Почему листья меняют цвет осенью?

В умеренных и бореальных лесах деревья и кустарники, сбрасывающие листья, называются листопадными растениями; к ним относятся такие группы, как осины, тополя, клены, дубы и др. На другом конце спектра находятся растения, которые не сбрасывают листья — например, сосны, ели, кедры и пихты, которые составляют хвойные или вечнозеленые растения. Оба типа деревьев вырабатывают меньше энергии зимой, но у хвойных есть приспособления, такие как восковое покрытие для минимизации потери воды, которые помогают им сохранять свои иголки круглый год.

Деревья всех видов улавливают сигналы из окружающей среды, которые сообщают им, когда пора начинать готовиться к зиме. В начале осени погодные условия начинают меняться: становится прохладнее — по ночам прохладно, но не морозно - и продолжительность светового дня сокращается. Получая меньше солнечного света, деревья начинают сокращать питание листьев.

К тому времени, когда наступают первые заморозки, деревья уже находятся на пути к спячке.

Хлорофилл является самым распространенным пигментом, который растения используют для сбора солнечной энергии. Светло-зеленые листья выглядят именно так, потому что хлорофилл поглощает красный и синий свет и отражает зеленый, но растения также часто содержат множество вторичных пигментов. Когда хлорофилл в листьях дерева начинает убывать, эти основные пигменты становятся видимыми.

Это то, что мы наблюдаем, когда осень достигает пика.

Красные и фиолетовые оттенки происходят от вторичных пигментов, называемых антоцианами, в то время как каротиноиды и ксантофиллы дают оранжевый и желтый цвета соответственно. В пределах одной группы, такой как клены, у разных видов развился свой собственный набор пигментов. Например, красные клены осенью становятся ярко-алыми, а черные - желтыми.

И хотя эти пигменты делают деревья красивыми, они также служат важной цели. Деревья - это автотрофы, они сами добывают себе пищу посредством фотосинтеза, и листья часто называют "пищевыми фабриками" для дерева". Наличие ряда пигментов, которые могут воздействовать на разные длины волн света, позволяет растениям собирать больше энергии во время фотосинтеза. Инвестировать в такое количество пигментов может быть дорого, поэтому не все деревья придерживаются этой стратегии. Но те, кто это делает, быстро растут.

Но с наступлением зимы листопадные растения в конце концов сбрасывают листья, оставляя после себя маленькие круглые "шрамы от листьев" в том месте, где лист прикрепляется к дереву. Даже в своем обнаженном состоянии деревья по-прежнему оказывают ценные экосистемные услуги. Они блокируют ветер и продолжают обеспечивать ценную среду обитания для птиц, а опавшие листья обеспечивают питательными веществами, попадая в почву.