Желтые, красные, фиолетовые – как и почему листья осенью меняют цвет

Прав был поэт – просто глаз не отвести от осенних рощиц и перелесков, когда более-менее однотонная зелень крон сменяется настоящим буйством красок. Золотые, лиловые, оранжевые, красные, фиолетовые и бордовые листья появляются на разных деревьях и в разное время.

В некоторых северных странах с обильной лесной растительностью (Канада, США, Скандинавия, Восточная Азия) даже существует особая разновидность туризма, именуемая "созерцанием листьев" и приносящая довольно большой вклад в экономику. По осени путешественников-эстетов возят по самым красочным уголкам страны, демонстрируя пейзажи, где огромные территории усыпаны золотом и багрянцем.

А порой даже в одной кроне одновременно сочетается несколько цветов. Почему так происходит? Неужели природе просто хочется нас "порадовать" перед наступлением монохромных холодов?

Разумеется, нет. Хотя такое многоцветье, безусловно, очень приятно любому взгляду, эволюционно процесс этот возник по совершенно другим причинам. "Виной" всему жизненный цикл растений, а "отвечают" за красочные преображения листьев особые пигменты. Давайте обо всем по порядку.

Растительные пигменты – что это и зачем нужны

Биологические пигменты – по-разному окрашенные вещества, входящие в состав тканей организмов.

Растительные пигменты выполняют множество функций. В первую очередь, они определяют окраску растений, важную для их приспособления к внешней среде. Так или иначе окрашенные венчики цветов привлекают для опыления тех или иных насекомых, яркие плоды становятся заметнее для птиц и других "поедателей", которые таким образом помогают распространять семена, некоторые пигменты помогают защищаться от ультрафиолетового излучения солнца, другие – предупреждают окружающих о ядовитости организма и т.д.

Одним из важнейших растительных пигментов является хлорофилл. Он придает зеленую окраску большинству растений. Хлорофилл – не просто "краска", он принимает непосредственное участие в важнейшем для растений процессе фотосинтеза, т.е. преобразовании энергии видимого света в энергию химических связей органических веществ (биосинтез). Говоря простым языком, именно благодаря процессу фотосинтеза растения растут и плодоносят.

Помимо хлорофилла, в растениях присутствуют и другие пигменты. Основные их группы:

• Каротиноиды (каротин, ликопин, лютеин, виолоксантин, зеаксантин, неоксантин и др.) – наиболее распространенный класс биологических пигментов. Они придают растительным частям желто-красно-оранжевую окраску и являются дополнительными пигментами фотосинтеза. Бета-каротин служит предшественником витамина А (ретинол) и является мощным антиоксидантом.
• Флавоноиды (антоцианы, флавоны, халконы, ауроны, катехины и др.) – у высших растений играют важную роль в метаболизме (в том числе, и в фотосинтезе), а "заодно" обуславливают бордово-пурпурно-синюю и розово-лиловую окраску цветов и листьев (иногда и желто-оранжевую). Многие являются мощными антиоксидантами.
• Порфирины – азотсодержащие пигменты, участвуют в фотохимических процессах и обмене веществ. Помимо хлорофилла, в эту группу входит очень схожий с ним по строению и образуемый из него феофитин. Наглядно процесс превращения одного такого пигмента в другой вы можете наблюдать, когда готовите ярко-зеленые овощи в кислой среде – те становятся невзрачными темно-оливковыми.

В листьях разных "летних" растений единовременно присутствует большинство различных вышеперечисленных пигментов (кроме антоцианов) в различных соотношениях – в зависимости от вида и возраста растения, его жизненной фазы, даже места произрастания и текущей погоды (в первую очередь, температуры и освещения). Но именно хлорофилл в теплое время года количественно преобладает в листьях над всеми остальными пигментами, затмевая и перекрывая их цвета.

Что происходит с листьями осенью

Итак, всю весну и лето деревья растут, хлорофилл "работает", листья зеленеют. Что же происходит осенью?

А осенью растения готовятся к периоду покоя – световой день резко уменьшается, температура значительно падает, даже вода в грунте замерзает. Деревьям и кустарникам приходится сбрасывать листву – если бы они этого не делали, листья продолжали бы активное испарение на фоне прекращения всасывания воды корнями, и растения попросту бы засохли (по этой же причине точно так же деревья могут сбрасывать листья при сильной засухе в жаркий сезон).

Но перед осенним листопадом листва меняет цвет с зеленого на всевозможные оттенки золотого и красного – зачем и почему?

Дело в том, что пигмент хлорофилл очень чувствителен к свету и кислороду воздуха и легко разрушается. Если летом при ярком солнечном свете и длинном световом дне он так же легко восстанавливается, то осенью для этого условий нет. Более того – вода и питательные соки вообще перестают поступать к листьям, т.к. у их основания формируется пробковый клеточный слой (подготовка к листопаду). Сначала процесс идет медленно, но затем ускоряется.

В итоге хлорофилл разрушается и постепенно исчезает из палитры пигментов (теряя, в первую очередь, магний) и "на первый" план выходят ранее скрытые каротины и ксантофиллы, ответственные за желтую, оранжевую и красную окраску разной интенсивности. Параллельно с этим в листьях идет образование новых пигментов – антоцианов, ответственных за фиолетово-розово-сине-лиловые оттенки (а вот зачем именно это происходит, ученые пока сами не сильно разобрались; существует версия, что для фотозащиты на фоне потери магния). До последнего хлорофилл "держится" в жилках листа – часто те остаются зелеными, даже когда расположенные между ними ткани уже давно полностью изменили цвет.

Как мы уже упоминали, все эти процессы напрямую зависят от температуры и обилия света. В солнечные и сухие осенние дни при температуре около 0°C листва будет более насыщенных цветов. А если часто идет дождь и все время тепло и пасмурно, либо резко наступают холода, то листья будут тусклыми и невзрачными – желто-коричневыми.

У некоторых деревьев поздней осенью листья вместо разноцветных становятся одноцветными – бурыми и темно-коричневыми, как  например, у дуба или каштана. Этот процесс обусловлен разрушением практически всех цветных пигментов, когда становятся заметными клеточные стенки из целлюлозы и лигнина, а также оставшийся самый стойкий пигмент танин из группы флавоноидов, более знакомый нам по окрашиванию чая и вина.

Почему же листья разного цвета могут присутствовать одновременно на одной и той же ветке?

Вы уже знаете, что осенью листва каждого вида растения окрашивается по-разному – смотря сколько и каких именно других растительных пигментов "пряталось" в летнее время "под хлорофиллом". Именно это процентное соотношение вкупе с разной скоростью протекания процессов разрушения хлорофилла, формирования антоцианов и освобождения других пигментов в каждом конкретном листочке и дает им свой неповторимый цвет.

А еще опавшие цветные листья (здоровые!) – прекрасное органическое удобрение, которое, распадаясь, "возвращает" в почву множество полезных веществ, скопившихся за время "жизни" листьев на дереве. А это – растительный белок, магний, калий, железо, кальций, азот, фосфор, сера... Вы удивитесь, но даже витаминов в покрасневших листьях плодово-ягодных культур зачастую больше, чем в тех же ягодах и плодах! А медленно разлагающиеся плотные части листовой пластинки (черешки и жилки) в процессе будут еще и дополнительно структурировать почву, улучшая ее качество.

• 

  Листья из леса в огороде: как собрать и применять правильно

  Что делать, если вам нужен листовой опад, а на участке или вблизи него очень мало деревьев? Первое, что приходит в голову, – набрать листьев в лесу.

• 

  Нужно ли убирать из сада опавшие осенью листья

  Осенний листопад – процесс, растянутый во времени. Нужно ли убирать листья на зиму, тратя на это все выходные, или можно обойтись без уборки?

Пока золотая осень в некоторых регионах еще в разгаре, самое время выйти с друзьями на природу, полюбоваться разноцветьем красок на деревьях и кустарниках, устроить осеннюю фотосессию, а то и пособирать опавшие яркие листья на пользу саду и огороду!