С чем связано явление осеннего листопада. Значение листопада. Сочинения по темам

Листопад или сезонная смена листьев - это биологический процесс для растений, в ходе которого они сбрасывают листву с ветвей, чтобы не погибнуть в холодный период года, а также засуху.

Сбрасывание листвы кустами и деревьями является естественным процессом. Важен он как для самих растений, так и для почвы, в которой они произрастают.

Сезонная смена листьев растений

Листопад для деревьев является логичным завершением цикла сезонного роста и способом успешно пережить зиму. В регионах с умеренным климатом она морозная. Верхний слой почвы и скопившаяся влага промерзают. Как следствие, растение не может собрать корневой системой достаточное количество воды. Если бы листья оставались на ветвях, с их поверхности влага продолжала бы испаряться, пусть и не так интенсивно из-за низких температур, кустарники и деревья засохли бы.

В зимний период выпадает большое количество осадков в виде снега. Последний налипает на ветки. При условии наличия листьев, масса налипшего снега была бы существенно больше, ветви деревьев и кустов обламывались бы под непривычной тяжестью.

Опавшие с деревьев и кустов листья, а также хвоя, образуют растительный покров у корневой системы деревьев, который является естественной защитой от зимних морозов. Ближе к весне при постепенном оттаивании почвы и с выпадением осадков в виде дождей, вся опавшая листва перегнивает, выступая удобрением для грунта и источником питательных веществ для растений.

В регионах с субтропическим климатом листопад является свидетельством засухи. Деревья сбрасывают листву, ввиду нехватки воды. Нередко это происходит летом, в июле-августе.

Процесс смены листьев растений и деревьев

Лиственные кустарники и деревья листву сбрасывают в осенний период. Это зависит не столько от календаря, сколько от изменения светового дня и температуры воздуха. Для растений осень наступает при установлении температуры от 15 градусов тепла и ниже.

Перед сбрасыванием листвы растения накапливают минеральные и полезные вещества в стволе и ветвях, забирая все от листьев. Необходимость в фотосинтезе отпадает, и листва меняет цвет. Циркуляция сока по ветвям замедляется, не получающие питания листья начинают опадать.

У хвойных деревьев также происходит смена иголок. Из-за малой площади испарения влаги с них, а также особого воскового покрытия, которое дополнительно замедляет этот процесс, у растений нет необходимости в сбрасывании иголок одномоментно. Процесс этот происходит постепенно и незаметно для человеческого глаза.

Комнатные растения, в большинстве своем, не сбрасывают листья. Характерно это для кустарников и быстрорастущих видов, но происходит постепенно и на внешний вид растений не влияет.

Если растение комнатное сбросило листву - были нарушены условия его выращивания: не соблюден режим полива, установка в темном месте, либо, наоборот, под прямыми солнечными лучами и т.д.

Листопад у разных деревьев

(Рисунок-задание: К какому дереву принадлежит лист? )

Период начала-окончания листопада растений в разных регионах отличается, что зависит от климатических особенностей. Но закономерность в порядке сбрасывания листвы разными видами деревьев и кустарников имеется.

Первыми листву начинают терять береза и липа. В Забайкалье к первым числам октября деревья полностью стоят голые.

Следующими на очереди идут тополь, дуб, клен. В среднем, этот процесс начинается с середины сентября и к 10 числам октября деревья также полностью сбрасывают листву. Среди лиственных деревьев самой последней расстается с листвой яблоня. Бывает, что при наступлении морозов редкие листья все еще остаются на ветвях.

Последней из всех лиственных растений опадает рябина. Имеется даже народная примета, согласно которой ожидать морозов следует через несколько дней после опадания основной части листвы.

Происходит каждую осень, знает каждый. А вот почему деревья теряют свой пышный наряд? Ответ на этот вопрос вы найдете в нашей статье.

Что такое листопад?

О листопаде есть даже сказка. В ней рассказывается о том, что раньше все растения были вечнозелеными. Однажды наступили холода, и все животные отправились в теплые края. И только маленькая птичка с раненым крылом не смогла этого сделать. С просьбой о помощи она обратилась к деревьям. Но они были слишком заняты. Только ель и сосна не отказали ей, укрыв от холода в своих ветвях. А можжевельник угостил ягодами. В наказание Мороз велел ветру сорвать на зиму листву с безразличных деревьев.

Явление, которое мы рассматриваем, всегда является признаком приближающихся холодов. Это касается лишь растений, которые произрастают в условиях умеренного пояса с четкой сменой времен года. Однако тропические представители данного царства также сбрасывают листву. Происходит это обычно перед засухой.

Что такое листопад? Это циклическое явление в жизни растений. Оно может быть связано с различными неблагоприятными условиями, кроме холодов и засухи. Например, это может свидетельствовать о механическом повреждении, поражении вирусной инфекцией или атмосферными токсинами. Таким образом, сбрасывание листвы - защитная реакция растения.

Причины листопада

Так почему же растениям приходится периодически менять свое зеленое одеяние и какие метаморфозы сопровождают этот процесс? Перед тем как начнется листопад, листья всегда меняют свою окраску. Это происходит вследствие превращения пластид. Хлоропласты содержат пигмент под названием хлорофилл, который и делает листья зелеными. Именно в них происходит процесс фотосинтеза, одним из условий которого является наличие воды.

При наступлении неблагоприятных условий в основании листа происходит формирование пробки. Она препятствует поступлению воды в лист. Фотосинтез становится невозможен, вследствие чего хлорофилл разрушается. А вот другие пигменты начинают проявляться, и листья приобретают красный, желтый, оранжевый или багряный цвет. Деревья и кустарники как будто меняют свой наряд.

Пробковая ткань, расположенная в основании листовой пластинки, делает это место хрупким. Даже небольшой ветер может заставить черешок оторваться от стебля.

Листопадные растения

А что такое листопад с точки зрения физиологии? Это необходимая защита от излишней потери влаги. Поскольку поверхность листовой пластинки является основой транспирации, растение просто избавляется от нее. Вода очень необходима растению для переживания холодного периода, поэтому терять ее не имеет смысла.

Практически все покрытосеменные являются листопадными. Но есть и исключения. К брусники, багульника, вереска сохраняют листья. Для этого у них есть другие приспособления для защиты от потери воды. Так, на нижней стороне листьев брусники расположены небольшие ямочки, стенки которых содержат слизистое вещество, поглощающее воду. Процесс испарения воды у багульника предотвращают эфирные масла. Они заполняют специальные ходы в листьях этого растения.

Вечная зелень

Но есть растения, которые и вовсе не знают, что такое листопад. К ним относятся практически все представители отдела Голосеменные. "Зимой и летом - одним цветом" - эта знакомая всем с детства загадка именно о них. Листья голосеменных называются хвоинками. Они очень узкие, поэтому испарение воды с их поверхности незначительно.

Свою листву вечнозеленые деревья теряют только по мере ее старения. В среднем это происходит через 4-5 лет. А у остистой сосны хвоинки могут функционировать более 40 лет. Единственным голосеменным, которое меняет свой покров при смене сезона, является лиственница.

Итак, листопад является биологическим процессом, который имеет важное защитное значение в жизни растений. Он может быть связан со сменой сезона, повреждением их органов или наступлением неблагоприятного периода.

Листопад характерен для многих деревьев и кустарников, а также некоторых трав. При листопаде у растения опадает листва. Происходит это в определенный период года. Так в умеренном климате листва опадает осенью, в тропиках и субтропиках - в период засухи. Из этого можно сделать вывод, что листопад предшествует неблагоприятным для растений климатическим условиям. А значит, листопад служит каким-то приспособлением к выживанию в суровых условиях (холод или засуха).

Какую главную функцию выполняют листья? Это фотосинтез, т. е. синтез органического вещества из неорганических. Что нужно для фотосинтеза? Вода, углекислый газ и энергия света. Однако зимой воды в растение поступает мало, так как вода находится в замершем состоянии. Воды также недостаточно в период засухи (это касается растений жаркого климата). Кроме того, зимой длина светового дня существенно меньше, и солнце стоит ниже, то есть мало энергии света для фотосинтеза. Отсюда следует, что зимой листья растению не особенно и нужны, коли они не могут выполнять свою основную функцию.

Однако временное снижение возможности фотосинтеза не означает, что листву надо сбрасывать. Почему же деревья не оставляют старые листья в неизменном виде до весны? Ведь чтобы весной образовались новые, надо потратить питательные вещества. Это не рационально. Дело в том, что через листья испаряется большое количество воды. А зимой ее и так недостаточно. Чтобы избежать обезвоживания, растению приходится сбрасывать листву.

Существуют растения, листья которых имеют приспособления для снижения испарения. Листья у таких растений небольших размеров, имеют восковое покрытие. В этом случае листопад не наблюдается. К таким вечнозеленым растениям относятся многие хвойные (их листья превращены в иголки), клюква, брусника и др. Конечно, и у этих растений листва опадает и на ее месте вырастает новая. Но это происходит по мере естественного старения конкретного листва. Все вместе в определенный сезон года листья у таких растений не опадают.

Листопад также предохраняет деревья от поломок веток из-за опавшего на них снега. Ведь если бы оставались большие листовые пластинки, то на них скапливались бы большие массы снега. Под его тяжестью могли бы отламываться целые ветки.

Растения, у которых наблюдается листопад, также «научились» решать с помощью него другие свои проблемы. У растений нет выделительной системы (в то время как у большинства животных она есть). В клетках растений многие вредные вещества накапливаются в вакуолях (хотя там не только вредные, но и запасные вещества). Чтобы избавиться от вредных веществ растения перед листопадом переправляют их из вакуолей клеток и самих клеток в листву. Во время листопада вредные вещества покидают организм.

Перед листопадом листья желтеют и краснеют. Это происходит из-за того, что в хлоропластах разрушается зеленый пигмент хлорофилл, а сами хлоропласты перерождаются в хромопласты. Поэтому цвет листьев определяется в основном оставшимися и вновь синтезированными другими пигментами. А они в основном желтого, оранжевого, красноватого цветов.

Чтобы лист опал, в коре дерева образуется специальный пробковый слой. С внешней стороны от пробки в месте соединения листа клетки ослизняются, и лист отваливается.
Считается, что деревья определяют, когда надо готовится к листопаду, по длине светового дня.

Опавшая листва постепенно перегнивает, органические вещества в конечном итоге разлагаются до неорганических (минеральных). В этом процессе активно участвуют организмы-сапрофиты (черви, бактерии и др.). Таким образом, с листопадом в почву возвращаются многие минеральные вещества, которые так необходимы растениям. Другими словами, листопад способствует круговороту веществ в природе.

МКОУ «Михайловская СОШ»

Почему осенью - листопад?

Выполнил:Мельникова Ксения,

МКОУ «Михайловская СОШ».

Руководитель: Плюснина

Елена Николаевна,

МКОУ «Михайловская СОШ»

С. Михайловское Олонецкий район Республика Карелия

Введение 3 стр.

1.Объект и методы исследования 4стр.

2.Литературный обзор 4 стр.

3.Результаты работы 5 стр.

3.1. Дневник наблюдений 5 стр.

3.2. Эксперимент 6 стр.

4.Заключение и выводы 6 стр.

Список литературы 7 стр.

Приложение 8 стр.

Введение.

Осень. До морозов ещё далеко, а деревья уже готовятся сбрасывать листву. Почему? Мне захотелось об этом узнать. Я решила провести исследование по теме « Почему осенью - листопад?».

Гипотезы:

Листья за лето «изнашиваются»

Сбрасывают листву, чтобы спасти ветки от тяжести снега на них

Цель работы : изучение листопада.

Задачи:

ü выяснить причины листопада;

ü узнать, как происходит листопад и почему листья меняют свой цвет,

ü провести эксперимент и наблюдения в природе.

1.Объект и методы исследования.

Место исследования : Олонецкий р., с. Михайловское

Предмет исследования : деревья

Объект исследования : листья

Методы : наблюдение, описание, сбор информации, анализ, эксперимент

2.Литературный обзор.

Оказывается, в листьях происходят удивительные превращения.

Сначала листья начинают желтеть. Кто в них добавляет жёлтую краску?

Удивительно, но жёлтый цвет находится в листьях всегда, только летом жёлтый цвет не виден. Он забивается более сильным - зелёным. Зелёный цвет придаёт листьям хлорофилловые зёрнышки. Зёрнышки, как заводики, делают строительный материал для новых веток и почек, корешков из газа, воды, минеральных солей. Но зелёным заводикам нужна энергия, которую даёт солнышко. С утра до вечера летом ловят они свет. Это летние превращения.

Наступает осень. Дни короче, ночи длиннее. Света растения получают меньше. Зелёные зёрнышки - заводики из-за этого разрушаются, остаются жёлтые зёрнышки. Лист желтеет. Это осенние превращения.

Но ведь листья осенью не только жёлтые, а и красные, багровые, фиолетовые! Почему?

Это зависит от того, какого цвета зёрнышки находится в листе.

Листья каких деревьев опадают зелёными? Ольхи и сирени.

В листьях этих деревьев нет других зёрнышек, кроме зелёных хлорофилловых.

Зачем деревья сбрасывают листву?

1 причина листопада:

Летом листья сочные, потому что всегда наполнены водой. Зимой столько влаги не получишь! Нет у дерева листьев - не надо столько воды из холодной земли корнями добывать.

2 причина листопада:

Излишки минеральных солей использовались не полностью деревом за лето и накопились в листиках, как зола в печке. Если бы листья не опадали, то дерево отравило бы себя этими веществами.

3 причина листопада:

Это защита тонких веток от тяжести выпавшего снега.

3.Результаты работы.

3.1. Дневник наблюдений.

3.2. Эксперимент.

В начале осени я с трудом сорвала листики с деревьев. Черешки листиков были прочно скреплены с ветками. В октябре мне стоило лишь дотронуться до них, как листики сразу стали падать с ветки. Что произошло?

В кабинете биологии я наблюдала за изменениями в листьях через микроскоп (рис. 3).

Оказывается, осенью между черешком листика и веткой образовался пробковый слой, такая перегородка, которая стала отделять лист от ветки (рис.2). Подует ветер, листику не за что держаться, и он полетит. Начинается листопад (рис. 1).

4.Заключение и выводы.

В результате работы я узнала о строении листьев, используя микроскоп.

Мои выводы:

Листья деревьев изменяют свой цвет, потому что они получают меньше солнечного света, который нужен им для работы зелёных хлорофилловых зёрнышек.

Листопад- это защита деревьев в трудное для их жизни зимнее время и от отравления ядовитыми веществами.

Я считаю, что нужно беречь деревья от загрязнения частичками сажи кочегарок и заводов! Она оседает на листьях, мешая чудесным превращениям.

Надеюсь, что моё исследование пригодится мне и другим при изучении окружающего мира, природоведения и биологии.

Список литературы

1. Георгий Граубин «Почему осенью листопад?»

2. Детская энциклопедия «Почемучка»

3. Энциклопедия «Биология для школьников»

4. Материалы Интернет –сайта

Приложение

Рисунок 1: Листопад Рисунок 2: Черешок

Рисунок 3: Работа с микроскопом.

Многие годы ученые работали над тем, чтобы понять, почему начинается листопад осенью. И хотя все детали этого процесса полностью неизвестны, накопленных знаний достаточно, чтобы понять основные механизмы этого процесса. На изменение цвета листвы осенью оказывают влияние три основных фактора: пигменты в клетках листьев, длина ночи и погода. Но это далеко не простое объяснение процесса пожелтения и опадания листвы.

Зима – это необходимость, с которой сталкиваются все растения ежегодно в определенных климатических зонах. Поэтому многолетние растения, к которым относятся и деревья, должны иметь механизмы, обеспечивающие защиту и выживание в морозных температурах и других неблагоприятных зимних условиях.

Стебли, ветви и почки снабжены средствами защиты для того, чтобы выжить в экстремально холодных условиях и проснуться с новыми признаками весны. Но нежная ткань листьев зимой просто замерзла бы. Деревья вынуждены или пожертвовать ценными веществами, чтобы защитить листву, или расстаться с ней.

Вечнозеленые деревья, такие как елки, ели, сосны, пихты и т.д., могут пережить зиму, не закаляясь. Их листва, напоминающая иглы или чешую, покрыта толстым слоем, похожим на воск, а вещества в составе внутриклеточной жидкости содержат «антифризы», что делает их устойчивыми к морозам. Таким образом, «листья» вечнозеленых растений спокойно переживают самые холодные зимы, например, в Арктике. Вечнозеленые иглы живут несколько лет, но в конце концов и они опадают из-за старения.

Листва широколистных деревьев, наоборот, – очень нежная и ранимая. Листья у них широкие, тонкие и не имеют защитных покрытий. Жидкость внутри них являет собой водянистый сок, который моментально замерзает на морозе. Это значит, что эти клетки неспособны пережить зимние холода. Поэтому их необходимо сбросить, чтобы обеспечить дальнейшее выживание деревьев. Это причина, почему листопад предшествует каждой зиме.

Иглы и листья, опавшие с деревьев, зря не пропадают. Они разлагаются и пополняют состав почвы необходимыми веществами, входя в состав губчатого слоя гумуса.

Этот лесной ковер впитывает и удерживает дождевую влагу, необходимую растениям для роста и развития. Опавшие листья становятся пищей для многочисленных микроорганизмов, обитающих в лесной экосистеме. Вполне возможно, что без питательных веществ, ежегодно поставляемых опавшими листьями, леса бы просто не выжили, точно также, как не выжили бы и деревья, не сбрасывая листья.

От чего зависит цвет листвы осенью

Ранней осенью, в ответ на сокращение длины дня и уменьшение интенсивности солнечного света, листва начинает готовиться к опаданию. Ни температура, ни дожди, ни количество поступающих питательных веществ в растение не влияют так сильно на изменение цвета листьев и появление листопада, как увеличение длины темного времени суток. По мере того, как дни становятся короче, а ночи удлиняются и становятся прохладнее, биохимические процессы в листве начинают окрашивать листья в желтый и красный цвета.

Питающие листья сосуды постепенно перекрываются, а в основании каждого листа образуется слой клеток. Эти перекрытые сосуды останавливают обратный выход сахаров из листьев, что приводит к образованию антоцианов. После того, как этот слой клеток оказывается полностью сформирован, лист готов к опаданию.

В раскраске осенних листьев участвуют три разновидности пигментов:

• Хлорофилл, который придает листьям зеленый цвет. Он необходим для фотосинтеза – химической реакции, которая позволяет растениям использовать солнечный свет для производства сахаров, нужных для питания. Деревья умеренных широт запасают эти сахара в тканях на период зимней спячки.
• Каротиноиды – придают листве желтый, оранжевый и коричневый цвета. Примером яркого действия этих красителей являются цвета кукурузы, моркови и нарциссов. А также брюква, лютики и бананы.
• Антоцианы – придают цвет клюкве, красным яблокам, винограду, чернике, вишне, клубнике и сливам. Эти пигменты растворяются в воде и появляются в водной части листьев.

Как хлорофилл, так и каротиноиды присутствуют в хлоропластах листьев на протяжении всего сезона роста. Большая же часть антоцианов вырабатывается осенью, в ответ на яркий свет и избыток сахаров в клетках листьев.

В теплое время года, то есть в сезон роста, хлорофилл непрерывно вырабатывается и распадается. При этом листья выглядят зелеными. По мере увеличения длины ночи осенью, выработка хлорофилла замедляется, затем полностью прекращается. При этом весь хлорофилл в листьях уничтожается. Из-за этого каротиноиды и антоцианины, присутствующие в листве становятся видимыми.

Как изменяется цвет разных деревьев

Какой именно цвет появится на листьях после того, как в листве проявятся каротиноиды и антоцианины, во многом зависит от растения. Например:

• Дубовая листва становится красной, коричневой или красно-коричневой.
• Гикори (семейство ореховых) приобретают золотисто-бронзовый цвет.
• Осины и тополя – золотистые и желтые.
• Кизил – фиолетово-красный.
• Буки приобретают цвет легкого загара.

Расцветка осенних кленов различается от вида к виду. Красный клен становится ярко-алым, сахарный – оранжево-красным, а черный – ярко желтым. Полосатый клен оказывается почти бесцветным. Листва на некоторых деревьях (таких, как вязы) просто усыхает и опадает, почти не изменяя своего цвета.

Начало изменения цвета листвы также зависит от вида дерева. Например, такие деревья, как оксидендрумы в южных американских лесах, приобретают яркие малиновые цвета поздним летом, в то время как остальные деревья еще зеленеют. Дубы сильно запаздывают с изменением окраски, и стоят зелеными в то время, как почти все другие деревья изменили окраску и сбросили листву.

Время начала изменения цвета листвы генетически запрограммировано. Подтверждение этому является то, что те же самые виды окрашиваются в одинаковые цвета на определенной географической широте как в прохладных местностях высокогорья, так и в теплых низинных долинах.

Как погода влияет на цвет осенней листвы

Количество и яркость раскраски в каждом осеннем сезоне зависят также от погодных условий, которые влияют на трансформации хлорофилла в листьях. Главными факторами являются температура и влажность.

Продолжительные теплые, солнечные дни и прохладные, но не морозные ночи, приводят к появлениям наиболее ярких осенних расцветок. Во время таких дней в тканях листвы вырабатывается очень много сахаров. Однако с наступлением холодов сосуды, питающие клетки листьев, постепенно перекрываются, – и сахара перестают к ним поступать.

Эти условия – большое количество сахаров и света подстегивают выработку ярких антоцианиновых пигментов, которые окрашивают листу в красные, фиолетовые и малиновые оттенки. Поскольку каротиноиды в листве присутствуют всегда, желтые и золотистые тона являются постоянными из года в год.

Влага в почве также влияет на осенние цвета. Как и погода, она сильно изменяется от года к году. Бесчисленное число комбинаций, которые возможны при сочетании этих сильноизменчивых факторов, приводят к тому, что нет двух осенних сезонов, во время которых листья будут похожие друг на друга. Позднее наступление весны или сильная летняя жара могут вызвать задержку появления осенней окраски на несколько недель. Теплый осенний период также может снизить интенсивность осенней палитры.