Цвета осенних листьев

Цвета осенних листьев — феномен, который происходит с обычно зелёной листвой листопадных деревьев и кустарников, в результате которого они окрашиваются в один или несколько цветов, варьирующихся от красного до жёлтого. Наблюдается в течение нескольких недель осенью. В некоторых областях Соединённых Штатов и на значительной территории Канады развит туризм «созерцания листьев», проводящийся с начала цветовых изменений и заканчивающийся с опадением листьев. Является значительным вкладом в экономику.

Хлорофилл и зелёный цвет

Зелёный лист имеет такой цвет из-за присутствия пигмента, известного как хлорофилл. Когда он в большом количестве содержится в клетках, что происходит во время периода роста, зелёный цвет хлорофилла преобладает, затмевая цвета любых других пигментов, которые могут содержаться в листе. Поэтому листья летом имеют характерный зелёный цвет.

Хлорофилл обладает жизненно важной функцией фотосинтеза: перехват солнечных лучей и преобразование полученной энергии в питательное вещество — глюкозу, которая получается из воды и углекислого газа. Эта глюкоза является основой питания растений — источником углеводов, необходимых для роста и развития. Во время процесса производства питательных веществ хлорофилл разрушается, так как непрерывно используется. Несмотря на это, в течение сезона роста, растения снова и снова восстанавливают запасы хлорофилла. Большой запас хлорофилла позволяет листьям оставаться зелёными.

Поздним летом жилки, переносящие соки в лист и из листа, постепенно закрываются. Это происходит по мере того, как в основании каждого листа формируется пробковый клеточный слой. С нарастанием этого слоя, количество воды и минералов, поступающих в лист, уменьшается. Сначала медленно, но затем этот процесс ускоряется. В течение этого времени количество хлорофилла начинает снижаться.

Часто жилки остаются всё ещё зелёными, даже когда расположенные между ними ткани уже давно полностью изменили цвет.

Пигменты, способствующие изменению цвета

Каротиноиды

Каротиноиды имеют преимущественно жёлтый или оранжевый цвет. Они всегда присутствуют в листьях, но перекрываются зелёным цветом хлорофилла.

Антоцианы

Антоцианы, которые ответственны за красные цвета в листьях, не присутствуют в листьях до тех пор, пока в листьях не начнёт снижаться уровень хлорофиллов. Раньше предполагали, что антоцианы просто результат разрушения зелёного хлорофилла, но эта теория уже не считается общепризнанной.

Клеточные стенки

Коричневый цвет листьев возникает не из-за действия какого-либо пигмента, а из-за клеточных стенок, которые становятся заметными, когда отсутствуют видимые красящие пигменты. Они-то и делают коричневые дубовые листья.

Функции осенней расцветки листьев

Фотозащитная

В конце XIX века наблюдалось, что производство в листьях антоцианов возрастает при низких температурах и хорошем освещении. Предполагалось, что антоцианы защищают листья от вредного ультрафиолетового излучения. Но в 1980-х годах заметили[кто?], что антоцианы производятся внутри листьев, а не на поверхности, что говорит против теории фотозащиты. Более того, антоцианы не защищают от особенно вредного спектра ультрафиолет B.

Но в 1990-х годах учёные Дэвид Ли и Кэвин Гольд показали, что красные листья лучше справляются с колебаниями света, чем зелёные. Они предполагают, что наличие красных антоцианов стабилизирует фотосинтез.

Коэволюционная

Согласно теории коэволюции, цвета осенних листьев являются предупреждающими сигналами, предназначенными для насекомых, использующих деревья в качестве питающей среды на время зимы. Например, тли.

Аллелопатия

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. Он провёл эксперимент, в котором обливал ростки с экстрактом из жёлтых, зелёных и красных листьев. Семена, которые были политы экстрактом из красных листьев клёна, развивались существенно хуже.

Осенняя тропинка в Англии

Туризм

Хотя некоторые осенние изменения в цветах листьев присутствуют везде, где есть листопадные деревья, наиболее яркая осенняя листва обнаруживается в четырёх или пяти регионах мира: большая часть континентальной Канады; большая часть США; Скандинавия и Северная Европа, Россия и Восточная Азия, включая значительную часть Китая, Кореи и Японии.

Климатические воздействия

Согласно приведённым в журнале Global Change Biology исследованиям, изменения климата задерживают осеннее окрашивание листьев, но увеличивают продуктивность лесов.

Интересные факты

Для листьев многих растений характерно иное изменение цвета: молодые листья имеют красную или фиолетовую окраску, а зелёными становятся позже. Такое явление характерно, к примеру, для бузины красной (Sambucus racemosa) и пиериса японского (Pieris japonica). Это явление связано с повышенным содержанием в молодых листьях антоцианов; эти пигменты обладают свойством преобразовывать световую энергию в тепловую, что важно для развития растения ранней весной.