✖


Jump to content

Цвет осенних листьев

(Перенаправлено из Осенней листвы )

японского клена Осенние листья

Осенняя окраска листьев — это явление, которое влияет на обычно зеленые листья многих лиственных деревьев и кустарников , в результате чего они в течение нескольких недель осеннего сезона приобретают различные оттенки желтого, оранжевого, красного, фиолетового и коричневого. [ 1 ] Явление принято называть осенними красками. [ 2 ] или осенняя листва [ 3 ] на британском английском и цветах осени , [ 4 ] осенняя листва или просто листва [ 5 ] на американском английском .

В некоторых районах Канады и США « листопадный » туризм является важным вкладом в экономическую деятельность. Эта туристическая деятельность происходит между началом изменения цвета и началом листопада , обычно примерно с сентября по ноябрь в Северном полушарии и с марта по май в Южном полушарии .

Хлорофилл и зеленый/желтый/оранжевый цвета.

[ редактировать ]
В этом листе жилки все еще зеленые, а другая ткань становится красной. Это создает фрактальный узор.
Североамериканский лист с несколькими цветами на нем.
Поперечное сечение листа, показывающее изменение цвета.

Зеленый лист зеленый из-за присутствия пигмента, известного как хлорофилл , который находится внутри органеллы, называемой хлоропластом . листа в изобилии Когда хлорофилл содержится в клетках , как во время вегетационного периода, зеленый цвет хлорофилла доминирует и маскирует цвета любых других пигментов, которые могут присутствовать в листе. Таким образом, летние листья имеют характерный зеленый цвет. [ 6 ]

Хлорофилл выполняет жизненно важную функцию: он улавливает солнечные лучи и использует полученную энергию для производства пищи для растений – простых сахаров, которые производятся из воды и углекислого газа . Эти сахара являются основой питания растений – единственным источником углеводов, необходимых для роста и развития. В процессе производства продуктов питания хлорофиллы разрушаются и поэтому постоянно «израсходуются». Однако в течение вегетационного периода растение пополняет запасы хлорофилла, поэтому его запас остается высоким, а листья остаются зелеными.

В конце лета, когда световой день сокращается, а температура снижается, вены , по которым жидкость поступает в лист и выходит из него, постепенно закрываются, поскольку слой особых пробковых у основания каждого листа образуется клеток. По мере развития пробкового слоя поступление воды и минералов в лист снижается, сначала медленно, а затем быстрее. За это время количество хлорофилла в листе начинает уменьшаться. Часто вены остаются зелеными после того, как ткани между ними почти полностью изменили цвет.

Хлорофилл расположен в тилакоидной мембране хлоропласта и состоит из апопротеина и нескольких лигандов , наиболее важными из которых являются хлорофиллы а и b. Осенью этот комплекс разрушается. Считается, что в первую очередь происходит деградация хлорофилла. Исследования показывают, что начало деградации хлорофилла катализируется редуктазой хлорофилла b, которая восстанавливает хлорофилл b до 7-гидроксиметилхлорофилла а, который затем восстанавливается до хлорофилла а. [ 7 ] Считается, что это дестабилизирует комплекс, и в этот момент происходит распад апопротеина. Важным ферментом расщепления апопротеина является FtsH6, который принадлежит к семейству протеаз FtsH . [ 8 ]

Хлорофиллы распадаются на бесцветные тетрапирролы, известные как нефлуоресцентные катаболиты хлорофилла. [ 9 ] По мере распада хлорофиллов скрытые пигменты желтых ксантофиллов и оранжевого бета-каротина обнаруживаются .

Пигменты, которые способствуют образованию других цветов.

[ редактировать ]
Осенние краски в парке Калеванпуйсто в Пори , Финляндия.

Каротиноиды

[ редактировать ]

Каротиноиды присутствуют в листьях круглый год, но их оранжево-желтый цвет обычно маскируется зеленым хлорофиллом. [ 6 ] С приближением осени определенные воздействия как внутри, так и снаружи растения приводят к тому, что хлорофиллы заменяются медленнее, чем они расходуются. В этот период, когда общий запас хлорофиллов постепенно сокращается, «маскирующий» эффект медленно угасает. Затем начинают проявляться другие пигменты, присутствующие (наряду с хлорофиллами) в клетках листа. [ 6 ] Это каротиноиды, обеспечивающие желтую, коричневую, оранжевую окраску и множество промежуточных оттенков.

Каротиноиды встречаются вместе с пигментами хлорофилла в крошечных структурах, называемых пластидами , внутри клеток листьев. Иногда их так много в листе, что они придают растению желто-зеленый цвет даже летом. Однако обычно они впервые становятся заметными осенью, когда листья начинают терять хлорофилл.

Каротиноиды распространены во многих живых существах, придавая характерный цвет моркови , кукурузе , канареечным растениям и нарциссам , а также яичным желткам , брюкве , лютикам и бананам .

Их блестящие желтые и оранжевые оттенки окрашивают листья таких лиственных пород, как гикори , ясень , клен , желтый тополь , осина , береза , черешня , платан , тополь , сассафрас и ольха . Каротиноиды являются доминирующим пигментом в окраске около 15–30% древесных пород. [ 6 ]

Антоцианы

[ редактировать ]
Основная статья: Антоцианин

Красные, пурпурные и их смешанные сочетания, украшающие осеннюю листву, происходят от другой группы пигментов в клетках, называемых антоцианами . В отличие от каротиноидов, эти пигменты не присутствуют в листе на протяжении всего вегетационного периода, но активно вырабатываются к концу лета. [ 6 ] Они развиваются в конце лета в соке клеток листа, и это развитие является результатом сложного взаимодействия многих влияний как внутри, так и вне растения. Их образование зависит от распада сахаров при наличии яркого света, так как уровень фосфатов в листе снижается. [ 10 ]

Осенняя листва в Голубых горах , Австралия , апрель 2022 года.

В летний вегетационный период содержание фосфатов находится на высоком уровне. Он играет жизненно важную роль в расщеплении сахаров, вырабатываемых хлорофиллом, но осенью фосфат вместе с другими химическими веществами и питательными веществами выходит из листа в стебель растения . Когда это происходит, процесс расщепления сахара меняется, что приводит к образованию антоциановых пигментов. Чем ярче свет в этот период, тем больше антоцианов вырабатывается и тем ярче цветопередача. Когда осенние дни яркие и прохладные, а ночи прохладные, но не морозные, обычно появляются самые яркие окраски.

Антоцианы временно окрашивают края некоторых очень молодых листьев, когда они раскрываются из почек ранней весной. Они также придают знакомый цвет таким распространенным фруктам, как клюква , красные яблоки , черника , вишня , клубника и слива .

Антоцианы присутствуют примерно в 10% видов деревьев в регионах с умеренным климатом, хотя в некоторых районах, особенно на севере Новой Англии, до 70% видов деревьев могут производить этот пигмент. [ 6 ] В осенних лесах они ярко проявляются в кленах , дубах , кислом дереве , сладкой смоле , кизиле , тупело , вишневых деревьях и хурме . Эти же пигменты часто сочетаются с цветами каротиноидов, создавая более глубокие оранжевые, огненно-красные и бронзовые оттенки, типичные для многих пород древесины.

Функция осенних цветов

[ редактировать ]

Традиционно считалось, что лиственные растения сбрасывают листья осенью главным образом потому, что высокие затраты на их содержание перевешивают выгоды от фотосинтеза в зимний период низкой освещенности и низких температур. [ 11 ] Во многих случаях это оказалось слишком упрощенным подходом: к числу других факторов относятся хищничество насекомых, [ 12 ] потеря воды и ущерб от сильного ветра или снегопада.

Антоцианы, ответственные за красно-фиолетовую окраску, активно вырабатываются осенью, но не участвуют в опадении листьев. Был предложен ряд гипотез о роли образования пигментов в листопаде, которые обычно делятся на две категории: взаимодействие с животными и защита от небиологических факторов. [ 6 ]

Фотозащита

[ редактировать ]

Согласно теории фотозащиты, антоцианы защищают лист от вредного воздействия света при низких температурах. [ 13 ] [ 14 ] Листья вот-вот опадут, поэтому защита не имеет для дерева особого значения. Однако фотоокисление и фотоингибирование, особенно при низких температурах, делают процесс реабсорбции питательных веществ менее эффективным. Согласно теории фотозащиты, защищая лист антоцианами, дереву удается более эффективно реабсорбировать питательные вещества (особенно азот).

Коэволюция

[ редактировать ]
Пик осенней листвы в США

Согласно теории коэволюции , [ 15 ] цвета являются предупреждающими сигналами для насекомых, таких как тля, которые используют деревья в качестве хозяев на зиму. Если цвета связаны с уровнем химической защиты от насекомых, то насекомые будут избегать красных листьев и повысят свою приспособленность; в то же время деревья с красными листьями имеют преимущество, поскольку снижают паразитарную нагрузку. Это было показано на примере яблонь , у некоторых одомашненных сортов яблонь, в отличие от диких , осенью отсутствуют красные листья. Большая доля тлей, избегающих яблонь с красными листьями, успевает расти и развиваться, по сравнению с теми, которые этого не делают. [ 16 ] Более того, существует компромисс между размером плодов, цветом листьев и устойчивостью к тле, поскольку сорта с красными листьями имеют более мелкие плоды, что позволяет предположить, что затраты на производство красных листьев связаны с большей необходимостью снижения заражения тлей. [ 16 ]

Подобно деревьям с красными листьями, обеспечивающим меньшую выживаемость тли , виды деревьев с яркими листьями имеют тенденцию отбирать более специализированных тлей-вредителей, чем деревья без ярких листьев (осенние цвета полезны только для тех видов, которые осенью развиваются одновременно с насекомыми-вредителями). [ 17 ] Одно исследование показало, что имитация травоядных насекомых (повреждения, поедающие листья) на кленах проявляет красную окраску раньше, чем деревья, которые не были повреждены. [ 18 ]

Теория коэволюции осенних цветов была предложена У. Д. Гамильтоном в 2001 году как пример эволюционной теории передачи сигналов . [ 17 ] [ а ] В отношении биологических сигналов, таких как красные листья, утверждается, что, поскольку их производство дорогостоящее, они обычно честны, поэтому сигнализируют об истинном качестве сигнализатора, а люди низкого качества не могут их подделать и обмануть. Осенние цвета были бы сигналом, если бы их производство было дорогостоящим или их невозможно было бы подделать (например, если бы осенние пигменты производились тем же биохимическим путем, который обеспечивает химическую защиту от насекомых). [ нужна ссылка ]

Изменение цвета листьев перед осенью также рассматривается как адаптация, которая может помочь подорвать маскировку травоядных животных. [ 19 ]

См. Также: Защита лиственных и растений от травоядных.

Многие растения с ягодами привлекают птиц особенно заметным цветом ягод и/или листьев, особенно ярко-красным. Птицы получают пищу, а с кустарника, виноградной лозы или, как правило, небольшого дерева непереваренные семена уносятся и оседают вместе с птичьим пометом. Ядовитый плющ особенно примечателен тем, что его ярко-красная листва привлекает птиц своими не совсем белыми семенами (которые съедобны для птиц, но не для большинства млекопитающих).

Аллелопатия

[ редактировать ]

Ярко-красный осенний цвет некоторых видов клена создается процессами, отличными от процессов распада хлорофилла. Когда дерево изо всех сил пытается справиться с энергетическими потребностями меняющегося и сложного сезона, кленовые деревья участвуют в дополнительных метаболических затратах на создание антоцианов. Было обнаружено, что эти антоцианы, создающие визуальные красные оттенки, способствуют межвидовой конкуренции, замедляя рост близлежащих саженцев ( аллелопатия ). [ 20 ]

Туризм

[ редактировать ]
См. Также: Подглядывание листьев
Осень в Канберре, Австралия

Хотя некоторая осенняя окраска встречается везде, где встречаются лиственные деревья, наиболее яркая осенняя листва встречается в северном полушарии, включая большую часть южной материковой Канады , некоторые районы северной части США , Северной и Западной Европы , Северной Италии , Кавказского региона. России Китая вблизи Черного моря и Восточной Азии большую часть северного и восточного и , а также Корею ( включая Японию ). [ 21 ] [ 22 ]

Гарвардский двор, показывающий цвет осенних листьев

В южном полушарии красочную осеннюю листву можно наблюдать в южной и центральной Аргентине , южных и юго-восточных регионах Бразилии , восточной и юго-восточной Австралии (включая Южную Австралию и Тасманию ) и на большей части территории Новой Зеландии , особенно на Южном острове . [ 23 ]

Влияние климата

[ редактировать ]

По сравнению с Западной Европой (исключая Южную Европу), Северная Америка дает гораздо больше видов деревьев (более 800 видов и около 70 дубов по сравнению с 51 и тремя соответственно в Западной Европе). [ 24 ] что добавляет зрелищу еще много разных красок. Основная причина заключается в различном воздействии ледниковых периодов : хотя в Северной Америке виды были защищены в более южных регионах, расположенных вдоль гор, простирающихся с севера на юг, в большей части Европы этого не произошло. [ 25 ]

Глобальное потепление и повышение уровня углекислого газа в атмосфере могут отложить в будущем обычное осеннее зрелище изменения цвета и опадания листьев в северных лиственных лесах и повысить продуктивность лесов. [ 26 ] В частности, более высокие осенние температуры на северо-востоке США задерживают изменение цвета. [ 27 ] Эксперименты с тополями показали, что они дольше остаются зелеными при более высоком уровне CO2 , независимо от изменений температуры. [ 26 ] Однако двухлетние эксперименты были слишком короткими, чтобы показать, как со временем могут пострадать зрелые леса. за 150 лет Другие исследования с использованием образцов гербария выявили задержку наступления осени более чем на месяц с 19-го века и обнаружили, что стресс от насекомых , вирусов и засухи также может влиять на время осенней окраски кленовых деревьев. [ 27 ] [ 28 ] Кроме того, другие факторы, такие как повышение уровня озона вблизи земли ( загрязнение тропосферного озона ), могут свести на нет благотворное воздействие повышенного содержания углекислого газа. [ 29 ]

Ссылки

[ редактировать ]

Общественное достояние В этой статье использованы общедоступные материалы Лесной службы Министерства сельского хозяйства США.

  1. ^ «Наука о цвете осенних листьев» . usna.usda.gov . Национальный дендрарий США . 6 октября 2011 года. Архивировано из оригинала 11 января 2018 года . Проверено 18 июня 2015 г.
  2. ^ Уэйд, Пол; Арнольд, Кэти (16 сентября 2014 г.). «Новая Англия осенью: путешествие на всю жизнь — Телеграф» . Телеграф.co.uk . «Дейли телеграф» . Проверено 18 июня 2015 г.
  3. ^ «BBC - Садоводство - Как быть садовником - Год садоводства - Осенняя тема» . bbc.co.uk. ​ Би-би-си . 17 сентября 2014 года . Проверено 18 июня 2015 г.
  4. ^ «Лесная служба США – Забота о земле и служение людям» . fs.fed.us. ​ Лесная служба США . 2014 . Проверено 18 июня 2015 г.
  5. ^ «MaineFoliage.com — официальный сайт осенней листвы штата Мэн» . MaineFoliage.com . 2013 . Проверено 18 июня 2015 г.
  6. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г Арчетти, Марко; Деринг, Томас Ф.; Хаген, Снорре Б.; Хьюз, Николь М.; Кожа, Саймон Р.; Ли, Дэвид В.; Лев-Ядун, Симха; Манетас, Яннис; Огам, Хелен Дж. (2011). «Разгадка эволюции осенних цветов: междисциплинарный подход». Тенденции в экологии и эволюции . 24 (3): 166–73. дои : 10.1016/j.tree.2008.10.006 . ПМИД   19178979 .
  7. ^ Хори, Ю.; Ито, Х.; Кусаба, М.; Танака, Р.; Танака, А. (2009). «Участие хлорофилл b-редуктазы в начальном этапе деградации светособирающих хлорофилл a/b-белковых комплексов у Arabidopsis» . Журнал биологической химии . 284 (26): 17449–56. дои : 10.1074/jbc.M109.008912 . ПМК   2719385 . ПМИД   19403948 .
  8. ^ Зелиско, А.; Гарсия-Лоренцо, М.; Джековский, Г.; Янссон, С.; Фанк, К. (2005). «AtFtsH6 участвует в деградации светособирающего комплекса II во время акклиматизации и старения при сильном освещении» . Труды Национальной академии наук . 102 (38): 13699–704. Бибкод : 2005PNAS..10213699Z . дои : 10.1073/pnas.0503472102 . ПМЦ   1224624 . ПМИД   16157880 .
  9. ^ Хортенштейнер, С. (2006). «Деградация хлорофилла во время старения». Ежегодный обзор биологии растений . 57 : 55–77. doi : 10.1146/annurev.arplant.57.032905.105212 . ПМИД   16669755 .
  10. ^ Дэвис, Кевин М. (2004). Растительные пигменты и манипуляции с ними . Уайли-Блэквелл . п. 6. ISBN  978-1-4051-1737-1 .
  11. ^ Томас, Х; Стоддарт, Дж. Л. (1980). «Старение листьев». Ежегодный обзор физиологии растений . 31 : 83–111. дои : 10.1146/annurev.pp.31.060180.000503 .
  12. ^ Лабандейра, CC; Дилчер, Д.Л.; Дэвис, доктор медицинских наук; Вагнер, Д.Л. (1994). «Девяносто семь миллионов лет ассоциации покрытосеменных растений и насекомых: палеобиологическое понимание значения коэволюции» . Труды Национальной академии наук . 91 (25): 12278–82. Бибкод : 1994PNAS...9112278L . дои : 10.1073/pnas.91.25.12278 . ПМК   45420 . ПМИД   11607501 .
  13. ^ Ли, Дэвид; Гулд, Кевин (2002). «Почему листья краснеют». Американский учёный . 90 (6): 524–531. Бибкод : 2002AmSci..90..524L . дои : 10.1511/2002.6.524 . S2CID   209833569 .
  14. ^ Ли, Д; Гулд, К. (2002). «Антоцианы в листьях и других вегетативных органах: введение». Достижения в ботанических исследованиях . 37 : 1–16. дои : 10.1016/S0065-2296(02)37040-X . ISBN  978-0-12-005937-9 .
  15. ^ Арчетти, М; Браун, СП (июнь 2004 г.). «Теория коэволюции осенних красок» . Учеб. Биол. Наука . 271 (1545): 1219–23. дои : 10.1098/rspb.2004.2728 . ПМК   1691721 . ПМИД   15306345 .
  16. ^ Перейти обратно: а б Арчетти, М. (2009). «Свидетельства одомашнивания яблока для сохранения осенних цветов путем коэволюции» . Труды Королевского общества B: Биологические науки . 276 (1667): 2575–80. дои : 10.1098/rspb.2009.0355 . ПМЦ   2684696 . ПМИД   19369261 .
  17. ^ Перейти обратно: а б Гамильтон, штат Вашингтон; Браун, СП (2001). «Осенние цвета деревьев как сигнал гандикапа» . Труды Королевского общества B: Биологические науки . 268 (1475): 1489–93. дои : 10.1098/rspb.2001.1672 . ПМЦ   1088768 . ПМИД   11454293 .
  18. ^ Форкнер, Ребекка Э. (1 мая 2014 г.). «Имитация травоядных животных улучшает осеннюю фенологию Acer rubrum». Международный журнал биометеорологии . 58 (4): 499–507. Бибкод : 2014IJBm...58..499F . дои : 10.1007/s00484-013-0701-8 . ПМИД   23832182 . S2CID   24879283 .
  19. ^ Лев-Ядун, Симха; Дафна, Амос; Флейшман, Моше А.; Инбар, Моше; Исаак, Идо; Кацир, Гади; Нееман, Гиди (2004). «Окраска растений подрывает маскировку травоядных насекомых». Биоэссе . 26 (10): 1126–30. дои : 10.1002/bies.20112 . ПМИД   15382135 .
  20. ^ (Фрей и Элдридж, 2005) [ нужна ссылка ]
  21. ^ «Предупреждение о вредителях» . Государственный университет Южной Дакоты. 30 августа 1998 года. Архивировано из оригинала 20 октября 2006 года . Проверено 28 ноября 2006 г.
  22. ^ Альтман, Дэниел (8 ноября 2006 г.). «Осенняя листва поджигает Японию» . Тайбэй Таймс . Проверено 28 ноября 2006 г.
  23. ^ Хатчинсон, Кэрри (2 марта 2019 г.). «5 лучших мест в Австралии, где можно увидеть осенние краски» . Кантас . Проверено 22 июля 2019 г.
  24. ^ Хайнц Элленберг , Х. Элленберг: Растительность Центральной Европы с Альпами: в экологической, динамической и исторической перспективе, UTB, Штутгарт; 5-е издание, на немецком языке, ISBN   3-8252-8104-3 , 1996 г. [ нужна страница ]
  25. ^ «Ботаника онлайн: Растительные сообщества - широколиственные и смешанные лиственные леса» (на немецком языке). Биологический сервер Гамбургского университета. Архивировано из оригинала 6 октября 2014 года . Проверено 29 июля 2020 г.
  26. ^ Перейти обратно: а б Тейлор, Гейл; Таллис, Мэтью Дж.; Джардина, Кристиан П.; Перси, Кевин Э.; Миглиетта, Франко; Гупта, Пуджа С.; Джоли, Бениамино; Кальфапьетра, Карло; Гилен, Биргит (2007). «Будущий атмосферный CO2 приведет к задержке осеннего старения». Биология глобальных изменений . 14 (2): 264–75. Бибкод : 2008GCBio..14..264T . CiteSeerX   10.1.1.384.1142 . дои : 10.1111/j.1365-2486.2007.01473.x . S2CID   86176515 .
  27. ^ Перейти обратно: а б Гиббенс, Сара (24 ноября 2021 г.). «Осенняя листва была нарушена изменением климата. Возможно, это новая норма» . Среда . Нэшнл Географик. Архивировано из оригинала 24 ноября 2021 года.
  28. ^ Гарретсон, Алексис; Форкнер, Ребекка Э. (2021). «Гербарии показывают увеличение травоядности и патогенности, а также сдвиги в старении кленов на северо-востоке США за 150 лет» . Границы лесов и глобальные изменения . 4 : 185. Бибкод : 2021FrFGC...4.4763G . дои : 10.3389/ffgc.2021.664763 .
  29. ^ «Леса могут выиграть, если осень наступит поздно» . Новости . Проверено 17 августа 2008 г.

Примечания

[ редактировать ]
  1. ↑ Гамильтон умер в 2000 году. Статья была представлена ​​соавтором С. П. Брауном в декабре того же года и опубликована в 2001 году.

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
[ редактировать ]
Викискладе есть медиафайлы по теме «Осенние листья» .
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Autumn_leaf_color&oldid=1220378531"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 788f26f2c1df9a64329237215bd1f484__1713864960
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/78/84/788f26f2c1df9a64329237215bd1f484.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Autumn leaf color - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)