири до лесов Южной Америки. Одним из наиболее красивых вечнозеленых растений является голубая веерная пальма, которая произрастает в Калифорнии. Необычным видом и высотой более 3 метров отличается средиземноморский кустарник олеандр. Еще одним вечнозеленым кустарником является гардения жасминовая.

Ее родиной является Китай. Осень — одно из самых красивых и ярких времен года. Всполохи пурпурных и золотистых листьев, готовящихся разноцветным ковром покрыть землю, хвойные деревья, пронизывающие своими тонкими иголками первый снег и вечнозеленые растения, всегда радующие глаз, делают осенний мир еще более восхитительным и незабываемым. Природа постепенно готовится к зиме и даже не подозревает, насколько завораживают взгляд эти приготовления. «Лес, точно терем расписной, лиловый, золотой, багряный» Изменение окраски листьев – одна из первых примет осени. Много ярких красок в осеннем лесу! Березы, ясени и липы желтеют, розовеют листья бересклета, пунцово-красными становятся узорные листья рябины, оранжевыми и багряными листья осин. Чем же обусловлено это цветовое многообразие? В листьях растений наряду с зеленым хлорофиллом содержатся другие пигменты. Для того чтобы убедиться в этом, проделаем простой опыт. Прежде всего приготовим вытяжку хлорофилла, как это было описано нами выше. Вместе с хлорофиллом в спирте находятся также желтые пигменты.

Чтобы разделить их, небольшое количество спиртовой вытяжки (около двух миллилитров) нальем в пробирку, добавим две капли воды и около 4 миллилитров бензина. Вода вводится для того, чтобы легче происходило расслоение двух жидкостей. Закрыв пробирку пробкой или пальцем, следует энергично встряхнуть ее. Вскоре можно заметить, что нижний (спиртовой) слой окрасился в золотисто-желтый цвет, а верхний (бензиновый) – в изумрудно-зеленый. Зеленая окраска бензина объясняется тем, что хлорофилл лучше растворяется в бензине, нежели в спирте, поэтому при встряхивании он обычно полностью переходит в бензиновый слой. Золотисто-желтая окраска спиртового слоя связана с присутствием ксантофилла, вещества, нерастворимого в бензине. Его формула С40Н56О2. По химической природе ксантофилл близок к каротину, присутствующему в корнях моркови, – С40Н56, поэтому их объединяют в одну группу – каротиноидов. Но каротин также имеется в листьях зеленых растений, только он, как и хлорофилл, лучше растворяется в бензине, поэтому мы не видим его: интенсивно-зеленая окраска хлорофилла «забивает» желтый цвет каротина, и мы не различаем его, как ранее ксантофилл в спиртовой вытяжке. Чтобы увидеть каротин, нужно преобразовать зеленый пигмент в соединение, нерастворимое в бензине. Этого можно достигнуть с помощью щелочи. В пробирку, где произошло отделение ксантофилла, добавим кусочек щелочи (КОН или NаОН). Пробирку закроем пробкой и тщательно взболтаем ее содержимое.

После расслоения жидкостей можно увидеть, что картина распределения пигментов изменилась: нижний спиртовой слои окрасился в зеленый цвет, а верхний – бензиновый – в желто-оранжевый, характерный для каротина. Эти опыты наглядно свидетельствуют о том, что в зеленом листе одновременно с хлорофиллом присутствуют желтые пигменты – каротиноиды. При наступлении холодов образования новых молекул хлорофилла не происходит, а старые быстро разрушаются. Каротиноиды же устойчивы к низким температурам, поэтому осенью эти пигменты становятся хорошо заметными. Они и придают листьям многих растений золотисто-желтый и оранжевый оттенок. Каково же значение каротиноидов в жизни растений?

Установлено, что эти пигменты защищают хлорофилл от разрушения светом. Кроме того, поглощая энергию синих лучей солнечного спектра, они передают ее на хлорофилл. Это позволяет зеленым растениям более эффективно использовать солнечную энергию для синтеза органического вещества. Осенний лес окрашен, однако, не только в желтые тона. С чем связана лиловая и багряная окраска листьев? Наряду с хлорофиллом и каротиноидами в листьях растений имеются пигменты, которые носят название антоцианов. Они хорошо растворимы в воде и содержатся не в цитоплазме, а в клеточном соке вакуолей.

Эти пигменты очень разнообразны по окраске, которая зависит в основном от кислотности клеточного сока. В этом легко убедиться на опыте. Прежде всего приготовьте вытяжку антоцианов. С этой целью листья бересклета или какого-то другого растения, окрашенные осенью в красные или фиолетовые тона, измельчите ножницами, поместите в колбочку, прилейте воды и нагрейте на спиртовке Вскоре раствор станет красновато-синим от присутствия антоцианов. Полученную вытяжку пигментов налейте в две пробирки. В одну добавьте слабой соляной или уксусной кислоты, а в другую – раствор аммиака.

Под действием кислоты раствор станет розовым, тогда как в присутствии щелочи – в зависимости от количества и концентрации этой щелочи – зеленым, синим и желтым. Антоцианы, как и каротиноиды, более устойчивы к низким температурам, чем хлорофилл. Поэтому они и обнаруживаются в листьях осенью. Исследователи установили, что образованию антоцианов способствуют высокое содержание Сахаров в растительных тканях, сравнительно низкая температура и интенсивное освещение. Увеличение содержания сахаров в осенних листьях происходит за счет гидролиза крахмала. Это имеет важное значение для транспортировки ценных питательных веществ из отмирающих листьев во внутренние части растений. Ведь сам крахмал нетранспортабелен в растении. Однако скорость оттока образующихся в результате его гидролиза Сахаров из листьев при низких температурах невелика. Кроме того, при падении температуры ослабляется дыхание растений и, следовательно, лишь незначительное количество Сахаров подвергается окислению. Все эти факторы благоприятствуют накоплению в растительных тканях Сахаров, которые начинают использоваться в синтезе других веществ, в частности антоцианов.

О превращении избытка сахаров в антоцианы свидетельствуют и другие факты. Если у виноградной лозы путем кольцевания (удаление части коры в виде кольца) затруднить отток продуктов фотосинтеза, то листья, расположенные выше кольца, через две-три недели приобретают красный цвет из-за накопления антоцианов. При этом их образуется так много, что зеленая окраска хлорофилла становится незаметной. То же самое наблюдается не только при понижении температуры или кольцевании, но и при недостатке фосфора. Если, например, томаты выращивать на питательном растворе, лишенном этого элемента, то нижняя часть листьев, а также стебли приобретают синий цвет. Дело в том, что при отсутствии фосфора в растениях не может осуществляться процесс окисления Сахаров без соединения с остатком фосфорной кислоты молекула сахара остается неактивной. Поэтому в растительных тканях происходит накопление избыточных количеств Сахаров, которые используются на синтез антоцианов. Увеличение содержания этих веществ ведет к посинению стеблей и листьев растений, испытывающих нехватку фосфора. Образование антоцианов зависит также от интенсивности света. Если осенью внимательно приглядеться к яркой окраске деревьев и кустарников, то можно заметить, что багряный цвет имеют в основном те листья, которые лучше всего освещены.

Раздвиньте пылающий огненными красками куст бересклета, и вы увидите внутри желтые, бледно-желтые и даже зеленые листья. Во время дождливой и облачной осени листва дольше сохраняется на деревьях, однако она не так ярка из-за недостатка солнца. Преобладают желтые тона, обусловленные присутствием каротиноидов, а не антоцианов. Низкая температура также способствует образованию антоцианов. Если стоит теплая погода, то лес изменяет свою окраску медленно, но едва ударит морозец, как сразу запылают осины и клены. М. М. Пришвин в миниатюре «Светильники осени» писал: «В темных лесах загорелись светильники осени, иной лист на темном фоне так ярко горит, что даже больно смотреть. Липа стоит уже вся черная, но один яркий лист ее остался, висит, как фонарь, на невидимой нити и светит». Радуга флоры Уж коли мы заговорили о пигментах растений, следует рассказать и о причинах разнообразия окраски цветков. Зачем цветкам их яркая, сочная окраска? В конечном счете для того, чтобы привлечь к себе насекомых-опылителей. Многие растения опыляются лишь определенными видами насекомых, поэтому окраска цветков часто зависит от того, для каких именно насекомых предназначены цветовые сигналы. Дело в том, что в отношении цвета насекомые бывают довольно капризны. Скажем, пчелы, шмели, осы предпочитают розовые, фиолетовые и синие цветки, а около желтых обычно толкутся мухи. Красный же цвет многие насекомые, наделенные не слишком совершенным зрением, путают с темно-серым. Поэтому в наших широтах чисто-красные цветки довольно редки. Исключение – мак, но и его лепестки имеют примесь желтого цвета; обычно именно этот оттенок и замечают пчелы. Лучше других насекомых красный цвет различают бабочки – они-то, как правило, и опыляют красные цветки наших широт, например гвоздики.

А вот среди тропических растений красный цвет более распространен, и отчасти это связано с тем, что опыляют их цветки не насекомые, а птицы: колибри или нектарницы, у которых зрение более развито. Бывает, что у одного и того же растения окраска цветков с возрастом изменяется. Это хорошо заметно у ранневесеннего растения медуницы: розовый цвет ее молодых цветков сменяется по мере старения синим. Старые цветки медуницы пчелы уже не посещают: они, как правило, опылены и нектара не содержат. И в этом случае смена окраски служит сигналом для насекомых – не теряйте времени даром! А вот у гилии (США) – красивого растения из семейства синюховых, родственницы флоксов, произрастающей в горах штата Аризона (США), цветки первоначально имеют алый цвет, который, как уже отметили, привлекает птиц. Но когда колибри покидают горы, гилия меняет окраску вновь появляющихся цветков: они становятся бледно-красными или даже белыми. Окраска большинства цветков определяется присутствием различных пигментов. Самые распространенные – каротиноиды, растворимые в жирах соединения: каротин, его изомеры и производные. В растворе все они имеют бледно-желтую, оранжевую или светло-красную окраску.

Названия каротиноидов, содержащихся только в цветках, столь же красивы, как и придаваемая ими окраска: эшшольксантин, петалоксантин, газанияксантин, ауроксантин, хризантемаксантин, рубихром. Наряду с каротиноидами окраску цветков определяют и антоцианы. Оттенки этих пигментов очень разнообразны – от розового до черно-фиолетового. Несмотря на такое цветовое многообразие, все антоцианы устроены по одному типу – они представляют собой гликозиды, то есть соединения сахара с неуглеводной частью, так называемым агликоном. Примером может служить красящее вещество, содержащееся в цветках василька, – антоцианин. Его агликон – цианидин – один из самых распространенных, образуется в результате отщепления двух молекул глюкозы от антоциана.

Как уже говорилось, антоциановые пигменты могут изменять свою окраску в зависимости от кислотности среды. Вспомните два вида герани, распространенной в средней полосе: герань лесную и герань луговую. У лесной лепестки розовые или лиловые, а у луговой – синие. Различие в цвете обусловлено тем, что сок герани лесной более кислый. Если приготовить водную вытяжку из лепестков герани либо лесной, либо луговой – и изменить ее кислотность, то в кислой среде раствор станет розовым, а в щелочной – синим. Такую же операцию можно проделать и над целым растением. Если цветущую фиалку поместить под стеклянный колпак рядом с блюдцем, куда налит нашатырный спирт (он при испарении выделяет аммиак), то ее лепестки станут зелеными; а если вместо нашатырного спирта в блюдце будет дымящаяся соляная кислота, они окрасятся в красный цвет. Мы уже говорили, что одно и то же растение медуницы может иметь цветки разной окраски: розовые – молодые и синие – старые. Посинение лепестков по мере их старения можно объяснить индикаторными свойствами антоцианов. Клеточный сок растения, в котором растворен пигмент, имеет кислую реакцию, а цитоплазма – щелочную. Вакуоли с клеточным соком отделены от цитоплазмы мембраной, которая обычно непроницаема для антоцианов. Однако с возрастом в мембране возникают дефекты, и в результате пигмент начинает проникать из вакуолей в цитоплазму. А поскольку реакция здесь иная, меняется и окраска цветков. Чтобы убедиться в справедливости этой точки зрения, возьмите ярко-красный лепесток какого-то растения, например герани, розы, и раздавите его между пальцами.

При этом также произойдет смешение содержимого цитоплазмы и вакуоли, в результате лепесток в месте повреждения посинеет. Впрочем, было бы неправильно связывать окраску антоцианов лишь с их индикаторными свойствами. Исследования последних лет показали, что она определяется и некоторыми другими факторами. Цвет антоциановых пигментов может меняться, например, в зависимости от того, с какими ионами они находятся в комплексе. При взаимодействии с ионами калия комплекс приобретает пурпурную окраску, а с ионами кальция или магния – синюю. Если срезать цветущий колокольчик и поместить его в раствор, содержащий ионы алюминия, то лепестки посинеют. То же самое наблюдается, если соединить растворы антоцианина и соли алюминия.

Многим читателям, возможно, знаком роман Александра Дюма «Черный тюльпан», в котором в остросюжетной форме рассказывается о выведении сорта тюльпана необычного черного цвета. Вот как описывает его автор романа: «Тюльпан был прекрасен, чудесен, великолепен; стебель его восемнадцати дюймов вышины. Он стройно вытягивался кверху между четырьмя зелеными гладкими, ровными, как стрела, листьями. Цветок его был сплошь черным и блестел, как янтарь». Почти пять веков преследовали неудачи садоводов, пытавшихся вывести черный тюльпан. И вот, Фризский институт цветоводства в Гааге сделал официальное заявление о том, что в Голландии черный тюльпан получен в результате последовательного скрещивания двух сортов – «Царица ночи» и «Венский вальс». В работе принимали участие шесть голландских исследовательских центров. Полученный цветок идеален по своим классическим размерам.

Садоводы стремятся создать также черные розы. Выведены такие сорта, которые при неярком освещении действительно кажутся черными (на самом деле они темно-красного цвета). На Гавайских островах растут дикие черные розы. В честь бессмертного произведения Гете «Фауст» садоводы создали сорт анютиных глазок черного цвета под названием «Доктор Фауст». Анютины глазки, как известно, были любимыми цветами – великого немецкого поэта и ботаника. Черная или почти черная окраска цветков обусловлена присутствием в околоцветнике антоцианов. Кроме каротиноидов и антоцианов, лепесткам могут придавать окраску и другие вещества, в том числе флавоны и флавонолы. А какой пигмент окрашивает в молочный цвет вишневые сады, превращает в снежно-белые сугробы кусты черемухи? Оказывается, никаких белых пигментов в их лепестках нет. Белый цвет придает им. воздух. Если рассмотреть под микроскопом лепесток черемухи или любого другого белого цветка, то можно увидеть множество прозрачных и бесцветных клеток, разделенных обширными пустыми промежутками. Именно благодаря этим заполненным воздухом межклетникам лепестки сильно отражают свет и потому кажутся белыми. А если раздавить такой лепесток между пальцами, то на месте сдавливания появится прозрачное пятно: здесь воздух будет вытеснен из межклетников.

И все же в природе есть белая краска, например, ею окрашена в нарядный белый цвет кора нашей любимой березы. Это красящее вещество так и называется – бетулин, от латинского названия березы – Betula. Заблуждаются те, кто считает, что береза – единственное растение с белой корой. Это не так. В Австралии произрастает эвкалипт затопляемый. Он назван так потому, что растет в руслах пересыхающих рек и в сезон дождей оказывается стоящим в воде. Стволы этих эвкалиптов имеют чисто-белый цвет, эффектно выделяющийся на фоне окружающих зеленых зарослей. У треххвойной сосны Бунге также белая кора. Это редкий вид, встречающийся в природе в основном в горах Центрального Китая. Растение разводится по всей стране возле дворцов и храмов. Белоствольные сосны производят неизгладимое впечатление. Еще много интересного можно было бы рассказать об окраске растений и о растительных пигментах, которые давно привлекают внимание исследователей всего мира. Более 30 лет назад известный индийский ученый Т. Р. Сешадри, много занимавшийся изучением природных красящих веществ, писал: «Музыка красок более сложна и изменчива по своей природе, нежели музыка звуков. Возможно даже, что в действительности она еще более утонченна, чем мы предполагаем». Зеленые животные – реальность или фантазия! В произведениях фантастического жанра нередко можно прочитать о человекоподобных существах зеленого цвета. Зеленая окраска этих организмов, обусловленная хлорофиллом, позволяет им самостоятельно синтезировать органические вещества из неорганических за счет энергии света. Возможно ли такое в природе? Прежде всего следует заметить, что на Земле имеются животные, питающиеся подобным образом. Например, хорошо известная всем биологам эвглена зеленая, часто встречающаяся в застоявшихся лужах. Ботаники считают эвглену водорослью, а зоологи до сих пор по традиции относят ее к животным. В чем дело? Эвглена свободно передвигается в воде при помощи жгутика. Такой способ передвижения характерен как для ряда простейших животных, так и для некоторых ботанических объектов, например зооспор отдельных видов водорослей.

Эвглена содержит хлорофилл, поэтому при интенсивном ее размножении вода в лужах приобретает изумрудно-зеленую окраску. Наличие хлорофилла позволяет ей питаться углекислым газом подобно всем зеленым растениям. Однако, если водоросль перенести в воду, содержащую некоторые органические вещества, то она теряет зеленую окраску и начинает, подобно животным, питаться готовыми органическими веществами. Эвглену все-таки нельзя назвать типичным животным, поэтому поищем других представителей. питающихся, подобно растениям, при помощи хлорофилла.

Еще в середине XIX века немецкий зоолог Т. Зибольд обнаружил в телах пресноводной гидры и некоторых червей хлорофилл. Позднее он был найден в организмах и других животных: гидроидных полипов, медуз, кораллов, губок. коловраток, моллюсков. Выяснено, что некоторые морские брюхоногие моллюски, питающиеся сифоновыми водорослями, не переваривают хлоропласты этих растений, а длительное время содержат их в организме в функционально-активном состоянии. Хлоропласты сифоновых водорослей кодиума хрупкого и кодиума паутинистого, попадая в организм моллюсков, не перевариваются, а остаются в нем. Попытки освободить моллюсков от хлоропластов, поместив их в темноту на полтора месяца, оказались безуспешными, равно как и выведение их из яиц. Бесхлоропластные личинки моллюсков погибали на ранней стадии развития. Внутри животной клетки хлоропласты плотно упакованы и занимают значительный объем. Благодаря им моллюски, не имеющие раковины, оказываются окрашенными в интенсивно зеленый цвет. Почему же сифоновые водоросли «полюбились» моллюскам? Дело в том. что в отличие от других зеленых водорослей они не имеют клеточного строения. Их крупное, часто причудливое по форме тела представляет собой одну гигантскую «клетку». Слово «клетка» я взял в кавычки не случайно. Хотя клеточные стенки в теле сифоновых водорослей отсутствуют, вряд ли можно назвать их одноклеточными организмами, скорее это конгломерат не вполне разделившихся клеток. Подтверждением тому служит наличие не одного, а множества клеточных ядер. Такое строение назвали сифонным, а сами водоросли – сифоновыми. Отсутствие клеточных стенок, безусловно, облегчает процесс поглощения водоросли животными клетками.

Ну а каковы хлоропласты этого растения? В теле водоросли содержатся один или несколько хлоропластов. Если их много, они имеют дисковидную или веретеновидную форму. Одиночные обладают сетчатым строением. Ученые считают, что сетчатая структура создается в результате соединения мелких хлоропластов друг с другом. Многие ученые наблюдали усвоение углекислого газа хлоропластами, находящимися в животных клетках. У свежесобранных моллюсков, элизии зеленой интенсивность фотосинтетического усвоения углекислого газа составляла 55–67% величины, определенной для неповрежденной водоросли кодиума хрупкого, из которого моллюсками были «приобретены» хлоропласты. Любопытно, что и содержание хлорофилла на 1 грамм сырой массы ткани у водоросли и животного было сходным. Благодаря фотосинтезу моллюски фиксировали углекислый газ на протяжении всех 93 дней опыта. Правда, скорость фотосинтеза постепенно ослабевала и к концу эксперимента составляла 20–40% от первоначальной. В 1971 году ученые наблюдали выделение кислорода в ходе фотосинтеза хлоропластов, налюдящихся в клетках тридакны. Тридакны – типичные обитатели тропических морей. Особенно широко они распространены на коралловых рифах Индийского и Тихого океанов.

Великаном среди моллюсков выглядит тридакна гигантская, достигающая иногда длины 1,4 метра и общей массы 200 килограммов. Тридакны интересны для нас своим симбиозом с одноклеточными водорослями. Обычно они так располагаются на дне, чтобы их полупрозрачная мантия, выступающая между створками раковины, была обращена вверх и сильно освещалась солнцем. В ее межклеточном пространстве в большом количестве поселяются зеленые водоросли.

Несмотря на значительные размеры, моллюск питается только теми веществами, которые вырабатывают водоросли-симбионты. В Средиземном море и у берегов Франции в Атлантике встречается червь конволюта, у которого под кожным покровом также обитают зеленые водоросли, осуществляющие синтез органических веществ из неорганических. Благодаря активности своих «квартирантов» червь не нуждается в дополнительных источниках пиши, поэтому желудочно-кишечный тракт у него атрофировался. Во время отлива множество конволют покидает свои норы для того, чтобы принять солнечные ванны. В это время водоросли под их кожей интенсивно фотосинтезируют. Некоторые виды этих червей находятся в полной зависимости от своих поселенцев. Так, если молодой червь не «заразится» водорослями, то погибнет от голода. В свою очередь водоросли, поселившиеся в теле конволюты, теряют способность к существованию вне его организма.

«Заражение» происходит с помощью «свежих», не живших еще в симбиозе с червями водорослей в момент, когда личинки червя выходят из яиц. Эти водоросли, по всей вероятности, привлекаются какими-то веществами, выделяемыми яйцами червей. В связи с рассмотрением вопроса функционирования хлоропластов в клетках животных чрезвычайно большой интерес представляют опыты американского биохимика М. Насса, в которых было показано, что хлоропласты сифоновой водоросли каулерпы, харовой водоросли нителлы, шпината и африканской фиалки захватываются клетками соединительной ткани (так называемыми фибробластами) мышей. Обычно в фибробластах, заглотавших инородное тело (этот процесс ученые называют фагоцитозом), вокруг поглощенной частицы образуется вакуоль. Постепенно чужеродное тело переваривается и рассасывается – исчезает. Когда же в клетки ввели хлоропласты, вакуоли не возникали, а фибробласты даже не пытались их переварить. Пластиды сохраняли свою структуру и способность к фотосинтезу на протяжении трех недель. Клетки, ставшие из-за их присутствия зелеными, нормально делились. При этом хлоропласты стихийно распределялись по дочерним клеткам.

Пластиды, находившиеся в фибропластах около двух дней, а затем вновь выделенные, оставались неповрежденными. Они усваивали углекислый газ с такой же скоростью, с какой фотосинтезировали свежие хлоропласты, выделенные из растений. Предположим, что в ходе эволюции возникнут такие существа или их обнаружат на других планетах. Какими они должны быть? Ученые полагают, что в таком животном хлорофилл будет сосредоточен в коже, куда свободно проникает свет, необходимый как для синтеза зеленого пигмента, так и для образования органических веществ.

«Зеленый человек» должен делать кое-что наоборот: днем, подобно сказочному королю, ходить в невидимой для всех одежде, а ночью, напротив, одеваться, чтобы согреться. Проблема заключается в том, сможет ли такой организм получать с помощью фотосинтеза достаточно пищи. Исходя из максимально возможной интенсивности фотосинтеза растений в самых благоприятных условиях существования, можно подсчитать, сколько органического вещества сможет образовать зеленая кожа этого человека. Если принять, что 1 квадратный дециметр зеленого растения за 1 час синтезирует 20 миллиграммов Сахаров, то 170 квадратных дециметров человеческой кожи, доступной солнечным лучам, смогут образовать за это время 3,4 грамма. За 12-часовой день количество органического вещества составит 40,8 грамма. В этой массе будет концентрироваться около 153 калорий энергии. Такого количества явно недостаточно для удовлетворения энергетических потребностей человеческого организма, которые составляют 2000–4000 калорий в сутки. Примем во внимание, что «зеленому человеку» не нужно думать о пропитании и быть слишком деятельным, поскольку пища сама поступает в его организм из хлоропластов кожи. Нетрудно прийти к заключению, что отсутствие физической нагрузки и малоподвижный образ жизни сделают его похожим на обычное растение. Иначе говоря, «зеленого человека» весьма трудно будет отличить от опунции. Расчеты исследователей показывают: для того, чтобы образовать достаточное количество органического вещества, «зеленый человек» в ходе эволюции должен в 20 раз увеличить поверхность своей кожи. Это может произойти за счет возрастания числа складок и отростков. Для этого ему необходимо будет обзавестись подобием листьев.

Если это произойдет, то он станет совсем малоподвижным и еще более похожим на растение. Таким образом, существование крупных фотосинтезирующих животных и человека на Земле и в космосе едва ли возможно. Ученые полагают, что в любой биологической системе, хотя бы отдаленно напоминающей биосферу Земли, обязательно должны существовать растительноподобные организмы, обеспечивающие пищей и энергией как самих себя, так и животных. Во второй половине XIX столетия было установлено, что энергия солнечного света усваивается и трансформируется при помощи зеленого пигмента хлорофилла. На основе проведенных опытов можно сказать что, зеленая окраска хлорофилла определяется наличием в нем атома металла вне зависимости от того, будет ли это магний, медь или цинк. Современная наука подтвердила правильность взглядов К. А. Тимирязева относительно исключительной важности для фотосинтеза именно красных лучей солнечного спектра. Оказалось, что коэффициент использования красного света в ходе фотосинтеза выше, чем синих лучей, которые также поглощаются хлорофиллом.

Красные лучи, по представлениям К. А. Тимирязева, играют основополагающую роль в процессе мироздания и созидания жизни. Как известно растения поглощают углекислый газ, который присоединяется к пятиуглеродному веществу под названием рибулезодифосфат, где потом он в дальнейшем участвует во многих других реакциях. Изучение особенностей фотосинтеза у разных растений, безусловно, будет способствовать расширению возможностей человека в управлении их фотосинтетической деятельностью, продуктивностью и урожаем. В целом фотосинтез это один из основополагающих процессов жизни, на котором основана большая часть современной растительной фауны на поверхности земли. Источники: http://tileinfo. ru/pochemu-osenyu-menyaetsya-okraska-listev-pochemu-osenyu-nekotorye-listya/