«Мрачное время! Я люблю твою прощальную красоту, я люблю увядание природы. Я люблю твою прощальную красоту — Я люблю увяданье природы, Леса, одетые в багрянец и золото…». Поэт был прав — невозможно оторвать глаз от осенних рощ и лесов, когда более или менее однообразная зелень верхушек деревьев превращается в лихорадку красок. Золотые, пурпурные, оранжевые, красные, фиолетовые и бордовые листья появляются на разных деревьях в разное время.
В некоторых северных странах с обильной лесной растительностью (Канада, США, Скандинавия, Восточная Азия) существует даже особый вид туризма под названием «просмотр листьев», который вносит довольно большой вклад в экономику. Осенью путешествующие эстеты отправляются в самые красочные уголки страны, чтобы полюбоваться пейзажами, в которых большие пространства усеяны золотом и багрянцем.
А иногда даже в одной кроне дерева сочетается сразу несколько цветов. Почему это происходит? Неужели природа просто хочет «порадовать» нас перед наступлением однотонной холодной погоды?
Конечно, нет. Хотя многоцветие, безусловно, радует глаз, эволюционный процесс основан на совершенно иных предпосылках. «Это жизненный цикл растений, а за красочное преображение листьев «отвечают» специальные пигменты. Давайте проследим за этим по порядку.
Растительные пигменты – что это и зачем нужны
Биологические пигменты — это разнообразно окрашенные вещества, содержащиеся в тканях живых организмов.
Растительные пигменты выполняют множество функций. Прежде всего, они определяют окраску растений, важную для их адаптации к окружающей среде. Так или иначе, окрашенные венчики цветов привлекают определенных насекомых для опыления, ярко окрашенные плоды становятся более заметными для птиц и других «едоков», которые таким образом помогают рассеивать семена, некоторые пигменты помогают защитить от ультрафиолетового излучения солнца, другие — предупредить других о ядовитом действии того или иного организма и т.д.
Одним из наиболее важных растительных пигментов является хлорофилл. Это зеленый цвет большинства растений. Хлорофилл — это не просто «цвет», он непосредственно участвует в важнейшем процессе фотосинтеза, т.е. преобразовании видимого света в химические связи органических веществ (биосинтез). Проще говоря, именно благодаря процессу фотосинтеза растения растут и плодоносят.
Помимо хлорофилла, растения содержат и другие пигменты. Их основными группами являются:
- Каротиноиды (каротин, ликопин, лютеин, филоксантин, зеаксантин, неоксантин и т.д.) являются наиболее распространенным классом биологических пигментов. Они придают частям растений желто-красно-оранжевый цвет и являются дополнительными пигментами для фотосинтеза. Бета-каротин является предшественником витамина А (ретинола) и мощным антиоксидантом.
- Флавоноиды (антоцианы, флавоны, халконы, ауроны, катехины и т.д.) в высших растениях играют важную роль в обмене веществ (включая фотосинтез) и «между прочим» обуславливают бордово-пурпурную и розово-пурпурную окраску цветов и листьев (иногда желто-оранжевую). Многие из них являются мощными антиоксидантами.
- Порфирины — это азотистые пигменты, участвующие в фотохимических процессах и метаболизме. Помимо хлорофилла, в эту группу также входит феофитин, который имеет очень похожую структуру и образуется из него. Процесс превращения одного такого пигмента в другой можно наглядно наблюдать, когда мы готовим светло-зеленые овощи в кислой среде — они становятся непрозрачными, темно-оливковыми.
В листьях различных «летних» растений большинство вышеупомянутых пигментов (кроме антоцианов) встречаются одновременно в разных пропорциях — в зависимости от вида и возраста растения, его жизненного этапа и даже места произрастания и текущей погоды (прежде всего, температуры и освещенности). Но именно хлорофилл количественно доминирует над всеми другими пигментами в листьях в теплое время года, затмевая и подавляя их цвет.
Что происходит с листьями осенью
Поэтому в течение весны и лета деревья растут, хлорофилл «работает», и листья становятся зелеными. Что же происходит осенью?
А осенью растения готовятся к периоду покоя — количество световых часов резко сокращается, температура значительно падает, и даже вода в почве замерзает. Деревья и кустарники должны сбрасывать листья — если бы они этого не делали, листья продолжали бы активно сбрасывать воду, когда корни перестали бы ее впитывать, и растения просто завяли бы (по той же причине, по которой деревья могут сбрасывать листья в жаркие, сухие периоды).
Однако, прежде чем осенние листья опадут, они меняют цвет с зеленого на всевозможные оттенки золотого и красного — почему и почему нет?
Причина в том, что пигмент хлорофилла очень чувствителен к свету и кислороду из воздуха и легко разрушается. Если летом при ярком солнечном свете и длинном дне его так же легко восстановить, то осенью для этого нет никаких условий. Более того, вода и питательные соки вообще перестают поступать к листьям, так как у основания листьев образуется слой пробковых клеток (подготовка к опаданию листьев). Сначала этот процесс идет медленно, но затем ускоряется.
В результате хлорофилл разрушается, а пигменты постепенно исчезают из палитры (особенно теряется магний), и на первый план «выходят» ранее скрытые каротины и ксантофиллы, отвечающие за желтый, оранжевый и красный цвета различной интенсивности. В то же время в листьях образуются новые пигменты — антоцианы, которые отвечают за фиолетово-розово-сине-фиолетовые оттенки (однако ученые не установили точно, почему это происходит — предполагается, что это фотозащита из-за потери магния). Хлорофилл «остается» в жилках листьев — они часто остаются зелеными, даже когда ткани между ними уже давно полностью обесцветились.
Как мы уже говорили, все эти процессы напрямую зависят от температуры и обилия света. В солнечные и сухие осенние дни при температуре около 0°C листья будут иметь более насыщенный цвет. Если часто идут дожди и всегда тепло и пасмурно, или если погода быстро охлаждается, листья будут тусклыми и лишенными блеска — желто-коричневыми.
У некоторых деревьев поздней осенью листья из разноцветных превращаются в коричневые и темно-коричневые, например, у дуба и каштана. Этот процесс вызван разрушением почти всех красящих пигментов, когда становятся видны клеточные стенки из целлюлозы и лигнина, а также оставшийся самый стойкий пигмент танин из группы флавоноидов, который мы лучше всего знаем по окраске чая и вина.
Почему же на одной и той же ветке могут одновременно находиться листья разных цветов?
Вы уже знаете, что каждый вид растений осенью приобретает различные цвета — в зависимости от того, сколько и какие другие растительные пигменты «прячутся» под хлорофиллом летом. Именно это процентное соотношение в сочетании с различной скоростью разрушения хлорофилла и образования антоцианов, а также выделения других пигментов придает каждому листу его уникальный цвет.
Кроме того, опавшие цветные листья (здоровые!) являются прекрасным органическим удобрением, которое, разлагаясь, «возвращает» в почву многие полезные вещества, накопленные за время «жизни» листьев на дереве. К ним относятся растительный белок, магний, калий, железо, кальций, азот, фосфор, сера….. Вы можете удивиться, но даже в красноватых листьях плодовых и ягодных растений витаминов зачастую больше, чем в тех же ягодах и фруктах! А медленно разлагающиеся, компактные части листовой пластинки (черешки и жилки) в процессе еще больше структурируют почву, улучшая ее качество.
Пока в некоторых регионах еще цветет золотая осень, самое время выбраться на природу с друзьями и насладиться разноцветьем красок на деревьях и кустарниках, устроить осеннюю фотосессию или собрать красочные опавшие листья для сада!
