За зеленый цвет, который преобладает в растениях весной и летом, отвечает хлорофилл — пигмент, содержащийся в хлоропластах. С его помощью происходит фотосинтез. Если посмотреть на уравнение фотосинтеза, то можно увидеть, что углекислый газ поглощается, откладываются сахара в форме древесины и крахмала и параллельно выделяется кислород. Чем больше растение накопило биомассы в форме углеводов, тем больше оно выделило кислорода за сезон.
Рекомендуем по этой теме:
4760
Пластиды

Когда приходит осень, растения стараются изъять из листьев все доступные питательные вещества. Это в первую очередь белки, углеводы, липиды. И эти вещества превращаются во что-то растворимое и переносятся дальше в стебель, корень, хранятся в течение зимы. Соответственно, в листьях разрушается хлорофилл, придающий листьям зеленую окраску. Становятся видны другие группы пигментов, которые были замаскированы зеленой окраской хлорофилла. Каротиноиды отвечают за желтый цвет, а водорастворимые антоцианы — за красный. Они не разрушаются.

Количество определенных пигментов в листьях зависит от вида и даже сорта деревьев. Это может быть индивидуальной особенностью растений: какое-то краснеет сильно, какое-то — слабо, а какое-то не краснеет совсем. Для наших среднеевропейских берез процесс накопления антоцианов не характерен, поэтому их листья чисто желтого цвета. В Японии есть сорта кленов с необычайно ярко-красной или, наоборот, желтой окраской листьев.

У каротиноидов есть важная функция: они участвуют в фотосинтезе. И если бы растение умело использовать их повторно, оно бы их тоже забрало и отправило в запас. Но поскольку нет способа, который позволяет перенести каротиноиды в корень, а потом повторно их использовать, они просто остаются в листьях.

С антоцианами все сложнее: у них много разнообразных функций. Одна из них — экологическая функция взаимодействия с другими живыми существами. Были поставлены эксперименты, когда тлям предлагали красные и желтые листья, чтобы они отложили на них яйца для зимовки. И оказалось, что тли выбирают желтые листья, а красные им не нравятся. По-видимому, это связано с тем, что антоцианы — это фенольные соединения, вместе с ними это же растение может синтезировать другие, более ядовитые вещества. Когда тля видит, что растение окрашено в красный цвет, она инстинктивно опасается, что это растение ядовито, и предпочитает лететь на желтые листья.

Есть интересное наблюдение: в Европе красная окраска при листопаде редка, а вот если вы поедете куда-нибудь на Дальний Восток, то вы увидите много деревьев с ярко-красной листвой. Во время ледникового периода растения Европы спасались где-то в области Средиземноморья к югу от Альп — гор, идущих параллельно широте. Вредители не успели перекочевать вслед за растениями и очень сильно от них отстали. Поэтому растения, «вырвавшись на свободу», перестали их бояться и накапливать антоцианы, и осень стала золотой. А на Дальнем Востоке горы расположены вдоль меридианов, поэтому ледник постепенно наступал и постепенно же отступал. Поэтому растения сначала отступали с вредителями, а потом заселялись обратно. И они были вынуждены все время предупреждать насекомых о том, что у них хороший фенольный метаболизм и что могут синтезироваться какие-то ядовитые вещества. Это же касается американских лесов: там горы также расположены в меридиональном направлении, и там тоже очень красочная, яркая осень с красными тонами.

Накопление антоцианов — один из признаков стресса. Даже те листья, которые не собираются желтеть, могут накапливать заметное количество антоцианов в стрессовых условиях. Это может быть засуха, недостаток минерального питания, избыток света, заморозки. Чем ярче светит солнце и суше осень, тем ярче будут красные краски. Хвойные деревья тоже меняют окраску — мы просто этого не видим. У них не разрушается хлорофилл, но холодной зимой листья немного бронзовеют: на зеленый цвет накладывается небольшое количество красного пигмента. Это характерно для туи и можжевельника. Воздух вокруг хвойных деревьев душистый из-за летучих изопреноидов, обладающих фитонцидным эффектом.

Рекомендуем по этой теме:
4350
Плоды тропических растений

Конечно, из-за того, что деревья сбрасывают листья, которые затем перегнивают на земле, зимой выработка кислорода уменьшается, но мы этого не чувствуем. Первая причина — подвижность атмосферы. Кислород поступает к нам из тропических областей. Вторая — наша способность адаптироваться к разным концентрациям кислорода. Если количество кислорода в воздухе изменяется постепенно, мы успеваем адаптироваться и не чувствуем, что содержание кислорода изменилось. Но если резко подняться в горы, то будет заметно, что давление и концентрация кислорода изменились.