какое значение имеет листопад для растений
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.
Значение для растения испарения воды листьями. Листопад
Вопрос 1. Какое значение для растения имеет испарение воды листьями?
Испарение, наряду с корневым давлением, способствует передвижению воды в растении. Испарение воды создает силу, под влиянием которой вода поднимается вверх по стеблю. С токами воды передвигаются и минеральные вещества. У видов, интенсивно испаряющих воду, разница между температурой воздуха и температурой листа может достигать 15 o С. Интенсивность испарения регулируется при помощи устьиц. Освещение листа приводит к открыванию устьиц, в темноте они закрыты. Устьица закрываются также днем, в сильную жару. Происходит это следующим образом. Замыкающие клетки устьиц содержат хлоропласты. При освещении листа в них начинается фотосинтез, образуются сахара и осмотическое давление в клетках возрастает. Вследствие усиленного притока воды тургор замыкающих клеток увеличивается, их стенки растягиваются и устьичная щель раскрывается. При отсутствии фотосинтеза (в темноте) и при усиленном испарении воды в жаркий день тургор замыкающих клеток ослабевает и устьица закрываются.
Таким образом, испарение воды растением имеет огромное значение для жизнедеятельности растения. Испарение называется транспирацией. Вода испаряется через всю поверхность тела растения, но особенно интенсивно через устьица в листьях. Значение транспирации: она принимает участие в передвижении воды и растворенных веществ по телу растения; способствует углеводному питанию растений; защищает растения от перегрева.
Вопрос 2. Как влияют на испарение воды растениями условия внешней среды?
Интенсивность испарения зависит от внешних условий среды и состояния устьиц. У некоторых растений устьица открыты только днем, а на ночь закрываются. При недостатке воды устьица таких растений закрываются даже днем, и выделение водяного пара из листьев в воздух прекращается. В благоприятных условиях устьица открываются снова. При разных условиях внешней среды одно и то же растение испаряет разное количество воды. Например, в пасмурную погоду воды испаряется меньше, чем в солнечный день. При сильном сухом ветре испарение идет сильнее, чем в тихую погоду.
Вопрос 3. Каково значение устьиц?
Через устьица происходит газообмен с окружающей средой, а также испарение воды. У растений испарение регулируется открыванием и закрыванием устьиц.
Вопрос 4. Каково значение воды в жизни растений?
Вода необходима для всех жизненно важных процессов, происходящих в организме растений, в том числе для образования органических веществ в процессе фотосинтеза.
Вопрос 5. Каково значение листопада?
Листопад представляет собой адаптацию растений к сезонным изменениям климата, из-за которых происходит уменьшение испарения воды осенью и зимой. С понижением температуры всасывание воды корнями снижается, и поэтому растение может обезводиться и погибнуть. Сбрасывание листвы уменьшает общую площадь поверхности дерева, что предотвращает поломку ветвей при снегопаде. Кроме того, за счет сбрасывания листьев растения освобождаются от вредных и ненужных веществ.
Вопрос 6. Отчего изменяется окраска листьев?
Перед листопадом хлорофилл разрушается, а каротиноиды становятся видимыми. Они придают желтую, оранжевую и красную окраску листьям.
§ 18. Испарение воды растениями. Листопад — Пасечник. 6 класс. Учебник
Вопросы в начале параграфа
1. Какие вещества входят в состав растения?
В состав растения входят жиры, белки, углеводы, а также вода и минеральные вещества.
2. Как растения поглощают влагу?
Вода поглощается растениями корневыми волосками, расположенными в зоне всасывания корня.
3. Какое значение имеет вода для растений?
Вода необходима для обеспечения жизнедеятельности растений:
Вопросы в конце параграфа
1. Какое значение для растения имеет испарение воды листьями?
2. Как влияют на испарение воды растениями условия внешней среды?
3. Какова роль устьиц?
Устьица листа выполняют роль регулирующего устройства интенсивности испарения. Если растению необходимо снизить испарение воды, то устьица закрываются, а если активизировать испарение, то они открываются.
4. В чём состоит значение воды в жизни растений?
5. Каково значение листопада?
Листопад — это защитный механизм растений, позволяющий кардинально снизить расход воды растением и избавиться от ненужных и вредных веществ, которые со временем накапливаются в листьях.
6. Отчего изменяется окраска листьев осенью?
Осень в листьях многих растений разрушается хлорофилл. В результате становятся более заметными отличные от зелёных пигменты в листьях: жёлтые, красные, розовые, коричневые, багряные и т.д. В зависимости от того, каких пигментов в листе остаётся больше, ту окраску и приобретают листья.
Подумайте
При сильном сухом ветре испарение идёт сильнее, чем в тихую погоду. Чем это можно объяснить?
Ветер быстро сдувает молекулы воды с поверхности листа, тем самым устьица быстрее освобождаются и снова выделяют новую порцию влаги. За счёт этого процесс испарения идёт быстрее.
Задания
Проведите опыт, который будет нужен для следующего урока. Поставьте в воду, подкрашенную красными чернилами, молодой побег какого-либо дерева. Через 2—4 суток выньте побег из воды, смойте с него чернила и отрежьте кусочек нижней части. Рассмотрите сначала поперечный срез побега. Что вы видите на срезе? Затем разрежьте вдоль оставшуюся часть побега. Почему появились красные полоски? Окрасившиеся срезы побега принесите на следующий урок.
Поместим растение в стеклянную ёмкость и добавим чернила любого цвета.
Например, можем поместить в емкости с чернилами разного цвета веточки сельдерея …
… или листы пекинской капусты.
После проведения опыта можно увидеть, что древесина окрасилась в цвет чернил. Кроме того, в цвет чернил окрасились и все сосуды растения. Это произошло потому, что подкрашенная вода распространилась по всем частям растения по сосудам и окрасила стенки сосудов в цвет чернил.
Задания для любознательных
Приготовьте спиртовые вытяжки из зелёных и жёлтых листьев.
Для получения вытяжки из листьев надо растереть в ступке 10 грамм листьев, потом добавить в кашицу немного песка. Затем в полученную смесь надо добавить 5 мл ацетона или спирта. После того, как раствор постоит 1 час в тёмном месте его надо отфильтровать. Вытяжка готова.
Вылейте их в чашки Петри. В каждую чашку с вытяжкой поместите по кусочку фильтровальной бумаги, сложенной углом. Через несколько минут на бумаге появятся цветные полосы, соответствующие окраске пигментов, имеющихся в каждой вытяжке. Какие пигменты есть в зелёных и жёлтых листьях? Сделайте вывод.
Весной и летом листья растений содержат большое количество хлорофилла. Поэтому весенние и летние листья растений чаще всего окрашены в зелёный цвет.
Осень. хлорофилл в листьях частично распадается и в листьях начинают проявляться пигменты других цветов: жёлтые, оранжевые, пурпурные, коричневые и т.д. Например, пигмент каротин окрашивает листья в жёлтые цвета, ксантофилл — в оранжевые, антоциан — в красные и пурпурные. Существует и множество других растительных пигментов.
Прокипятите красные листья (свёклы, клёна, капусты краснокочанной) в воде, к полученному раствору по каплям прибавьте слабый раствор уксусной кислоты. Наблюдайте за изменением окраски раствора.
Раствор прокипяченных листьев краснокочанной капусты имеет красно-фиолетовый цвет. Если добавить к нему несколько капель уксусной кислоты, то цвет раствора станет насыщенным красным или розово-красным. Это связано с тем, что в молекулах пигмента произойдет перестройка.
Прибавьте к раствору слабый раствор щёлочи (питьевой соды или аммиака). Как изменилась окраска?
Если в полученный насыщенно красный или розово-красный раствор прокипяченных листьев краснокочанной капусты и уксуса понемногу добавлять слабый раствор щелочи (питьевой соды или аммиака), то оттенок раствора будет последовательно меняться. Сначала оне станет синим, потом зелёным, потом желто-зелёным, а если добавить очень много щёлочи, то раствор приобретёт желтый оттенок.
Сравните с изменением окраски листьев осенью и сделайте вывод.
Осенние листья тоже меняют свою окраску постепенно. Это связано с химическим обменом в листьях в период листопада. Окраска одного и того же растения может быть в разные года различной, поскольку зависит от нескольких факторов: погодных условий, кислотно-щелочной среды, состояния растения и т.д.
Словарик
Испарение — это процесс, в ходе которого из растения удаляются излишки влаги.
Листопад — это биологический процесс, в ходе которого некоторые растения сбрасывают листву.
§ 18. Испарение воды растениями. Листопад — Пасечник. 6 класс. Рабочая тетрадь
75. Какое значение имеет испарение для растений?
Испарение — неотъемлемая часть процессов движения внутри растения воды и растворённых в ней минеральных и органических веществ. Кроме того, при помощи регулирования испарения растения может защитить себя от перегрева или переохлаждения.
76. Ниже указаны условия, которые могут оказывать влияние на испарение воды растениями.
Выпишите цифры, под которыми обозначены условия, способствующие:
1. Пасмурный день
2. Солнечный день
3. Открытое место
4. Лес
5. Тихая погода (без ветра)
6. Ветреная погода
7. Холодная погода
8. Жаркая погода
а) увеличению испарения: 2, 3, 6, 8.
б) сокращению испарения: 1, 4, 5, 7.
77. Рассмотрите рисунок. О чём свидетельствует опыт, изображённый на нём? Почему жидкость в трубке движется в сторону сосуда?
Семена, расположенные в сосуде, дышат и выделяют углекислый газ. При этом щелочь, находящаяся в нижнем сосуде, этот углекислый газ активно поглощает. В результате воздух в сосудах становится разреженным, давление падает и жидкость в трубке начинает двигаться в сторону сосуда.
78. Какое значение имеет листопад в жизни растений?
Листопад помогает растениям защититься от излишнего расхода влаги в зимние месяце, то есть в тот период, когда у корней практически отсутствует возможность всасывать воду из промёрзшей почвы. Также листопад помогает растению избавиться от ненужных и вредных веществ, неизменно накапливающихся в листьях в течении тёплого времени года.
79. Почему вблизи подземных теплотрасс листья на деревьях дольше сохраняют зелёную окраску и опадают позже? Имеет ли это негативные последствия для деревьев?
Почва вблизи теплотрасс нагревается от проходящего по трубам тепла и деревья, ориентируясь на температуру, не начинают сбрасывать листву вовремя, а продолжительное время остаются зелёными. Это может негативно сказаться на здоровье растения, поскольку нарушаются его природные биологические ритмы. Любое вмешательство в законы природы обычно приносит только негативные последствия.
80. Заполните таблицу «Листопадные и вечнозелёные растения».
Название растений
вечнозелёные
81. Почему урожай на полях, защищённых лесополосами, особенно в засушливое лето, получают выше, чем на незащищённых?
82. Почему в некоторые годы листопад можно наблюдать в середине лета?
Такое явление можно наблюдать в двух случаях: либо при очень жаркой, либо при очень холодной погоде наблюдающейся продолжительное время. В первом случае листопад позволяет снизить количество испарения воды из листьев и сохранить живительную влагу. Во втором — растение воспринимает продолжительные холодные погодные условия как наступление осени и начинает сбрасывать листья в качестве подготовки к осеннему периоду.
83. Почему зелёные листья трудно оторвать от стебля, а пожелтевшие опадают даже при несильном порыве ветра?
В зелёных листьях активно проходят процессы фотосинтеза и дыхания. Лист прочно связан с другими частями растения и постоянно обменивается с ними различными веществами. У осенних листьев с потерей хлорофилла все жизненные процессы замирают и связь с другими частями растения становится слабой.
В результате в месте соединения листа со стеблем образуется листовой диск — часть пробкового слоя. После его образования лист легко отрывается даже от порыва ветра. Растение закрывает листовым диском место соединения — появляется листовой след. Весной, под воздействием соков и ферментов листовой след разрушается и на его месте вырастает новый лист или побег.
Какое значение имеет листопад в жизни растений? Большое. Листья сделали свою работу по обеспечению дерева питательными веществами на протяжении всей весны и лета и теперь могут уйти.
Какое значение имеет листопад в жизни растений? Важное. Если листья останутся на деревьях или кустах, то послужат причиной их гибели.
Какое значение имеет листопад в жизни растений? Философское. Листья умирают и освобождают место для новых побегов.
Какое значение имеет листопад в жизни растений? Эстетическое. Падающие листья – самое красивое явление в мире деревьев.
Осень
Листья большинства кустарников и деревьев меняют окраску и опадают. Они словно соперничают в красоте. Но у таких растений, как ольха, молодой тополь, сирень, листья до заморозков окраску не меняют и остаются зелеными. А по первому снегу чернеют.
Некоторые травянистые представители – анютины глазки, дикая редька, пастушья сумка, мятлик однолетний – цветут до глубокой осени.
Периодические явления, такие как цветение или листопад, у растений вызваны сезонными изменениями.
С наступлением осени все живое готовится к зиме. Жизнь растений тоже замирает. Они в зимний период находятся в состоянии покоя – не растут, не питаются, не живут в полной мере, но существуют. А с наступлением весны и началом сокодвижения растения получают новые силы и возрождаются. Пережить длинный период покоя становится возможным благодаря запасам питательных веществ, о которых «позаботились» в том числе и листья. С наступлением холодов они становятся ненужными растениям. Более того, могут стать причиной их гибели.
Листья испаряют влагу летом и могли бы это делать зимой (как сушится белье на морозе). Таким образом, они бы обезводили дерево, и оно было бы обречено. Листопад в жизни растений жизненно необходим. Предохраняя себя от высыхания и гибели, деревья и кустарники сбрасывают отмершие части еще до наступления холодов.
Осенние листья
Перед опаданием они отдают питательные вещества растению. У основания черешка листа образуется пробка, и он отмирает. Затем отделяется от ветки под собственной тяжестью или от порыва ветра. Значение листопада в жизни растений трудно переоценить. Без него погибла бы огромная часть флоры, остались бы только хвойные и тропические экземпляры.
Вечнозеленые растения
Для них характерна неизменная окраска листьев. Это не означает, что они живут вечно. У вечнозеленых культур листопад позволяет растениям постоянно обновляться. Они теряют отмершие части на протяжении всей вегетации, как человек волосы. У вечнозеленых растений старые листья опадают. Более молодые сохраняются в неизменном цвете.
Тропические вечнозеленые растения характеризуются листьями, продолжительность вегетации которых составляет несколько лет или месяцев. Хотя встречаются и экземпляры, на короткое время остающиеся с голыми стволами.
Сколько живут листья
Продолжительность их жизни неодинакова и может составлять от 14 дней до 20 лет. Листья многолетних растений в сравнении с корнем и стеблями живут существенно меньше. Это объясняется тем, что они функционируют очень активно и не имеют возможности обновляться.
У вечнозеленых растений средней полосы России, таких как ель и сосна, хвоинки опадают через 5-7 лет у первой и через 2-4 года у второй.
Продолжительность листопада тоже неодинакова. У березы этот период длится примерно два месяца, а липе достаточно всего двух недель.
Почему листья меняют цвет
О том, что дерево готовится к зиме, становится видно по изменению окраски листьев. Они великолепны в своем увядании – желтые, красные, бурые, оранжевые с различными переходами и оттенками. Становится грустно, когда вся эта красота облетает и покрывает сплошным ковром землю.
Листопад – это биологический процесс, который заложен в жизнедеятельности и развитии растения. Снижается интенсивность всех внутриклеточных процессов (фотосинтез, дыхание), уменьшается содержание питательных веществ (рибонуклеиновой кислоты, азотных и калийных соединений). Гидролиз начинает преобладать над синтезом веществ, клетки накапливают продукты распада (оксалат кальция). Более ценные пластичные и минеральные соединения из листьев уходят в запасники растения.
Большинство кустарников и деревьев становятся осенью багряными и желтыми. Красные оттенки обусловлены накоплением в клетках пигмента антоциана, реагирующего на кислоту и меняющего цвет на пурпурный оттенок. В щелочной среде он стал бы голубовато-синим.
Желтая окраска листьев зависит от пигментов (каротина, ксантофилла) и клеточного сока (флавоны). Вот так, очень прозаично, объясняется красота осеннего леса.
Удобрение
Роль листопада в жизни растений очень существенна. Он защищает корни от вымерзания. Пышная лесная подстилка, благодаря рыхлости и наличию большого количества воздуха, уменьшает теплопроводность грунта и препятствует его глубокому промерзанию в зимний период.
Кроме того, она достаточно влагоемка, что немаловажно для растений. Опавшие листья служат мульчирующим материалом, предохраняют почву от эрозии и препятствуют образованию корки. Перегнившие, они улучшают структуру грунта и привлекают земляных червей.
Опавшие листья являются ценным органическим удобрением с содержанием фосфора, калия, кальция, азотистых веществ и полезных микроэлементов. Таким образом создаются благоприятные условия для растений. В лесах вырастают громадные деревья без внесения каких-либо удобрений.
Опавшие листья в саду
Современный садовод не ценит крестьянский опыт прошлых лет. Он ежегодно сжигает столько удобрений и структурного материала, сколько хватило бы и на компост, и на мульчирование. Одни садоводы не сберегают листья по незнанию, другие боятся распространения инфекций. Но если подойти к этому вопросу разумно, то все их опасения напрасны.
Дело в том, что возбудители болезней погибают при созревании компоста и переработке его дождевыми червями. Следовательно, листья плодовых культур целесообразно закладывать для получения перегноя, а здоровую подушку из-под березы, липы, каштана, клена и др. оставить для мульчирования на следующий летний период.
Укрытие такого рода станет спасением для ценных растений в бесснежные зимы. Например, для земляники, нарциссов, новых посадок.
Весной опавшими сухими листьями можно мульчировать посадки перцев, баклажанов и томатов в теплицах и парниках. Этим культурам требуется сухой воздух и влажная почва. Толстый слой сухих листьев создаст необходимый микроклимат, станет препятствием росту сорняков, и все лето будет радовать осенним пейзажем в отдельно взятой теплице.
Ранний урожай
Ценные свойства листопада можно применять для выращивания ранних урожаев овощей (огурцов, картофеля, капусты, кабачков и проч.) или для ускоренной посадки земляничных кустов, цветов. С осени готовят неглубокие, на штык лопаты, траншеи. Потом заполняют их здоровой опавшей листвой и проливают раствором навозной жижи. Сверху кладут сочные листья капусты, ботву корнеплодов и т. д. В таком виде оставляют траншеи на зиму. Вынутую землю оставляют рядом в виде гребня.
За зиму содержимое траншеи осядет, напитается талой водой и уплотнится. Земля в гребне под ярким солнцем оттает и прогреется быстрее. Как только позволит почва, валик загребают в траншею и высаживают ранние овощи. Можно соорудить небольшой пленочный тоннель над молодыми растениями, чтобы уберечь их от заморозков.