Для чего нужен листопад растениям
Листопад
Прекрасный осенний листопад, вызывающий чувство чего-то ушедшего — это всего лишь явление природы, которое никто не может ни остановить, ни спланировать. Деревья в какой-то момент развития решают: «Пора». Парки и сады вспыхивают багрянцем, роняют на землю разноцветные листья.
Что такое листопад
Защитный механизм деревьев и деревянистых кустов, характеризующийся сменой цвета листьев и их опаданием, называется листопадом. Обычно он совпадает со сменой сезонов, но встречается и в субтропиках — местах чередования влажного и засушливого сезонов. Древовидные растения переносят неблагоприятный для себя период в «голом» виде, без листьев, в то время как наземная часть травянистых одно- и многолетников отмирает после наступления первых заморозков. Сам процесс опадания листьев не приносит вреда, наоборот, он полезен для дерева.
Причины листопада
Период вегетации сменяется листопадом, после которого растения некоторое время пребывают в спячке. Такое приспособление растений базируется на естественных факторах:
Кроме природных факторов, существуют другие причины листопада: болезни и вредители (микозы, насекомые), химические и атмосферные загрязнения.
Почему листья разноцветные
Раскраска осенней листвы зависит от наличия различных природных пигментов.
В течение периода вегетации деревья усиленно потребляют белки и сахара, которые вырабатываются хлорофиллом под действием энергии солнца. Преобладающим пигментом выступает зеленый, другие цвета находятся как будто «в тени», ждут своего часа.
Листопад у хвойных
Ели, туи, кедры тоже сбрасывают хвою. В хвойном лесу земля покрыта слоем опавших иголок. Иглоподобные листки хвойных деревьев растут круглый год, вытесняя старые, которые постепенно опадают.
Листопад в тропиках
В местах, где нет четкой смены времен года, растительность всегда зеленая. В тропических лесах невозможно увидеть «голое» дерево. Но это не значит, что листья не опадают. Смена происходит в течение всего периода роста — одни листки распустились и «работают», другие находятся в стадии почек, третьи осыпаются.
Последовательность процессов
Подготовка к листопаду происходит в несколько этапов, намного раньше, чем первый листок оторвется от ветки. Изменение температуры окружающей среды, длительности светового дня, недостаток влаги становятся толчком к биологической цепочке:
Значение листопада в жизни растений
Цикличное опадание листьев имеет важное биологическое значение:
Процесс, в прямом смысле, спасает жизнь растений. Опавшая листва, даже находясь на земле, приносит пользу — укрывает корни от промерзания, питает грунт органикой.
Визуально определить, что листопад начался, просто — меняется цвет кроны. Как только уменьшается подача воды и интенсивность светового дня, хлорофилл вырабатывает все меньше глюкозы, разрушается. Начинает проявляться каротиноид, окрашивающий листья в желтый и оранжевый, синтезируются антоцианы — носители красного пигмента. Коричневый цвет приобретают те листья, у которых красящего пигмента нет. Цвет дают обезвоженные клеточные стенки.
Для чего нужен листопад растениям
Чтение учебной, научно-популярной и справочной литературы по проблеме исследования.
Поиск информации в глобальных компьютерных сетях.
Что такое листопад
Листопадом называют естественный процесс отделения листьев от ветвей деревьев или кустарников, который был вызван сезонным изменением климатических условий (похолоданием, засухой), внутренним ритмом развития растений, поражением их вредными насекомыми, болезнями, химикатами или плохо удобренным грунтом. Процесс этот происходит абсолютно у всех растений, в том числе и тех, которые считаются вечнозелёными: их листья опадают постепенно, одновременно замещаясь новыми. Листва может опадать за раз в определённый период года, как у листопадных деревьев, а может, как у вечнозелёных – постепенно, в течение длительного времени. Стоит заметить, что в тропических лесах растения стоят без листьев обычно лишь несколько дней, тогда как в умеренных широтах этот период может длиться от восьми до девяти месяцев.
Каковы причины листопада? Что заставляет наши лиственные деревья и кустарники ежегодно сбрасывать свою листву с тем, чтобы вновь одеться ею по окончании суровой зимы? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо прежде всего выяснить, представляет ли собой листопад биологическое явление, обусловленное жизнедеятельностью растения, или же он вызван падением температуры и наступлением осеннего ненастья. Если мы летом или — еще лучше — с весны пересадим в горшок с землей какое-нибудь молодое деревцо, например, дубок или клен, и поставим его в комнату или в оранжерею, осенью он неизбежно сбросит свои листья, несмотря на самый лучший уход. В комнату или за стекло оранжереи не проникает осеннее ненастье, здесь не бывает заморозков, тем не менее, листопад и здесь будет проявляться с достаточной правильностью. Это указывает нам на то, что осеннее сбрасывание листьев не является прямым следствием наступивших неблагоприятных условий. Оно вместе с зимним периодом покоя входит в самый цикл развития растения.
Листопад является приспособлением растений к условиям зимы — не только холодного, но и сухого времени года. Если бы наши лиственные деревья остались на зиму в своем зеленом уборе, они неизбежно погибли бы в результате недостатка влаги, так как испарение воды их листьями не прекращалось бы, а поступление воды в растение почти полностью могло остановиться. Во многих тропических и субтропических странах, где температура в течение круглого года достаточно высока, но влажность подвержена сильным колебаниям, ежегодно при наступлении засухи деревья сбрасывают листву. Taк обнажаются на несколько месяцев деревья африканских саванн, травы которых также выжигаются солнцем, пока обильные дожди снова не возродят к жизни растительность саванн.
Говоря здесь о значении листопада в жизни наших деревьев, нельзя не обратить внимание на то, что, сбрасывая листву, они тем самым предохраняют себя от механических повреждений под тяжестью снега. Часто зимой можно наблюдать, как даже в безлистном состоянии ломаются крупные ветви деревьев под напором снега; широкая листовая поверхность, на которой оседало бы много снега, сделала бы это явление катастрофическим. Вышеуказанным далеко не ограничивается биологическое значение листопада. В жизни деревьев он играет еще и другую роль. Он способствует удалению отбросов, различных минеральных солей, большое количестве которых скапливается в листьях под осень и становится вредным для растения. Если взять листья какого-нибудь дерева и исследовать, сколько они содержат золы весной, в середине лета и осенью, перед листопадом, то в результате выявится резкое повышение золы с возрастом листьев. Каким образом в течение лета происходит накопление в листьях такого значительного количества минеральных веществ? Дело в том, что лист в течение всей своей жизни усиленно испаряет воду. На смену этой испаренной влаги в него непрерывно поступает новая, которая засасывается корнями из почвы. Однако, как мы знаем, растение получает из почвы не чистую воду, а растворы различных солей. Эти соли, проходя вместе с водой через все растение, попадают и в листья. Часть их идет на питание растения, часть же, остающаяся не использованной, откладывается в клетках листа. В результате этого к осени листья становятся как бы минерализованными, обильно пропитанными солями, отложения которых в некоторых случаях удается даже рассмотреть под микроскопом. Большое количество минеральных солей, отлагающихся к осени в листьях, нарушает нормальную их работу и становится вредным для растения; поэтому сбрасывание старых листьев является необходимым условием для его нормальной жизнедеятельности. Так как отложение минеральных солей в листьях — результат испарения, то понятно, что чем больше, влаги способны испарить листья, тем сильнее они минерализуются к осени. Необходимость избавиться от накопившихся в листьях вредных отбросов обусловливает листопад у деревьев во влажном тропическом климате. Вначале полагали, что в тропических местностях, где климат в течение круглого года остается более или менее однородным, листопада вовсе не существует. Однако более тщательные наблюдения, произведенные на острове Яве в знаменитом тропическом ботаническом саду в Бьютензорге и в Индии, показали, что и в тропиках листопад представляет собой обычнейшее явление. Правда, опадение листьев у различных деревьев происходит здесь не одновременно, причем даже различные экземпляры одного и того же вида имеют листопад в различное. время. В результате период покоя во влажном тропическом климате нередко продолжается у какого-нибудь дерева или части дерева всего лишь несколько дней. Растение сбрасывает ставшие для него не нужным балластом старые листья и немедленно облачается в новый зеленый наряд. Эти факты указывают, что листопад зависит не только от внешних, но и от внутренних причин, т. е. становится необходимым в результате жизнедеятельности самого растения. [2]
Как опадают листья
Поскольку мы живём в широтах, где летящие по ветру листья в осеннюю пору являются обычным и абсолютно не вызывающим удивление явлением, мало кто задумывается о том, что процесс, который привёл к этому, довольно сложен, непрост и начинается задолго до того, как мы можем увидеть осенний листопад.
В августе кустарники и деревья начинают готовиться к сбрасыванию листвы. В этот период у основания листьев появляется перегородка (пробковый слой), клетки которого нарушают связь между листовой пластиной и стеблем, постепенно отделяют их друг от друга. Отрывается лист не сразу: некоторое время его удерживают водоносные сосуды, но стоит налететь несильному ветерку, как летящие по ветру листья за короткий период устилают земную поверхность ярким ковром.
Видимым признаком того, что в жизни растений скоро будут значительные перемены, является пожелтение или покраснение листьев. Происходит это потому, что растениям придают зелёный цвет маленькие хлорофилловые зёрна, в которых раскладывается углекислота. Под влиянием солнечных лучей эти зёрна постоянно распадаются и вновь создаются (без света этот процесс происходить не может). Кроме хлорофилла, в листве существуют пигменты оранжевого и жёлтого цветов (основные среди них – ксантофилл и каротин). В летний период они, замаскированные цветом хлорофилла хоть и присутствуют, но абсолютно не видны. А вот когда на листе появляется отделяющий слой, образование хлорофилла сначала замедляется, а потом и вовсе останавливается. В результате листовая пластина теряет зелёный цвет, тогда как жёлтые пигменты никуда не пропадают и отчётливо проявляются. Это является причиной того, что в дождливую и пасмурную осень листья зелёными остаются намного дольше, а когда непогоду сменяют ясные солнечные дни (бабье лето), листья за очень короткий промежуток времени приобретают яркие золотистые цвета. Листья некоторых деревьев становятся багряного цвета, например, клён, осина, бересклет, дикий виноград. Происходит это из-за наличия в растениях растворённого в клеточном соке антоциана. Когда температура воздуха снижается, его количество возрастает и лист приобретает бурый оттенок, чему способствует также тот факт, что в это же время поступление питательных веществ в листовую пластину начинает задерживаться или вовсе прекращается.[3]
Листопад – это приспособление лиственных листопадных растений к наступлению неблагоприятных условий, как в умеренных широтах, так и в жарком климате. Листопад позволяет растениям, во-первых, замедлить испарение и экономить влагу, количество которой значительно снижается. Во – вторых, листопад вместе с опавшей листвой выводит из организма растения ненужные вещества, накопившиеся за вегетативный период. В – третьих, сбрасывая листья, растения защищает свои ветви от механических повреждений в зимний период от массы прилипшего снега. А еще опавшая листва защищает корни растения от сильных морозов и обогащает почву органическими веществами, повышая её плодородие.
Явление природы листопад — очень мудрое решение, оно позволяет растениям набраться сил для следующего сезона.
Список используемых источников и литературы
1. Граубин Г. Р. Почему осенью листопад? – АСТ. 2015 – 48 с.
2. Кожевников А. В. Листопад // Весна и осень в жизни растений. — М.: Изд-во МОИП, 1950. — 239 с.
Для чего нужен листопад растениям
Введение.
Листья падают, кружатся,
И на землю, и на крыши. С тихим шелестом ложатся. Тишиной природа дышит. Осень листья обрывает, Прежде, пёстрым крася цветом. А потом все вниз бросает. Да вот, как зовём мы это? (Коломейцев А.)
Гипотеза:Я предполагаю, что листья меняют окраску на деревьях и кустарниках, потому что, дерево заболело или они (листья) боятся холода.
На эти вопросы я постараюсь найти ответы, проводя свою работу.
Цель работы: изучить причины листопада и его биологическое значение.
выяснить, почему листья осенью меняют окраску
рассмотреть причины листопада;
определить механизм опадания листьев;
узнать, что происходит с опавшими листьями.
Объект моего исследования – листопад. В работе применяли следующие методы исследования: теоретические (изучение и анализ литературы) и практические (экспериментальные).
1. Обзор литературы
1.1 Почему желтеют листья
Появление жёлтых листьев на деревьях – это означает, что в природе началась осень. Осенью день становится короче, меньше солнечного света и в листьях происходят удивительные превращения, листья начинают готовиться к опаданию.
Что же происходит в листьях?
Все эти пигменты присутствуют в листьях на протяжении всего сезона роста. В тёплое время года, то есть в сезон роста, хлорофилл непрерывно вырабатывается и распадается, в листьях его много и листья выглядят зелёными. По мере увеличения ночи осенью, выработка хлорофилла замедляется, затем полностью прекращается. При этом весь хлорофилл в листьях уничтожается. Из-за этого каротиноиды и антоцианы, присутствующие в листьях, становятся видимыми. Какой именно цвет появится на листьях после того, как в листве проявятся каротиноиды и антоцианы, во многом зависит от растения. Например, у дуба листва становится красной, коричневой или красно-коричневой; у ясеня и тополя –золотистой и жёлтой; у кизила – фиолетово-красной. А вот у ольхи и сирени листва будет опадать зелёной независимо от погоды. В их листьях, кроме хлорофилла, других красящих веществ нет.[ 2,4]
1.2 Как наступает листопад
Дереву никто не говорит, когда надо сбрасывать листву. У деревьев, как у всего живого, есть свои внутренние «часы». Листья перед листопадом стареют. Как стареют листья?
1.3 Зачем деревья сбрасывают листву
Во время листопада деревья сбрасывают листву. Есть три причины, из-за которых происходит это явление.
Листопад нужен деревьям и в лечебных целях. Дерево втягивает вместе с водой из почвы различные минеральные соли, которые не полностью используются растением. Излишки накапливаются в листьях, как зола после топки печи. Дерево само себя бы отравило, если бы не опадали листья. В городах, где воздух загрязняется дымящими трубами заводов, мельчайшие частички сажи оседают на листьях, забивают устьица, мешают испарению. Деревьям в таких условиях приходится менять листья дважды за год.
Ещё листопад приспосабливает деревья к зиме. Он защищает тонкие хрупкие ветви деревьев от тяжести выпадающего зимой снега. Ведь если бы оставались большие листовые пластинки, то на них скапливались бы большие массы снега. Под его тяжестью могли бы отламываться целые ветки. Когда листья все облетели, дереву не страшны зимние морозы и снежные бури.[ 2,6]
1.4 Значение опавших листьев в природе.
Подстилка из листьев вместе с толстым слоем снега на протяжении всей зимы утепляет корни деревьев, служит для дерева одеялом, защищая их от мороза, сохраняет семена растений. Зимой жизнь растений продолжается. Если раскопать снег, то можно увидеть сквозь слежавшуюся листву небольшие ростки.[ 3.4]
Весной в толстом лиственном одеяле, как в губке, скапливается вода, которая постепенно поступает к корням деревьев и кустарников. Питательные вещества из перепревших листьев вновь поглощаются корнями.
Летом подстилка из листьев спасает почву от опасного уплотнения. Ведь почва должна быть рыхлой, богатой воздухом и влагой. Только тогда на ней будут расти растения.[ 7]
Опавшие листья становятся пищей для многочисленных микроорганизмов. В опавших листьях прячутся живые существа: различные насекомые, дождевые черви. Они истребляют различных вредителей растений и участвуют в процессах образования почвы.
Листопад способствует круговороту веществ в природе.[ 3,7]
2. Проведение исследования
Что придаёт листьям разную окраску? Для определения видов пигментов был проделан следующие опыты.
2.1. Опыт 1. Выделение из опавших листьев пигментов (Приложение I,II и III)
Оборудование и материалы: 3 баночки с крышками, спирт, опавшие листья жёлтого цвета (ясеня), красного цвета (скумпии) и зелёного цвета (сирени).
Вывод: изменение цвета спирта произошло потому, что пигменты растворяются в спирту. В баночке с листьями сирени – пигмент хлорофилл, в баночке с листьями ясеня в спиртовом растворе растворился пигмент ксантофилл, в баночке с листьями скумпии – пигмент антоциан.
2.2. Опыт 2. Разделение пигментов хлорофилла (Приложение IV)
Оборудование и материалы: пузырёк с выделенной спиртовой вытяжкой хлорофилла, пузырёк с бензином, пробирка.
Ход работы: налили в пробирку 3 мл вытяжки пигментов зелёного листа, добавили 1.5 мл бензина, 2-3 капли воды (чтобы спирт не смешивался с бензином). Пробирку закрыли и встряхнули и оставили на время.
Вывод: в спиртовой вытяжке зелёного листа содержатся все пигменты. При добавлении бензина хлорофилл растворился в нём, а другие пигменты остались в спиртовом растворе. Отделение хлорофилла от жёлтого пигмента основано на том, что он лучше растворяется в бензине, чем в спирте.
У нас остались пробирки со спиртовыми вытяжками из жёлтых и красных листьев. Мы решили проверить, что получится, если к ним добавить бензина. После встряхивания содержимое обеих пробирок разделилось: пигменты жёлтый и красный остались в спиртовом растворе, а бензин поднялся наверх.[5]
Вывод: жёлтый и красный пигменты не растворяются в бензине.
2.3. Опыт 3. Отчего листья падают.
Материалы: ветка вишни, сломанная ветром летоми дерево вишни в конце октября.
Ход работы: Листья на ветке, сломанной летом, уже давно засохли, легко крошились, но отрывались плохо. Оторвать лист с ветки дерева осенью не составило труда, а после первого заморозка листья сами стали опадать.
В месте соединения листа и стебля образуется особый пробковый слой. Он, как перегородка, отделяет черешок от ветки. Лист остается висеть на дереве лишь благодаря сосудистым пучкам. [3]
Вывод: листья опадают из-за того, что осенью в основании черешков листьев образовался пробковый слой, отделяющий их от ветви.
Что происходит с опавшими листьями, куда они деваются?
2.4. Опыт 4. Куда деваются опавшие листья (Приложение V)
Оборудование и материалы: стеклянная банка, земля, песок сухие листья, кусочек яблочной кожуры, вода.
Через неделю посмотрели результат. Земля и песок перемешались, листьев исчезли, яблочная кожура тоже.
Вывод: черви в банке несколько раз поднимались на поверхность за пищей. После таких перемещений земля и песок перемешались. Часть опавших листьев служат пищей подземным жителям, остальные сгнивают, превращаясь в перегной.
2.5.Народные приметы погоды по листопаду.[4,6,7]
Издавна люди вели наблюдения за осенними явлениями природы, характеризующих приближение зимы, — борьбу летнего тепла с зимним холодом, и старались угадать будущее по самым разнообразным приметам. Наблюдали за явлением листопада люди и вот что отметили:
— Упал с дерева один лист – жди осени.
— Если летом появятся на деревьях рано жёлтые листья – будет ранняя осень.
— Если осенью на не опавшие ещё листья упадёт снег – будет тяжело.
— Преждевременное опадание листьев – к ранней зиме.
— Поздний листопад — к суровой и продолжительной зиме. Раннее опадание листвы — к ранней зиме. Если листопад пройдет скоро, надо ожидать крутой зимы.
— Если с дерева лист не чисто спадет (то есть не вся листва опадет до снега) – к холодной зиме.
— Осиновые листья ложатся лицом вверх к студеной зиме, навыворот зима будет мягкая, а если на обе стороны и зима средняя будет.
— Если осенью листья берёзы начинают желтеть с верхушки, то следующая весна будет ранняя, а если снизу – то поздняя.
— Если листья опадут с берёзы и осины чисто – к лёгкому и урожайному году.
— Пока лист с вишнёвых деревьев не опал, сколько бы снегу не выпадать, оттепель его сгноит.
— Если много кизила будет холодная зима.
Хотите – верьте, хотите – проверьте.
Заключение
Листья имеют зелёный цвет из-за того, что зелёный хлорофилл, который легко разрушается, но летом быстро восстанавливается. Осенью из-за уменьшения солнечного света и понижения температуры хлорофилл разрушается, и появляются в листе желтые и красные оттенки других пигментов.
Дерево сбрасывает на зиму листву, чтобы не засохнуть от излишнего испарения. В листьях накопилось к осени много веществ, вредных для растения, поэтому сбрасывание старых листьев является необходимым условиемдля его нормальной жизни. К тому же листья зимой только бы повредили деревьям.
В конце лета в основании листового черешка образуется особый пробковый слой. Клетки этого слоя имеют гладкие стенки и легко отделяются друг от друга. К началу листопада связь между ними в каком-нибудь месте нарушается, и лист остается висеть на дереве лишь благодаря сосудистым пучкам, которые быстро рвутся.
Опавшие листья имеют огромное значение в природе. Они гниют, постепенно смешиваясь с землей, образуют перегной. В толстом лиственном одеяле скапливается вода, которая поступает к корням деревьям и кустарников. Питательные вещества из перепревших листьев вновь поглощаются корнями. В опавших листьях прячутся живые существа, дождевые черви, которые участвуют в процессах образования почвы.
Моя первая гипотеза не подтвердилась. Листья цвет не меняют, просто они теряют свой зеленый цвет.
В исследовательской работе мы использовались фотоматериалы по проведению опытов.
Использовать работу можно на уроках «Окружающий мир», биологии при изучении темы
Новые слова, встречающиеся в работе:
1. Хлорофилл – органическое вещество зелёного цвета в листьях, помогает превратить солнечный свет и воду в питание для растений.
2. Пигменты – органические соединения, которые есть в клетках растений и окрашивающие их: каротин – оранжевый, ксантофилл – жёлтый, антоцианы – красный, фиолетовый.
Список литературы.
1.Батурицкая Н.В.,Фенчук Т.Д. Удивительные опыты с растениями: Кн. для учащихся.- Мн.: Народная асвета. 1991.-208 с.: ил
2.Граубин Г. Р. Биология (Почемучкины опыты и эксперименты). –М.: АСТ,2016.-46 с.
3. Детская энциклопедия. Мир леса.- М.: Махаон, 2008.
5. Физиология растений: лабораторные работы/ сост. Н.Н. Волченко, Краснодар: Кубанский гос. ун-т, 2012. 53 с.
Биология ШТОКОЛОВА Наталья Александровна Приложения
Краснодарский край, Абинский район, г. Абинск,
МАОУ СОШ №4, 2«Г» класс,
Научный руководитель Игнатенко Ирина Сергеевна,
Проведение опытов по выделению пигментов из листьев Приложение I
Опыт 1. Выделение из опавших листьев пигментов
Фото 1. Измельчение опавших листьев скумпии, ясеня и сирени.
Фото 2. Измельчённые листья залили спиртом.
Приложение II
Фото 3. Проведение опыта.
Фото 4. На салфетке после испарения спирта виды следы пигментов:
зелёного (хлорофилла), жёлтого( ксантофилла) и красного (антоциана).
Приложение III
Фото 5. Опыт проведен! Мы выделили пигменты.
Фото 6. Полученные спиртовые вытяжки пигментов из листьев разного цвета.
Фото 7. Получение экстракта пигментов зелёного листа.
Опыт 2. Разделение пигментов. Приложение IV
Фото 8. В верней части в бензине зелёный хлорофилл, в нижней – жёлтый ксантофилл.
Фото 9. Добавление в вытяжки из листьев бензина.
Фото 10. Пигменты красного, оранжевого и жёлтого цвета в бензине не растворились.
Опыт 4. Куда деваются опавшие листья. Приложение V
Фото 9. Приготовление почва для опыта.
Фото 10. В приготовленную почву положили дождевых червей, сверху положили опавшие листья.
Фото 11. Дождевые черви поднимаясь к поверхности за пищей (опавшими листьями) разрыхлили и перемешали слои почвы.
Старт в науке
Учредителями Конкурса являются Международная ассоциация учёных, преподавателей и специалистов – Российская Академия Естествознания, редакция научного журнала «Международный школьный научный вестник», редакция журнала «Старт в науке».