Краски осени: почему меняется цвет листьев?

Осень характеризуется быстрыми темпами сезонных процессов, для нее характерна большая скорость изменения внешнего облика ландшафтов. Существует значительный промежуток времени на границе лета и осени, когда явления двух сезонов в живой и неживой природе существуют параллельно: продолжаются такие летние процессы, как цветение поздноцветущих видов растений, поспевание семян и плодов, и в то же время появляются и набирают силу типично осенние явления – окрашивание листвы и листопад, отлет птиц и т.д.

Главная примета осени: листья окрашиваются (чаще всего – желтеют) и опадают с листопадных деревьев и кустарников.

Для зоны тайги многие исследователи за начало осени принимают дату начала заметного пожелтения листьев березы.

Изменение окраски листьев – хорошо фиксируемый, яркий, удивительный процесс, описанный во многих классических произведениях и стихах. 

Какими причинами определяется это явление?

Цвет листьев зависит от содержащихся в них пигментов –  красящих веществ в животном или растительном организме, придающих окраску коже, волосам, стеблям и т. п. В зелёной листве доминирует пигмент хлорофилл, в жёлтой – ксантофилл, в оранжевой  – каротин, а в красной – антоциан.

В течение весны и лета дереву необходимо накопить питательные вещества для того, чтобы пережить осень и зиму. Для этого растению необходимо много хлорофилла, который осуществляет процесс фотосинтеза (образования органических веществ из углекислого газа и воды на свету). Для фотосинтеза разных групп веществ (углеводы, белки) хлорофилл поглощает синюю и красную составляющие солнечного спектра, игнорируя зелёную. Летом остальные группы пигментов присутствуют в листе растения в малых количествах, они незаметны, так как замаскированы большим количеством хлорофилла.

Осенью, готовясь к периоду зимнего покоя, растение максимально "выкачивает" из биомассы листьев все потенциально полезные вещества и прекращает синтез хлорофиллов. Их остаточное количество в листе становится столь мало, что уже не может замаскировать присутствие иных пигментов и собственный цвет клеточных стенок (он разнообразен, но типично имеет бурый оттенок). В ответ растение интенсивно забирает магний из листьев, разрушая тем самым зелёный хлорофилл. В итоге становятся видны другие пигменты: жёлтый ксантофилл, оранжевый каротин или красный антоциан. Поэтому увядающий лист приобретает тот цветовой оттенок, который ему обеспечивают оставшиеся в листовой пластинке красители: чем их больше, тем разнообразнее и ярче тона осеннего леса.

Наиболее важным фактором здесь оказывается продолжительность светового дня - именно ее сокращение запускает биохимический процесс подготовки растения к зимнему периоду покоя. Сокращение длины дня обычно сопровождается понижением температуры воздуха.

А вот коричневый цвет опавшая листва приобретает в связи с полным разрушением красящих пигментов. В результате этого процесса становятся видны клеточные стенки листа, которые имеют бурый оттенок.

Для большинства хвойных видов умеренного пояса иголки опадают в разное время, поэтому мы не видим растение полностью жёлтым.

Иногда пожелтение листвы наблюдается в середине лета, если долго стоит жаркая и сухая погода. Оно обусловлено физиологической сухостью и не относится к сезонным явлениям.