Почему осенью желтеют листья?
Осень – пора, когда деревья «сменяют свой наряд», как говорят поэты. Недаром осень называют золотой порой – чаще всего листья становятся жёлтыми, реже – красными. Однако то, что возвышенным поэтам кажется таким романтичным, имеет строгую биохимическую природу.
Как известно, зелёный цвет листьям растений придаёт хлорофилл. Он позволяет поглощать углекислый газ, который расходуется на образование питательных веществ – в первую очередь крахмала и сахаров. Эти вещества откладываются в стебле – в частности, из них состоит древесина. Параллельно выделяется кислород. Весь этот процесс происходит в тёплый весенне-летний период, а с осенним похолоданием и уменьшением солнечного света он прекращается. Растения спешат удалить из листьев все питательные вещества, которые при этом превращаются в растворимые соединения и отправляются в стебель (ствол) на хранение до следующего сезона. Это приводит к разрушению хлорофилла, и «на поверхность» всплывают другие пигменты, которые до этого прятались под хлорофиллом. Каротиноиды придают листьям жёлтую окраску, а антоцианы – красную. Эти вещества не разрушаются и остаются в листьях даже после того, как дерево их сбрасывает. У каждого вида и даже разновидности растения количество тех или иных пигментов различное. Этим, например, объясняется, что у одних клёнов листья становятся чисто жёлтыми, у других – насыщенно-красными, а у третьих – какими-нибудь оранжевыми.
Каротиноиды – вещества, которые тоже участвуют в процессе фотосинтеза. Однако у растений нет механизмов, которые бы позволяли отправлять их в ствол, как это происходит с хлорофиллом, поэтому им приходится оставлять их в листьях. Каротиноиды позволяют улавливать те компоненты солнечного спектра, которые слабо усваиваются хлорофиллом. Разное количество этих веществ у растений разных видов отражается и на характере летней «зелени»: у одних деревьев листья светло-зелёные, а у других имеют тёмный и насыщенный зелёный цвет.
Антоцианы же – соединения с массой различных функций. Они представляют собой соединения фенола. С ними, к примеру, растения могут выделять сопутствующие вещества, многие из которых могут быть ядовитыми. Исследователи провели следующий эксперимент с использованием инкубаторов с охлаждением Пельтье. Тлям предлагали жёлтые и красные листья, чтобы они откладывали в них яйца. И насекомые выбирали только жёлтые. А красные обходили стороной: они опасались, что красные листья могут быть ядовитыми.
С этим связано и следующее наблюдение. В Европе листья осенью почти всегда окрашены только в жёлтые тона, а в Америке и на Дальнем Востоке много красных листьев. Объясняется это тем, что во время ледникового периода растения в Европе спасались на территории к югу от Альп, а эти горы расположены параллельно широте. В результате насекомые не успевали за ними, и впоследствии особой опасности для растений не было; следовательно, им не было нужды вырабатывать антоцианы. Горы же на Дальнем Востоке и в Америке располагаются параллельно меридианам, и там вредные насекомые могли путешествовать вместе с растениями, и тем приходилось поддерживать количество антоцианов в листьях на высоком уровне.
Антоцианы также являются стрессовыми веществами. Их количество повышается в различных неблагоприятных ситуациях – во время засухи, при слишком сильном солнечном освещении, ожогах, на холоде. Они образуются даже тогда, когда растения не собираются избавляться от хлорофилла, поэтому иногда можно видеть, что зелёные листья (например, на слишком ярком солнце) приобретают красноватый оттенок. Этот же процесс запускается и в иголках хвойных деревьев, что также можно заметить по бронзовому оттенку хвои; при этом выделяются и соответствующие фитонциды, из-за которых воздух в хвойном лесу насыщен запахами.
Когда растения сбрасывают покрасневшие и пожелтевшие листья, количество вырабатываемого кислорода уменьшается. Однако люди этого не чувствуют – как потому, что новые порции кислорода поступают из тропических широт, так и потому, что при постепенном уменьшении кислорода наш организм успевает к нему адаптироваться. Однако изменение его концентрации становится заметным, если, скажем, быстро подняться в горы.
Хлорофилл – важнейший компонент большинства растений. Однако существуют высшие растения, которые избавились от него – за ненадобностью. Речь идёт о паразитических растениях, примером которых могут служить заразихи. Все нужные питательные вещества они получают от растений-хозяев, к корням которых присасываются. Тропическая раффлезия, обладающая самыми крупными цветками на Земле, дошла до того, что вообще освободилась от всех органов, несущих хлорофилл: всё растение состоит из тонких подземных бесцветных нитей, оплетающих корни растения-хозяина, и эти нити в период размножения выпускают на поверхность внушительные цветки, имеющие зловонный запах
