Осенние листья. Отчего зависит палитра

21.11.2022 11:20:55

Унылая пора! Очей очарованье!
Приятна мне твоя прощальная краса –
Люблю я пышное природы увяданье,
В багрец и в золото одетые леса…

Невозможно не согласиться с Александром Сергеевичем – от разнообразия осенних красок просто не отвести глаз. Во многих странах Западной Европы, Японии, Канаде и США, особенно в регионах с  большой площадью листопадных лесов, набирает популярность необычный вид туризма – «созерцание листьев» (“leaf peeping”). С окончанием вегетационного сезона наступает удивительная пора превращений – природа готовится к зиме. Однако, наверное, многие задавались вопросом – почему листва некоторых деревьев желтая, а других  красная и почему на одной ветке мы можем найти разноцветные листья? 

Все дело в растительных пигментах, которые выполняют множество функций, а в первую очередь они определяют окраску растений, играющую немаловажную их приспособления к внешней среде. Всем известно, что зеленую окраску большинству растений придает хлорофилл. Однако, хлорофилл – не просто «красит» растения, он непосредственно участвует в важнейшем для растений процессе – фотосинтезе, т.е. преобразовании энергии видимого света в энергию химических связей органических веществ. Летом именно хлорофилл  количественно преобладает в листьях над другими пигментами, и, не смотря на то, что он крайне чувствителен к свету и кислороду воздуха и легко разрушается, при ярком солнечном свете и длинном световом дне он так же легко восстанавливается, потому листья остаются зелеными.

Осенью же условия меняются –  световой день сокращается, температура снижается, а вода и питательные вещества все меньше поступают к листьям, так как у их основания формируется пробковый клеточный слой (это подготовка к листопаду). Постепенно хлорофилл исчезает из палитры пигментов и главная роль достается ранее скрытым каротинам и ксантофиллам, ответственным за желтую-оранжевую-красную окраску разной интенсивности. Параллельно с этим в листьях начинается образование и новых пигментов – антоцианов, которые отвечают за фиолетово-лиловые оттенки.

Интересно, что повышенное содержание антоцианов характерно для высокогорной растительности. Если сравнить листья одних и тех же растений, выращенных в высокогорных условиях и в долинах, первые оказываются всегда значительно более богатыми антоцианами. Их образованию благоприятствует понижение температуры, сочетающееся с активной инсоляцией. Кстати, для некоторых растений (например, бузины красной) характерно обратное изменение цвета: сначала их листья имеют красноватую окраску, а лишь потом становятся зелеными. Этот феномен связан с повышенным содержанием антоцианов в молодых листьях, так как эти пигменты обладают свойством преобразования световой энергии в тепловую, что важно для развития растения весной.

Примечательно, что в зависимости от благоприятствия осенней погоды, мы можем наблюдать совсем разные пейзажи в одном месте. В сухие и ясные дни при среднесуточной околонулевой  температуре листва будет иметь более насыщенные цвета. А при пасмурной и теплой погоде, либо с резким наступлением холодов, листья будут, как правило, желто-коричневыми и тусклыми, т.е. все эти процессы имеют прямую связь с температурой воздуха и обилием солнечного света.

Перед самым листопадом можно заметить, что на некоторых видах деревьев листья и вовсе приобретают темно-коричневые цвета. Данный процесс обусловлен практически полным разрушением большинства пигментов, при этом становятся заметными клеточные стенки из целлюлозы и лигнина, а также оставшийся танин.

Уникальная и неповторимая окраска каждого листочка определяется, во-первых, процентным соотношением содержащихся в нем растительных пигментов, а во-вторых скоростью протекания процессов разрушения хлорофилла и образования антоцианов.

Согласно недавним исследованиям, климатические изменения (в частности повышение температуры и уровня углекислого газа) могут задерживать осеннее перекрашивание листьев и последующий листопад, тем самым повышая продуктивность лесов.  Другие исследования, проводимые с образцами гербария, собранного за 150 лет, обнаружили задержку наступления осеннего убранства в лесах более чем на один месяц с XIX века.

Текст: кандадит биологических наук Дарья Диярова