Линия УМК В. В. Пасечника. Биология (5-9)

Биология

Окружающий мир

Почему осенью на деревьях желтеют и опадают листья?

Листья цвета лета

За изумрудную листву любого растения отвечает специальное вещество хлорофилл - пигмент, придающий листьям зелёный окрас. Он не только дарит свежий травяной цвет, но и питает растения, участвуя в процессе образования глюкозы и прочих питательных веществ.

Вырабатывается этот пигмент благодаря процессу фотосинтеза. Листья поглощают углерод, а выделяют кислород. Происходит это в комфортных условиях - при наличии тепла и солнца. Помимо кислорода при фотосинтезе вырабатывается и известный нам хлорофилл.

С наступлением холодного времени года солнечный день укорачивается: погода уже не радует теплом, света становится меньше. Хлорофилл перестаёт активно вырабатываться, и на смену ему приходят другие пигменты.

Каждый Охотник Желает Знать

Осенними красками листва обязана особым веществам-пигментам. Каротин отвечает за оранжевый цвет. Такой пигмент можно встретить не только на осенних кронах деревьев, но и в обычной морковке. Жёлтые листья появляются благодаря ксантофилу, а красные - антоциану.

Условия выработки пигментов разные. Если хлорофиллу нужно много тепла и солнца, то ксантофилу и каротину достаточно тепла и немного света. А вот чтобы получить много багряных листьев, нужна холодная погода и яркое солнце. Мороз и обилие света - это условия появления большого количества антоциана в листве.

Предлагаемая тетрадь - часть учебного комплекса к учебнику А. А. Плешакова, Н. И. Сонина «Биология. Введение в биологию. 5 класс». Специальными знаками отмечены задания, направленные на формирование метапредметных умений (планировать деятельность, выделять различные признаки, сравнивать, классифицировать, устанавливать причинно-следственные связи, преобразовывать информацию и др.) и личностных качеств учеников. Материал в тетради расположен в той же последовательности, что и в учебнике.

Листья жёлтые над городом кружатся

Осенней порой деревья сначала радуют нас яркими красками, но с приближением зимней поры начинают избавляться от листьев. Зачем и почему так происходит?

С приходом холодного времени года почва начинает промерзать. Деревья перестают получать нужное количество влаги и питательных веществ. Жизненные процессы начинают останавливаться, растения уходят в спячку. Для того чтобы не тратить силы на питание, растения вынуждены избавляться от лишнего груза - и сбрасывать листву.

У основания черешка (узкая часть листа, место крепления листовой пластинки к стеблю) образуется особый отделительный пробковый слой, блокирующий «доставку» питательных веществ от дерева. Обессиленным листьям становится всё сложнее держаться на ветках и постепенно они начинают опадать. Как и при появлении разноцветной кроны, так и при листопаде, все процессы не протекают мгновенно. Именно поэтому сначала мы видим размеренную смену красок листвы, а затем медленное избавление деревьев от своего яркого наряда.

Листопад - обязательное условие существования деревьев, помогающее им ежегодно обновлять свою листву. С приходом весны через корни деревья снова начинают получать необходимое количество воды из оттаявшей почвы и возрождают свою пышную крону.

Но и среди хвойных деревьев есть исключения, например, лиственница. Она произрастает в суровых условиях и не может испарять влагу зимой. Поэтому, как и лиственные деревья, также с приближением зимы сбрасывает свою хвою.

Порой осень предстает перед нами в сером цвете. Хмурое свинцовое небо, серая стена дождя – легко впасть в уныние. Но есть и яркое пятно для поднятия настроения! Осенний окрас деревьев всегда восхищает и радует глаз.

Почему листья зеленые

Зеленым цветом листья обязаны пигменту хлорофиллу. Именно это вещество обеспечивает растениям на свету синтез кислорода и других важных веществ из углекислого газа и воды. Хлорофилл активно вырабатывается в теплое время года, когда деревья получают достаточно питательных веществ и влаги из почвы.

Полученный при синтезе кислород деревья отдают в атмосферу, а остальные вещества поглощают сами. С наступлением осени активность деревьев снижается, они получают все меньше питания из почвы. Листва же для продолжения процесса фотосинтеза продолжает вытягивать питательные вещества из ствола. В свою очередь дерево, чтобы сохранить запасы веществ на время зимовки, начинает забирать из листьев магний, что ведет к разрушению хлорофилла. Как только зеленый пигмент начинает разрушаться, проявляются другие оттенки. Почему один листок красный, другой – желтый, а третий – пестрый, как палитра художника? Оказывается, дело в химическом составе.

От чего зависит окрас листьев

• Желтый цвет мы можем увидеть благодаря пигменту ксантофиллу.
• За оранжевый окрас отвечает каротин.
• Багряными и красными листья становятся под влиянием антоциана. Он растворен в клеточном соке листа, а количество пигмента увеличивается при ярком свете и понижении температуры.

Пигменты всех этих цветов присутствуют в клетках растения всегда, но в период активной выработки хлорофилла зеленый цвет перекрывает все остальные. А вот бурым или коричневым листок становится уже тогда, когда полностью теряет красящие пигменты. В это время нам становятся видны пустые клеточные стенки, которые имеют коричневый окрас.

Когда листья могут менять цвет

Как правило, цвет листвы меняется осенью, ведь именно в это время года уровень жизнедеятельности растений снижается. На улице становится холоднее, и деревья получают все меньше питательных веществ из почвы. Хлорофилл начинает разрушаться.
При этом активнее всего его разрушение происходит на свету. Если погода на улице пасмурная и дождливая, то дубы, клены, березы останутся зелеными дольше. Если же на улице стоят ясные солнечные деньки, то деревья гораздо быстрее сменят свой окрас.

В жаркое и засушливое лето, когда растениям недостает влаги, а солнечного света в избытке, листья также могут лишиться хлорофилла и зеленого цвета.

Что происходит осенью с хвойными деревьями

Сохраняют зеленый цвет с наступлением холодного времени года представители хвойных: ели, сосны, пихты, можжевельник. Это объясняется тем, что площадь их «листвы» мала, и им требуется немного питательных веществ для поддержания жизнедеятельности.

Но даже и хвойные теряют иголки, только происходит это постепенно. Хвоя заменяется не одновременно, а частями.

Поймайте и сохраните яркие мгновения осени

Окрашенная листва сохраняется в лесах и парках совсем недолго, активность растений снижается и постепенно сходит на нет, они «засыпают». Между листом и стволом появляется специальный пробковый слой, и лист отделяется от ветки. Пройдет совсем немного времени, и деревья уже будут стоять совершенно голые.

Яркие краски и красота осени мимолетны. Успейте насладиться этими мгновениями и запечатлеть их в памяти. Приятное осеннее времяпрепровождение – это прогулка по красочному лесу или парку, когда под ногами шуршат мягкие листочки сочных оттенков. Только в это время году в лесу можно застать особенную тишину, когда шорох листвы отчетливо слышен.

Незабываемые ощущения подарит прыжок с разбегу в мягкую кучу из разноцветных свежеопавших листьев, главное – нагрести побольше! Такое развлечение придется по душе и взрослым, и детям.

Окрашенные в разные цвета листики выглядят очень живописно. Соберите красивый букет из высохшей листвы: он простоит долго и будет радовать вас, принося в дом солнечное настроение.

Из недавно опавших, еще сочных листьев можно собрать красочный альбом с гербарием. Положите пестрые листочки между страницами альбома или книги. Они скоро высохнут, а позже, пролистав альбом, вы сможете вдохнуть ароматы осени.

Создание такого альбома можно превратить в интересную и познавательную игру для детей. Соберите разные листья, разложите их между страницами, и подпишите, какому дереву какой листок принадлежит.

Любое время года прекрасно. Осень дарит нам радугу красок в парках, аллеях и лесах. Будьте открыты для таких подарков и разделите их со своими близкими!

Иногда в самый разгар лета листья теряют зеленый цвет. Такое преждевременное окрашивание листьев, не отработавших положенный срок, – показатель явного неблагополучия дерева, которое может быть вызвано различными причинами.

О причинах и их симптомах следует знать, чтобы своевременно устранять, а еще лучше - вообще не допускать.

Окрашивание, которое начинается с нижних листьев растущих побегов и взрослых ветвей, указывает на дисбаланс почвенного питания .

Если не хватает азота, листья бывают светло-зеленые, постепенно желтеющие, мелкие, а приросты - тонкие и слабые.

Характерный симптом недостатка калия - красный ободок листьев, вскоре засыхающий (так называемый краевой ожог листьев). Калийная и азотная недостаточность часто бывают совместными, что вполне объяснимо: при недостатке калия растения не могут эффективно использовать почвенный азот.

При фосфорном голодании отмечается бронзовый или пурпурный оттенок всей листовой пластинки. Сильно голодающие листья затем чернеют и засыхают. Эти признаки не следует путать с повреждением паршой и другими грибными болезнями, имеющими сначала пятнистый характер, постепенно охватывающими всю поверхность листа.

На песчаных и супесчаных почвах возможен недостаток магния . Особенно остро его дефицит наблюдается в дождливые годы или при чрезмерных поливах, так как магний легко вымывается из корнеобитаемых слоев почвы.

Магниевое голодание проявляется желтыми и красными пятнами между жилками листа. Особенно чувствительна к дефициту этого элемента вишня, при этом в середине листовых пластинок появляются бурые пятна. Не путайте эти признаки с монилиозом - опасным грибным заболеванием косточковых культур, которое проявляется в виде ожога и быстрого засыхания целых ветвей с листьями, цветками и завязями.

При всех перечисленных симптомах бывает сильное опадение плодов (в том числе несозревших) и ранний листопад. Причем опадение листьев, как и преждевременное их окрашивание, тоже начинается с нижних частей дерева и ветвей.

Недостаток в почве элементов питания можно устранить, если внести соответствующие удобрения и правильно ухаживать за деревьями.

У преждевременного окрашивания и опадения листьев, начинающегося с верхушек деревьев, причины иные . Часто это случается на участках с близким залеганием грунтовых вод.

Корни, достигнув уровня застойного переувлажнения, загнивают изза скопления токсичных продуктов анаэробного, бескислородного распада. Такие деревья постепенно засыхают, начиная с верхних ветвей (так называемая суховершинность) (фото вверху). Исправить, а вернее, не допустить такую ситуацию можно специальными агротехническими мероприятиями (почвенный дренаж, повышение уровня участка, посадка на валах и др.).

Иногда среди лета верхние листья побегов становятся бледно-желтыми, почти белыми, как при росте в темноте. Постепенно бледнеют и осыпаются остальные листья. Это хлороз - заболевание, которое вызывает комплекс причин: щелочная реакция почвы (при передозировке извести или свежего навоза); недостаток в ней или недоступность солей железа, необходимых для образования хлорофилла; подмерзание корней или их кислородное голодание из-за переувлажнения и др.

При незначительных проявлениях хлороза помогает опрыскивание деревьев 2-процентным железным купоросом. Но при известковом хлорозе на щелочных почвах возможна общая непригодность участка для плодовых и ягодных культур.

Обычно об этом сигнализирует сорная растительность: вьюнок, одуванчик, тысячелистник и другие приобретают необычно светлую окраску. Обычно для «лечения» таких участков высаживают люцерну с последующей заделкой ее в почву, вносят только хорошо перепревший навоз или сульфат аммония и азотнокислый аммоний. Нельзя применять удобрения, дающие щелочную реакцию (азотнокислый натрий или азотнокислый кальций, а также свежий навоз).

Если меняется окраска листьев верхней части побегов, при этом они деформируются и усыхают - это следствие «работы» тлей, клещей или грибных болезней, защиту от которых необходимо предусматривать заранее.

Если листья сначала были зелеными, а среди лета все сразу (и нижние, и верхние) на дереве (фото справа) стали краснеть или желтеть, надо искать физиологические причины, связанные с нарушением нормальной жизнедеятельности тканей дерева. Такое явление может быть связано с кольцевым повреждением коры из-за ее подмерзания или заглубленной посадки.

Иногда у вполне здорового дерева виновницей бывает врезавшаяся в кору веревка или проволока от этикетки (фото слева). Садоводы часто забывают вовремя ослабить обвязку на прививках. Помните, что стволы и ветки в процессе роста утолщаются и всевозможные тугие обвязки врезаются в них, приводя к неизбежному отлому. Если такое врезание только наметилось, исправить его можно бороздованием: сделайте несколько продольных надрезов коры (до древесины) по перетяжке, а также выше и ниже нее. Это поможет летом в период активной работы камбия: края надрезов постепенно зарубцуются наплывами каллуса и вдавленное место выровняется по толщине.

Летнее окрашивание листьев в осенние тона часто связано с физиологической несовместимостью привоя и подвоя. Она заключается в плохом анатомическом срастании прививочных компонентов, недостаточном взаимопроникновении их тканей и нарушенном обмене питания между корнями и наземной частью.

Обычно несовместимость наблюдается при неродственных прививках, когда, например, для груши в качестве подвоев используют яблоню, рябину, иргу, аронию и др. Такой «союз» не бывает долговечным, в лучшем случае он продолжается 6-8 лет или немного дольше. Привой погибает или отламывается в месте прививки, а подвой может оставаться живым за счет отрастающей поросли.

Несовместимость часто проявляется замедленно, деревья могут расти и плодоносить. При этом кроме раннего окрашивания листьев отмечаются сопутствующие признаки: обильная закладка цветковых почек на фоне слабых приростов побегов; мелкие, нехарактерные для сорта плоды, их ранее созревание и повышенная осыпаемость; появление поросли от корней ниже места прививки; заметные утолщения (наплывы) над местом прививки; снижение свойственной сорту зимостойкости и др.

Деревья с явными признаками несовместимости неизлечимы. Можно лишь использовать сохранившуюся поросль для прививки

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.

Мы привыкли к тому, что осенью листва желтеет и деревья сбрасывают до весны их. Любуемся жёлтой листвой, восхищаемся романтизмом осени, но не знаем, отчего же всё-таки происходит пожелтение листьев. А этому, оказывается, есть научное объяснение.

Долгие годы учёные изучали листья и то, как они меняют свой цвет осенью. Молекулы , отвечающие за яркие оттенки жёлтого и оранжевого, уже не являются загадкой, а почему листья приобретают красный цвет пока остается тайной.

Реагируя на смену температуры воздуха и меньшее количество дневного света, листья перестают вырабатывать хлорофилл (который придает зелёный цвет), поглощающий синий и частично красный свет, излучаемые Солнцем. Так как хлорофилл чувствителен к холоду, некоторые изменения в погоде , такие как ранние заморозки, "отключат" его выработку быстрее обычного.

В это время оранжевые и жёлтые пигменты, называемые каротиноиды (которые также можно встретить в моркови) и ксантофиллы светят через листья, у которых не осталось зелёного цвета. "Жёлтый цвет присутствует в листьях всё лето, но его не видно пока не исчезнет зелёный" говорит Пол Шаберг

"Желтый цвет присутствует в листьях всё лето, но его не видно, пока не исчезнет зелёный" говорит Пол Шаберг (Paul Schaberg), физиолог растений из Лесной службы США. Но у учёных пока мало информации о красном цвете, который появляется у некоторых листьев осенью. Известно, что красный цвет происходит от антоцианидов , которые, в отличие от каротиноидов, вырабатываются только осенью. Антоцианиды также придают цвет клубнике, красным яблокам и сливам.

Деревья вырабатывают антоцианиды, когда чувствуют смену в окружающей среде - заморозки, ультрафиолетовое излучение, засуху и/или грибок . Но красные листья также являются признаком болезни дерева. Если вы заметили, что листья дерева раньше обычного (в конце августа) стали красного цвета, вероятнее всего дерево страдает от грибка, или оно было где-то повреждено человеком.

Почему дерево тратит свою энергию, чтобы выработать

новые антоцианиды в листе, когда этот лист вот-вот опадёт?

Пол Шаберг считает, что если антоцианиды помогают листьям оставаться на дереве дольше, они могут помочь дереву впитать больше полезных веществ до того, как листья опадут. Дерево может использовать впитанные ресурсы, чтобы расцвести в следующем сезоне.

Антоцианины

Тема антоцианинов немного сложнее для изучения, нежели остальные компоненты деревьев. Несмотря на то, что все деревья содержат хлорофилл, каротин и ксантофиллы, не все вырабатывают антоцианины. Даже те деревья, которые имеют антоцианины, вырабатывают их только при определённых условиях. До того, как дереву избавиться от своих листьев, оно пытается впитать как можно больше питательных веществ из листьев, и в этот момент в роль вступает антоцианин.

У учёных есть несколько ответов на вопрос, почему некоторые деревья вырабатывают это вещество, и листья меняют свой цвет.

Самая распространённая теория говорит о том, что антоцианины защищают листья от переизбытка солнечного света, при этом позволяя дереву впитывать полезные вещества, хранящиеся в листьях. На дереве эти пигменты играют роль солнцезащитного крема , блокируя опасное излучение и охраняя листья от переизбытка света. Они также защищают клетки от быстрого замерзания. Их пользу можно сравнить с пользой антиоксидантов.

Большое количество солнечного света, сухая погода, морозная погода, низкий уровень питательных веществ и другие стрессовые факторы повышают концентрацию сахара в древесном соке . Это запускает механизм выработки большого количества антоцианинов в последней попытке накопить энергию, чтобы пережить зиму.

Учёные полагают, что изучение антоцианидов поможет понять уровень болезни каждого дерева. Это, в свою очередь, в будущем даст более понятную картину о проблемах окружающей среды. Как говорил персонаж книги и мультфильма Лоракс: "Цвет деревьев однажды сможет сообщить нам, что чувствует на данный момент дерево".