Как опадают листья у листопадных и вечнозеленых растений

Листопад

Деревья, произрастающие в умеренном климате, в процессе жизнедеятельности подчиняются смене годовых сезонов. Каждая осень знаменуется красивым и вдохновляющим явлением – листопадом. Опадание листьев – процесс сложный и многоэтапный, предусмотренный эволюцией для приспособления растений к зимнему холоду.

Что такое листопад

Листопад – это явление природы, при котором наблюдается отделение листвы от ветвей древесных и кустарниковых видов, вызванное сезонными климатическими изменениями (осенним похолоданием, летними засухами), особенностями развития растения, поражением вредителями или инфекцией, воздействием химикатов, снижением питательности грунта.

Явление характерно для всех растений, даже для тех, что произрастают в тропических областях и называются вечнозелеными. У вечнозеленых видов листья опадают поочередно, сразу заменяются новыми, поэтому процесс визуально незаметен. Листопадные виды теряют листву разом в определенный сезон. В тропиках растения остаются без зеленого покрова всего несколько суток или не остаются вообще, а в умеренных широтах деревья стоят голыми 7 – 9 месяцев.

Как происходит листопад

Механизм листопада сложный, состоит из нескольких этапов, начинается задолго до того, как с ветки упадет первый лист.

Древесные и кустарниковые виды начинают подготовку к зиме уже в августе. Схема листопада следующая:

• в основании листа образуется пробковая перегородка, разрывающая соединение между листовой пластиной и побегом;
• перегородка постепенно расширяется;
• некоторое время лист держится при помощи водоносных капилляров;
• лист срывается под воздействием ветра, падает на землю.

Визуальный признак наступающего листопада – изменение окраски листовой пластины. В теплый сезон листья зеленые, потому что растительные клетки содержат пигмент хлорофилл, необходимый для фотосинтеза. Также в клетках присутствуют красный (каротин) и желтый (ксантофилл) пигменты. Но они маскируются под преобладающим хлорофиллом.

Когда световой день начинает убывать, а листовой черешок перекрывается пробковой перегородкой, то синтез зеленого пигмента сокращается, ближе к зиме прекращается. Растительные клетки лишаются хлорофилла, в результате проявляются желтый и красный пигменты. У некоторых растений (например, у винограда, бересклета, декоративных видов кленов) листья обретают необычный бардовый, почти фиолетовый цвет. Такая окраска обусловлена присутствием в клетках пигмента антоциана.

Листопад у хвойных растений не происходит. Голосеменные виды (ели, сосны, пихты и прочие) в сбрасывании зеленого покрова на зиму не нуждаются, так как хвою покрывает толстым слоем защитное воскоподобное вещество, а в клетках присутствуют соединения, обеспечивающие невосприимчивость к морозу. Поэтому хвойные растения легко переживают суровые зимы умеренного и субарктического пояса. Но хвоя не вечна. Она живет несколько лет, затем опадает вследствие естественных процессов старения. Единственный голосеменной вид, сбрасывающий зеленый покров при сезонных изменениях, – лиственница.

Кроме хвойных деревьев, вечнозелеными в умеренном климате считаются некоторые виды низких кустарничков: вереск, брусничник, копытник. Зимой кустарнички покрываются снегом и замедляют испарение воды, поэтому не испытывают дефицита влаги.

Почему происходит листопад

• подготовка растительных организмов к морозному или засушливому периоду;
• особенности развития вида, связанные с ростом и одервенением побегов;
• резкие изменения климата;
• инфекционные и паразитарные болезни;
• воздействие химикатов;
• неблагоприятные экологические условия;
• травмирование корневой системы;
• дефицит питания в почве.

Если листья опадают из-за воздействия негативных факторов, то растение чахнет и нередко погибает. А листопад, обусловленный сезонными погодными изменениями, значим в жизни растений. Сбросив на зиму листья, деревья и кустарники не испытывают недостатка влаги в замерзшей земле, избавляются от токсичных веществ, накопившихся в зеленой части за вегетационный период, не прогибаются под тяжестью снега.

Для чего нужен листопад

Лист – орган, обеспечивающий растению питание. В нем под влиянием солнечного света происходит преобразование углекислого газа в органические вещества. Но с наступлением зимы древесные и кустарниковые виды вынуждены избавляться от зеленой массы. Делают они это с несколькими целями:

1. Зимой верхние почвенные слои замерзают, влага в них становится льдом. Корневая система лишается и воды, и питательных элементов. Дерево должно сбросить листву, чтобы прекратить испарение влаги, а значит, предотвратить собственное высыхание.
2. Из-за тяжести мокрого снега и льда сгибаются и ломаются даже голые ветви. Если бы деревья стояли зимой в листве, то на них скапливались бы огромные сугробы. Даже крепкое и здоровое дерево сломается или свалится под таким весом. А вот у хвойных растений ветви отличаются гибкостью, поэтому не ломаются под тяжестью навалившегося снега.
3. В листьях за вегетационный сезон накапливаются токсичные вещества и избытки питательных элементов. Готовясь к зимней спячке, дерево избавляется от всего лишнего и вредного.

В тропических областях листопад обусловлен не сезонными, а климатическими изменениями. Деревья сбрасывают листву в дни засух, чтобы сэкономить накопленную в побегах влагу.

Опавшие листья покрывают землю плотным ковром. И они не пропадают зря, а полезны для леса. Листовой опад, скопившись на земле, постепенно гниет. В результате гниения высвобождаются питательные вещества, накопившиеся в листьях в течение вегетационного периода. Листовая масса перерабатывается обитающими в почве микроорганизмами, питательные вещества насыщают почву. Образуется перегной – естественное удобрение для растений, богатое водорастворимыми минеральными элементами. Биологическое значение листопада – повышение плодородности почвы, снижение ее восприимчивости к морозам и эрозионным процессам.

Зимой в толстом листовом покрове находят убежище грызуны, рептилии, насекомые.

В природе все предусмотрено, нет ни единого ненужного процесса. Листопад помогает деревьям приспособиться к неблагоприятным климатическим условиям. А опавшая листва повышает плодородие почвы.

Продолжительность жизни листьев. Листопад и его биологическое значение

Продолжительность жизни развившихся на побеге зеленых листьев у разных видов растений неодинаковая и колеблется от 2-3 недель до 20 и более лет. В целом нужно отметить, что листья многолетних растений по сравнению со стеблем и корнем обладают наименьшей длительностью жизни. Это, видимо, связано с тем, что ткани листа, сформировавшись, больше не обновляются, а с другой стороны, листья в течение своей сравнительно короткой жизни очень активно функционируют.
Различают виды растений листопадные и вечнозеленые. Первые характеризуются тем, что ежегодно в течение некоторого периода находятся в безлистном состоянии, и этот период обычно совпадает с неблагоприятно складывающимися условиями внешней среды. Продолжительность жизни их листьев около 5 месяцев.(Это берёза, дуб, ольха, орешник, шиповник.)Например, большинство наших деревьев и кустарников не имеют листьев в зимнее время.
Вечнозеленые растения характеризуются наличием зеленых листьев в течение круглого года. Но это не значит, что лист у них сохраняется и функционирует вечно, в течение всей жизни особи. У вечнозеленых растений тоже имеется листопад, но с растения опадают более старые листья и всегда сохраняются листья, образовавшиеся в более поздние сроки.
У подмосковных вечнозеленых растений – ели и сосны – листья сохраняются в течение 5-7 (у ели) и 2-4 (у сосны) лет. Длительность жизни хвои ели более продолжительна у растений, произрастающих в районе Кольского полуострова и Приполярного Урала, где она достигает 12-16, а в некоторых случаях 18 (22) лет. Долго сохраняется хвоя у тянь-шаньской ели в Заилийском Алатау, где были обнаружены листья 26-28-летнего возраста. (По данным И. Г. Серебрякова (1952)).

Таким образом, продолжительность жизни листа определяется процессами роста и развития растительного организма в целом.
Листопад – процесс биологический, обусловленный развитием растительного организма и его жизнедеятельностью. Листопад – естественный процесс отделения листьев от стеблей. В зимнее время он сохраняет растения от потери воды, когда её поступления из почвы практически прекращается. Кроме того, листопад освобождает растения от вредных для них веществ, которые накапливаются к осени в клетках листьев. Без листопада на листьях растений задержалось бы много снега, а под его тяжестью могла произойти поломка ветвей и стеблей.

Листопаду предшествует старение листа: снижается интенсивность жизненных процессов, протекающих в его клетках (фотосинтеза, дыхания), уменьшается содержание рибонуклеиновой кислоты, азотных и калийных соединений. Гидролиз преобладает над синтезом веществ; в клетках накапливаются конечные продукты распада (например, кристаллы оксалата кальция). Наиболее ценные минеральные и пластические соединения уходят из листьев. Их отток обычно совпадает или с формированием и ростом новых органов, или с отложением запасных веществ в уже готовые запасающие ткани. В опытах удавалось продлить жизнь листьев, удаляя почки или другие образования на растении, куда могут поступать пластические и минеральные вещества из листьев. Переброска веществ к местам их повторного использования рассматривается как одна из причин старения и опадения листьев.
У большинства деревьев и кустарников в период листопада листья меняют окраску и становятся желтыми или багряными. Их желтый цвет обусловлен пигментами пластид (каротином и ксантофиллом) и клеточного сока (флавонами).
Красновато-багряный цвет листьев обеспечивается накоплением в клеточном соке пигмента антоциана, который меняет свою окраску в зависимости от среды. В щелочной среде антоциан принимает голубовато-синюю окраску, а в кислой – розово-пурпуровую. У некоторых растений (ольха, сирень) листья сохраняют зеленый цвет до отмирания.
Помимо биохимических превращений, происходящих в листьях перед их опадением, наблюдаются и анатомические изменения в основании листа. Перпендикулярно продольной оси черешка близ стебля закладываются клетки отделительного слоя. Межклетное вещество, соединяющее эти клетки, ослизняется, и клетки отделяются друг от друга. На месте отделения листа со стороны стебля к этому времени формируются слои

клеток, оболочки которых опробковевают. Образовавшийся слой пробки защищает внутренние ткани стебля на месте отделившегося листа.
После образования отделительного слоя и нарушения связи между клетками лист еще некоторое время продолжает оставаться на дереве благодаря проводящим пучкам, связывающим лист со стеблем. Но наступает момент нарушения и этой связи, и листья опадают.
Биологическое значение листопада:

– оздоровительное значение для растения и защита его от избыточного испарения влаги осенью и зимой;

– предохранение от вымерзания корней растения и опавших семян;

– опавшая листва является хорошим минеральным и органическим удобрением.

Почему с деревьев опадают листья?

Наверное, каждый хоть однажды любовался разноцветными листьями, летящими по ветру. Но далеко не все знают, что листопад это не просто завершение летнего сезона, а жизненно необходимый растениям процесс. Листья опадают даже с деревьев, растущих в теплых странах, где не бывает морозов.

В умеренном климате деревья сбрасывают листву примерно в одно время — осенью. В южных широтах этот процесс растягивается на весь год или происходит перед сезоном засухи. Почему листья опадают накануне сложных периодов в жизни дерева?

Для чего нужен листопад?

Для чего растения избавляются от органов, которые обеспечивают им ежедневное питание? Ведь именно в зеленых листьях происходит фотосинтез — превращение углекислого газа в питательные вещества под воздействием солнца.

Причины листопада могут быть различными:

• ежегодное изменение погоды, наступление холодов или засухи;
• внутренний цикл развития дерева, сопровождающийся ростом, обновлением или одеревенением веток;
• поражение вирусными заболеваниями, вредителями;
• плохая экология;
• повреждение корней или недостаток в почве питательных веществ.

Если причина листопада кроется в плохих внешних условиях, дерево может приостановить рост и даже погибнуть. Но опадание листьев, вызванное естественными природными факторами, полезно и необходимо растениям.

Суровая зима – испытание для деревьев

В зимние морозы верхний слой почвы промерзает, и вода в нем превращается в лед. Корни не получают ни влаги, ни содержащихся в ней микроэлементов. Если дерево заранее не сбросит листья, оно продолжит испарять воду, и скоро наступит обезвоживание. Вот почему опадают листья с деревьев осенью.

Кроме того, мокрый снег и наледь слишком тяжелы даже для голых веток — зимой они становятся хрупкими и быстро ломаются после сильных метелей. Дерево, одетое в пышную листву, соберет на себе целые сугробы, согнется под их тяжестью и может рухнуть, не выдержать нагрузки.

Еще одна важная причина, почему с деревьев опадают листья — избавление от накопленных за летний сезон токсинов и излишка питательных компонентов. Готовясь к зимнему сну, растения замедляют развитие и словно замирают в ожидании морозов, снегопадов и вьюг. Лишнее питание им в этот сезон ни к чему.

Явление природы листопад — очень мудрое решение, оно позволяет растениям набраться сил для следующего сезона. В южных регионах во время засухи ситуация похожая — растениям негде взять воду, которую ежедневно испаряет листва в условиях жаркого климата.

Листопад у вечнозеленых растений

Среди тропических деревьев листопад как явление природы тоже необходим, но происходит он у всех растений в разное время. Обновление покрова может растянуться на несколько недель или месяцев, и крона никогда не оголится полностью. После сброса старых листьев быстро вырастают новые, поэтому тропические леса и кажутся вечнозелеными.

В наших широтах тоже есть вечнозеленые растения. К ним относятся не только хвойные, но и невысокие кустарники — брусника, вереск, копытень. Зимой они скрыты под снегом, поэтому не испаряют лишней влаги и не ломаются. Хвойные деревья благодаря смоле сохраняют гибкость веток даже при значительном снижении температур, поэтому не ломаются под толщей сугробов. Вечнозеленые деревья и кусты тоже меняют листья, но делают это постепенно, причем на месте опавшей сразу вырастает свежая зелень.

Как происходит процесс опадания листьев

До момента, когда листья закружат в желто-красном хороводе, еще несколько недель, а природа уже готовится к тому, что происходит осенью с деревьями. В конце лета активный обмен влагой между стеблем и листом замедляется. В основании черешка образуется пробковый слой — своеобразная перегородка, которая препятствует прохождению соков. Постепенно она грубеет и становится водонепроницаемой.

Крепление листа в этом месте становится слабым, и при порывах ветра он легко отрывается. У разных видов опадание листьев происходит неодинаково: часть деревьев отличается ранним и дружным листопадом, другие растения облетают только перед наступлением морозов.

То, как происходит листопад, зависит от формы кроны, гибкости веток, места произрастания. Кустарники с легко гнущимися низкими побегами сбрасывают листья позже, чем ломкие высокие тополя, обдуваемые всеми ветрами. Листья с жесткой глянцевой структурой облетают позже — из них медленнее испаряется вода.

Почему листья меняют цвет

Желтые и багряные листья всех форм, с причудливыми узорами прожилок, приятно шуршащие под ногами делают осень нарядной и праздничной. Почему деревья меняют цвет еще до того, как начнется природное явление листопад?

Приятный глазу зеленый цвет листья приобретают за счет клеток хлорофилла, в которых происходит фотосинтез. Углекислый газ, соединяясь с водой, превращается в углеводы, при этом хлорофилл разрушается и вновь образуется, уже в большем количестве. Так происходит рост листовой пластины.

Кроме того, в листе содержатся и другие пигменты: каротин, придающий желтую окраску, и ксантофилл — от него растения краснеют. Эти элементы содержатся и в зеленом листе, но их отлично маскирует зеленый цвет хлорофилла.

Листопад это явление природы, которое начинается с изменения окраски деревьев. Когда в основании листа образуется пробка, поступление воды в лист ухудшается, и скоро процесс фотосинтеза становится невозможен. Хлорофилловые клетки постепенно отмирают, зеленая окраска листьев бледнеет, и все ярче проявляются красные и желтые пигменты.

Некоторые виды растений в вакуолях содержат слишком большое количество красных пигментов, поэтому приобретают малиновую окраску задолго до листопада, в начале или середине лета. К ним относятся некоторые виды орешника, бересклета, девичий виноград.

В дождливую и пасмурную осеннюю пору листья меняют цвет медленно, равномерно. Но стоит пригреть ясному сентябрьскому солнцу, и растения начинают испарять оставшуюся в них воду. Разрушение хлорофилла происходит все быстрее, и леса и парки моментально становятся красно-золотыми.

Желтый цвет приобретает листва тополя, березы и липы, осина, рябина и бузина окрашиваются в багрянец. Клены радуют всей гаммой оттенков от золотого и рыжего до красного и причудливыми узорами. Природа ярко и красочно празднует окончание летнего сезона.

Чем богат опавший лист

Что такое листопад и почему он происходит, легко можно понять, рассмотрев жизненный цикл растений. А полезна ли дереву опавшая листва? Как всегда, ответ легко найти, обратившись к дикой природе, которая ничего не делает напрасно.

Что происходит с лиственным опадом в лесах? Он ложится на землю и устилает ее мягким толстым ковром, год из года накапливаясь и постепенно перегнивая. Почва, укрытая слоем прелой листвы, всегда отличается отменным плодородием, меньше промерзает и не подвержена эрозии. Чем же так богат опавший лист?

Уже упоминалось, что за лето в листве накапливаются питательные вещества, углеводы и микроэлементы. Упав на землю, они с помощью микроорганизмов перерабатываются в удобную для усвоения растениями водорастворимую форму — так получается полезный перегной с высоким содержанием соединений азота, калия и фосфора. Это лучшее удобрение для деревьев.

Кроме того, в толстом слое опавшей листвы зимуют мелкие грызуны, пресмыкающиеся и насекомые. Рыхлый и мягкий грунт под лесной подстилкой — отличное место для сухой и теплой норки. В природе все взаимосвязано, в ней нет лишних и ненужных процессов. Вот почему происходит листопад.

Для чего убирают листья в городских парках и садах?

Зачем же сгребать и вывозить такое полезное и нужное удобрение? Не лучше ли оставить его на газонах? Садовники не раз задавались этим вопросом, и до сих пор не найден однозначный ответ.

С одной стороны, лиственная подстилка полезна для защиты корней от морозов и образования питательной среды. С другой — в ней могут зимовать не только полезные насекомые, но и ярые вредители плодовых и декоративных деревьев. Да и газоны, усеянные прелыми листьями, на следующий год выглядят совсем не декоративно.

Вдобавок в городской черте листья активно накапливают токсины от выхлопных газов и других химических соединений, и с опадом они попадают в грунт, отравляя деревья. Поэтому листву сгребают и вывозят, а подкармливают растения готовыми удобрениями.

Можно ли сжигать листву?

Вывоз листвы — дело затратное и хлопотное, иногда кажется, что ее проще сжечь. Однако в городах правила благоустройства строго запрещают это делать, и не только из противопожарных соображений. Дело в том, что при горении листьев выделяются летучие соединения, содержащие диоксид углерода, сернистые газы, сажу и накопленные за лето соли тяжелых металлов.

Дым от костров крайне вреден для дыхания и оказывает отравляющее действие. Особенно сильно он сказывается на здоровье аллергиков и астматиков, малышей и стариков, вызывая насморк, кашель и более серьезные последствия. Канцерогены, содержащиеся в лиственном дыме, могут вызвать даже онкологические и аутоиммунные заболевания.

Вот почему нельзя сжигать листья из городских парков. Экологически чистый опад в загородных садах можно, конечно, и сжечь, но зачем лишать растения такого прекрасного и бесплатного удобрения? Тем не менее, ежегодно над дачными поселками стоит терпкий запах дыма от горящей листвы. В это время, чтобы не навредить здоровью, лучше находиться подальше от костров и не вдыхать вредные вещества.

Осень — пора поэтов и романтиков, они не устают воспевать ее красоту и задаваться вопросом, почему с деревьев осенью опадают листья. Но всему в природе есть логическое объяснение, и узнав все факты о листопаде, легко понять его необходимость и практический смысл. Завершая ежегодный цикл развития, деревья готовятся к зиме, чтобы весной вновь наполнить наш мир красотой и цветением.

Источники:

Листопад

http://studopedia.ru/7_69593_prodolzhitelnost-zhizni-listev-listopad-i-ego-biologicheskoe-znachenie.html

http://biosfera.space/np/listopad-5.html