Старт в науке. Почему осенью опадают листья

Листопад принадлежит к числу наиболее характерных явлений осенней природы. Он ярче всего выражает сезонную периодичность в развитии растительного мира наших широт. Каждый год повторяется он, радуя вначале наш глаз бесчисленным количеством тонов и красок, в которые наряжается лес, а затем наводя невольную грусть унылым видом обнажившихся деревьев и меланхолическим шорохом опавшей листвы. Осень издавна считается скучной порой, мертвым сезоном в природе. Поэты сравнивают ее со старостью, грустят об ее приближении. Для натуралиста осень — интереснейшее время в году, пора интенсивных исследований и наблюдений, когда ярче всего выявляются многочисленные приспособления животного и растительного мира к условиям неблагоприятного сезона. В это время многое удается подметить в природе, объяснить многое непонятное. Многие проявления весенней природы без соответствующих осенних наблюдений будут казаться нам загадочными. Весна и осень неразрывно связаны между собою — это отдельные стадии единого жизненного цикла природы наших умеренных широт.

Листопад или сезонная смена листьев - это биологический процесс для растений, в ходе которого они сбрасывают листву с ветвей, чтобы не погибнуть в холодный период года, а также засуху.

Сбрасывание листвы кустами и деревьями является естественным процессом. Важен он как для самих растений, так и для почвы, в которой они произрастают.

Сезонная смена листьев растений

Листопад для деревьев является логичным завершением цикла сезонного роста и способом успешно пережить зиму. В регионах с умеренным климатом она морозная. Верхний слой почвы и скопившаяся влага промерзают. Как следствие, растение не может собрать корневой системой достаточное количество воды. Если бы листья оставались на ветвях, с их поверхности влага продолжала бы испаряться, пусть и не так интенсивно из-за низких температур, кустарники и деревья засохли бы.

В зимний период выпадает большое количество осадков в виде снега. Последний налипает на ветки. При условии наличия листьев, масса налипшего снега была бы существенно больше, ветви деревьев и кустов обламывались бы под непривычной тяжестью.

Опавшие с деревьев и кустов листья, а также хвоя, образуют растительный покров у корневой системы деревьев, который является естественной защитой от зимних морозов. Ближе к весне при постепенном оттаивании почвы и с выпадением осадков в виде дождей, вся опавшая листва перегнивает, выступая удобрением для грунта и источником питательных веществ для растений.

В регионах с субтропическим климатом листопад является свидетельством засухи. Деревья сбрасывают листву, ввиду нехватки воды. Нередко это происходит летом, в июле-августе.

Процесс смены листьев растений и деревьев

Лиственные кустарники и деревья листву сбрасывают в осенний период. Это зависит не столько от календаря, сколько от изменения светового дня и температуры воздуха. Для растений осень наступает при установлении температуры от 15 градусов тепла и ниже.

Перед сбрасыванием листвы растения накапливают минеральные и полезные вещества в стволе и ветвях, забирая все от листьев. Необходимость в фотосинтезе отпадает, и листва меняет цвет. Циркуляция сока по ветвям замедляется, не получающие питания листья начинают опадать.

У хвойных деревьев также происходит смена иголок. Из-за малой площади испарения влаги с них, а также особого воскового покрытия, которое дополнительно замедляет этот процесс, у растений нет необходимости в сбрасывании иголок одномоментно. Процесс этот происходит постепенно и незаметно для человеческого глаза.

Комнатные растения, в большинстве своем, не сбрасывают листья. Характерно это для кустарников и быстрорастущих видов, но происходит постепенно и на внешний вид растений не влияет.

Если растение комнатное сбросило листву - были нарушены условия его выращивания: не соблюден режим полива, установка в темном месте, либо, наоборот, под прямыми солнечными лучами и т.д.

Листопад у разных деревьев

(Рисунок-задание: К какому дереву принадлежит лист? )

Период начала-окончания листопада растений в разных регионах отличается, что зависит от климатических особенностей. Но закономерность в порядке сбрасывания листвы разными видами деревьев и кустарников имеется.

Первыми листву начинают терять береза и липа. В Забайкалье к первым числам октября деревья полностью стоят голые.

Следующими на очереди идут тополь, дуб, клен. В среднем, этот процесс начинается с середины сентября и к 10 числам октября деревья также полностью сбрасывают листву. Среди лиственных деревьев самой последней расстается с листвой яблоня. Бывает, что при наступлении морозов редкие листья все еще остаются на ветвях.

Последней из всех лиственных растений опадает рябина. Имеется даже народная примета, согласно которой ожидать морозов следует через несколько дней после опадания основной части листвы.

В наших краях многие деревья сбрасывают листву, и это обычный процесс, происходящий осенью, перед наступлением зимних холодов и морозов. Листопад происходит не только в условиях умеренных широт, но и в тропических. Там опадание листьев не так заметно, поскольку все виды деревьев сбрасывают их в различные периоды времени, а покой длится всего несколько дней. Сам по себе процесс листопада зависит не только от внешних, но и от внутренних факторов.

Особенности листопада

Листопад представляет собой явление, когда листья отделяются от веток кустарников и деревьев, и происходит он раз в год. На самом деле опадение листьев характерно для всех видов деревьев, даже тех, которые считаются вечнозелеными. Дело в том, что у них этот процесс происходит постепенно, занимает продолжительное время, поэтому практически не заметен для людей.

Основные причины листопада:

подготовка растений к засушливому или холодному сезону;
климатические и сезонные изменения;
заболевание растения;
поражение дерева насекомыми;
влияние химикатов;
загрязнение окружающей среды.

Когда приближается в одних частях планеты холодный сезон, а в других засушливый, то в грунте количество воды становится недостаточным, поэтому листья опадают, чтобы не засохнуть. Тот минимум влаги, который остается в почве, используется для питания корня, ствола и других органов растения.

Деревья, сбросив листву, избавляются от вредных веществ, которые накопились в листовой пластине. Кроме того, растения умеренных широт сбрасывают листья именно осенью, готовясь к периоду покоя, потому что в ином случае снег накапливался бы на листьях, и под весом осадков деревья гнулись бы к земле, а некоторые из них погибли бы.

Опавшие листья

Сначала листья на деревьях меняют окрас. Именно осенью мы наблюдаем всю палитру листьев: от желтых и багровых до темно-коричневых оттенков. Это происходит, потому что замедляется процесс поступления полезных веществ в листьях, а потом полностью прекращается. В опавшей листве содержатся углеводы, которые вырабатываются, когда лист осуществляет поглощение СО2, азот и некоторые минеральные вещества. Их избыток может вредить растению, поэтому, когда листья опадают, в организм дерева не поступают вредные вещества.

Специалисты уверяю, что опавшие листья запрещается сжигать, так как во время этого процесса в атмосферу попадает ряд веществ, загрязняющих воздух:

сернистый ангидрид;
окись углерода;
азот;
углеводород;
сажа.

Все это загрязняет окружающую среду. Само значение листопада для экологии играет большую роль. Опавшие листья являются богатым органическим удобрением, насыщают почву полезными веществами. Также лиственный покров защищает почву от низких температур, а для некоторых животных и насекомых листья – это богатый источник питания, поэтому опавшие листья – это неотъемлемая часть любой экосистемы.

Саша К. (Белогорск)

В какой период начинается и заканчивается листопад у липы и березы?

С наступлением сентября деревья понемногу начинают сменять летний изумрудно-зеленый окрас листьев на осенний желтый. Пройдет еще немного времени и вся золотая листва хлынет на землю. Наблюдая за природой, люди часто задаются вопросом – а когда заканчивается листопад у березы, липы, кленов и других любимых желтеющих деревьев? Попробуем ответить на этот вопрос.

Когда желтеют листья

Листва начинает изменять цвет задолго до первых морозов. Как правило, это происходит в конце августа, когда день уже заметно сократился и немного похолодало, и длится на протяжении 14-20 дней. Вначале на ветвях виднеются лишь единичные серо-желтые участки, но день за днем их становится все больше.

Осенняя береза

К середине сентября листья березы становятся охристо-золотыми и постепенно начинают опадать. Не менее прекрасны в это время ветви клена. Кроны дерева покрывает листва желтых, кирпично-красных, красных и даже пурпурных оттенков. Заметно выделяется листва липы, которая лишь наполовину пожелтела.

Начало листопада

У многих деревьев листопад проходит неравномерно, то есть бывает в разное время. Например, после первого сильного заморозка начинается листопад у липы и кленов. Береза же к этому времени уже сбросила большую часть листьев. Листопад у нее начинается в первой декаде сентября и длится 15-20 дней.

Важно! Начало листопада зависит от погоды. Сухая солнечная погодка и безветренные деньки задерживают золотое убранство деревьев.

Особенно обильным листопад бывает после третьего заморозка. Листья падают на землю очень густо, образуя толстую подстилку на земле. Береза роняет осенью около 30 кг листьев. У взрослой липы и клена это количество достигает 40-50 кг.

Конец листопада

Окончание листопада, как правило, сопровождается значительным похолоданием, ухудшением погодных условий, частыми дождями и сильными порывами ветра. К 7-10 октября липы и березы теряют последние желтые листочки. Клены же оголяются намного позже, лишь к 20 октября. Единичные листики могут удерживаться на ветвях до середины ноября, напоминая прохожим о прошедшей золотой поре года.

Осенний клен

Наблюдения за природой во время листопада

Период активного листопада сопровождается значительным похолоданием и приходом ночных заморозков. Летние белые облака заменяет сплошная серая пелена. Утром часто бывает туман. В небо устремляются первые стайки перелетных птиц.

Окончанию листопада у липы и кленов сопутствует мрачная дождливая погода, изморозь на еще зеленой траве и тоненькая наледь на лужах. Грачи сбиваются в стаи и улетают на юг. Постепенно остывает земля и засыпает природа.

Осенний листопад: видео

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Еще совсем маленькой, увидев первый раз осенний листопад, я подумала, что это ветер своей силой срывает уже «созревшие» листья с деревьев и сбрасывает их на землю. Почему листья для меня осенью были «созревшие» - потому, что я думала, что они, как и плоды на деревьях, с наступлением осени созревали.

Когда я пошла в школу на уроках «Окружающий мир» я начала понимать, что сбрасывание листьев деревьями осенью - это их подготовка к зиме. Но я все равно считала, что это не совсем правильно, потому что деревья и кустарники всю весну и лето выращивают свои листья, затрачивают энергию, а потом все это богатство у них отнимают. «А что если деревья останутся с листьями зимой?» - думала я в то время.

Прошло время. Я начала изучать в школе «Биологию», и только тогда из учебника и из рассказов учителя мне стало понято, что такое листопад и зачем он происходит. Тех сведений о листопаде, которые я получила на уроках, мне оказалось недостаточно, и я захотела узнать более подробно о значении листопада для деревьев, используя для этого дополнительную литературу.

Итак, взяв за основу сведения из учебника «Биология 6 класс», дополнив их информацией интернет - журнала (http://awesomeworld.ru/), информацией с сайта http://ru.wikipedia.org/wiki/листопад, из книги Граубина Георгия Рудольфовича «Почему осенью листопад?» и из книги Кожевникова А. В. «Листопад» (глава «Весна и осень в жизни растений»), я провела свое исследование.

Объект моего исследования - листопад.

Гипотеза - листопад - это биологическое приспособительное явление в жизни листопадных растений

Цель работы: изучить биологическое значение, причины и механизм листопада

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

рассмотреть причины листопада;

определить механизм опадания листьев;

сделать выводы о биологическом значении листопада для растений и окружающей природы.

Используемые методы исследования:

Чтение учебной, научно-популярной и справочной литературы по пробле-ме исследования.

Поиск информации в глобальных компьютерных сетях.

Что такое листопад

Листопадом называют естественный процесс отделения листьев от ветвей деревьев или кустарников, который был вызван сезонным изменением климатических условий (похолоданием, засухой), внутренним ритмом развития растений, поражением их вредными насекомыми, болезнями, химикатами или плохо удобренным грунтом. Процесс этот происходит абсолютно у всех растений, в том числе и тех, которые считаются вечнозелёными: их листья опадают постепенно, одновременно замещаясь новыми. Листва может опадать за раз в определённый период года, как у листопадных деревьев, а может, как у вечнозелёных - постепенно, в течение длительного времени. Стоит заметить, что в тропических лесах растения стоят без листьев обычно лишь несколько дней, тогда как в умеренных широтах этот период может длиться от восьми до девяти месяцев.

Листопа́д — биологический процесс сбрасывания листвы растениями. В условиях умеренного климата зимой многим растениям не хватает воды. Вода в замёрзшем грунте находится в состоянии льда и не может проникать в клетки корней. В то же время испарение с поверхности листьев не прекращается (хотя оно, естественно, снижается, так как зависит от температуры воздуха). Если бы деревья и кустарники, а также и некоторые травянистые растения не сбрасывали листву, они бы засыхали. В субтропической зоне наблюдается похожее явление. Причиной там является не зима, а ежегодная засуха. Хвойные растения, например, ель и сосна, намного лучше переносят сухие периоды, поэтому они в умеренных зонах вечнозелёные. Количество воды, которое испаряется лиственными породами, в 6—10 раз превышает количество воды, испаряемой хвойными. Это, с одной стороны, связано с меньшей поверхностью испарения, с другой, - с различиями в строении. Берёза в пересчёте на 100 г листьев за лето испаряет около 80 литров воды, для сосны эта цифра составляет около 9 литров. Лиственница занимает промежуточное место между лиственными и хвойными породами. Второй причиной сбрасывания листьев является защита от механических повреждений в зимний период от массы прилипшего снега. Кроме этого, листопад очищает организм растений от вредных веществ. Учёные установили, что листья осенью содержат намного больше минеральных веществ, чем весной и летом. Это объясняет то обстоятельство, что в тропической зоне с однородным в течение всего года климатом листопад всё же существует. Там он происходит не в короткие сроки, а распределяется на весь год и поэтому менее заметен. Сроки сезонного листопада в разных широтах разные. В средней полосе России процесс активного сбрасывания листьев растениями начинается во второй половине сентября и завершается в основном к середине октября.

Причины листопада

Каковы причины листопада? Что заставляет наши лиственные деревья и кустарники ежегодно сбрасывать свою листву с тем, чтобы вновь одеться ею по окончании суровой зимы? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо прежде всего выяснить, представляет ли собой листопад биологическое явление, обусловленное жизнедеятельностью растения, или же он вызван падением температуры и наступлением осеннего ненастья. Если мы летом или — еще лучше — с весны пересадим в горшок с землей какое-нибудь молодое деревцо, например, дубок или клен, и поставим его в комнату или в оранжерею, осенью он неизбежно сбросит свои листья, несмотря на самый лучший уход. В комнату или за стекло оранжереи не проникает осеннее ненастье, здесь не бывает заморозков, тем не менее, листопад и здесь будет проявляться с достаточной правильностью. Это указывает нам на то, что осеннее сбрасывание листьев не является прямым следствием наступивших неблагоприятных условий. Оно вместе с зимним периодом покоя входит в самый цикл развития растения.

Листопад является приспособлением растений к условиям зимы — не только холодного, но и сухого времени года. Если бы наши лиственные деревья остались на зиму в своем зеленом уборе, они неизбежно погибли бы в результате недостатка влаги, так как испарение воды их листьями не прекращалось бы, а поступление воды в растение почти полностью могло остановиться. Во многих тропических и субтропических странах, где температура в течение круглого года достаточно высока, но влажность подвержена сильным колебаниям, ежегодно при наступлении засухи деревья сбрасывают листву. Taк обнажаются на несколько месяцев деревья африканских саванн, травы которых также выжигаются солнцем, пока обильные дожди снова не возродят к жизни растительность саванн.

Говоря здесь о значении листопада в жизни наших деревьев, нельзя не обратить внимание на то, что, сбрасывая листву, они тем самым предохраняют себя от механических повреждений под тяжестью снега. Часто зимой можно наблюдать, как даже в безлистном состоянии ломаются крупные ветви деревьев под напором снега; широкая листовая поверхность, на которой оседало бы много снега, сделала бы это явление катастрофическим. Вышеуказанным далеко не ограничивается биологическое значение листопада. В жизни деревьев он играет еще и другую роль. Он способствует удалению отбросов, различных минеральных солей, большое количестве которых скапливается в листьях под осень и становится вредным для растения. Если взять листья какого-нибудь дерева и исследовать, сколько они содержат золы весной, в середине лета и осенью, перед листопадом, то в результате выявится резкое повышение золы с возрастом листьев. Каким образом в течение лета происходит накопление в листьях такого значительного количества минеральных веществ? Дело в том, что лист в течение всей своей жизни усиленно испаряет воду. На смену этой испаренной влаги в него непрерывно поступает новая, которая засасывается корнями из почвы. Однако, как мы знаем, растение получает из почвы не чистую воду, а растворы различных солей. Эти соли, проходя вместе с водой через все растение, попадают и в листья. Часть их идет на питание растения, часть же, остающаяся не использованной, откладывается в клетках листа. В результате этого к осени листья становятся как бы минерализованными, обильно пропитанными солями, отложения которых в некоторых случаях удается даже рассмотреть под микроскопом. Большое количество минеральных солей, отлагающихся к осени в листьях, нарушает нормальную их работу и становится вредным для растения; поэтому сбрасывание старых листьев является необходимым условием для его нормальной жизнедеятельности. Так как отложение минеральных солей в листьях — результат испарения, то понятно, что чем больше, влаги способны испарить листья, тем сильнее они минерализуются к осени. Необходимость избавиться от накопившихся в листьях вредных отбросов обусловливает листопад у деревьев во влажном тропическом климате. Вначале полагали, что в тропических местностях, где климат в течение круглого года остается более или менее однородным, листопада вовсе не существует. Однако более тщательные наблюдения, произведенные на острове Яве в знаменитом тропическом ботаническом саду в Бьютензорге и в Индии, показали, что и в тропиках листопад представляет собой обычнейшее явление. Правда, опадение листьев у различных деревьев происходит здесь не одновременно, причем даже различные экземпляры одного и того же вида имеют листопад в различное. время. В результате период покоя во влажном тропическом климате нередко продолжается у какого-нибудь дерева или части дерева всего лишь несколько дней. Растение сбрасывает ставшие для него не нужным балластом старые листья и немедленно облачается в новый зеленый наряд. Эти факты указывают, что листопад зависит не только от внешних, но и от внутренних причин, т. е. становится необходимым в результате жизнедеятельности самого растения.

Вот так описаны причины листопада в книге Граубина Георгия Рудольфович «Почему осенью листопад?»: «Хотя наши лиственные деревья живут десятки, нередко и сотни лет, листья у них "работают" всего один сезон. И за это время все равно быстро изнашиваются. Ведь "работа" у листьев очень напряженная. В зеленом листе вся нижняя поверхность, покрытая прозрачной кожицей, усеяна мелкими отверстиями - устьицами. Под влиянием окружающей температуры и влажности воздуха они то открываются, то закрываются. Как форточки в домах. Вода, которую всасывает из почвы корень, поднимается по стволу к веткам и листьям. Когда форточки-устьица открыты - из листьев испаряется влага, и новые порции воды подтягиваются через ствол в крону. Солнце нагревает листья, а испарение - охлаждает их, не дает перегреться. Приложите листик к щеке - он холодит. Сорванный с дерева зеленый листик быстро засыхает. А на дереве листья сочные, свежие - клетки живого листа всегда наполнены водой. Деревьям нужно очень много воды. За лето большая береза, например, испаряет около 7 тонн воды. Зимой столько влаги из почвы не получишь. Зима для деревьев не только холодное, но и, главное, сухое время года. Теряя листья, деревья защищаются от "зимней засухи". Нет у дерева листьев - нет и такого обильного испарения воды. Кроме того, нужен листопад деревьям и в лечебных целях. Вместе с водой дерево втягивает из почвы различные минеральные соли, но использует их не полностью. Излишки накапливаются в листьях, как зола в топках печей. Если бы листья не опадали, дерево могло бы само себя отравить. В городах воздух сильно загрязняют дымящие трубы фабрик и заводов. Мельчайшие частички сажи оседают на листья, забивают устьица. Испарение замедляется. Поэтому в городах некоторым деревьям приходится менять листву дважды за год. А известен случай, когда тополь сменил ее пять раз! Есть и третья причина для листопада: защитить тонкие хрупкие ветки дерева от тяжести выпавшего снега. Однажды я видел такое печальное зрелище. Снег выпал, а деревья еще не сбросили листву. И все березы, стоявшие вдоль дороги, согнулись в дугу. Их так придавило снегом, что вершины опустились до земли. Прошло много лет. Я опять увидел эти березы - многие стволы так и остались похожими на коромысла. Значит, деревья эти не совсем здоровы, движение соков в них нарушено. Ведь именно по стволу поднимаются к листьям питательные соки. Листопад приспосабливает деревья к зиме…» .

Как опадают листья

Поскольку мы живём в широтах, где летящие по ветру листья в осеннюю пору являются обычным и абсолютно не вызывающим удивление явлением, мало кто задумывается о том, что процесс, который привёл к этому, довольно сложен, непрост и начинается задолго до того, как мы можем увидеть осенний листопад.

В августе кустарники и деревья начинают готовиться к сбрасыванию листвы. В этот период у основания листьев появляется перегородка (пробковый слой), клетки которого нарушают связь между листовой пластиной и стеблем, постепенно отделяют их друг от друга. Отрывается лист не сразу: некоторое время его удерживают водоносные сосуды, но стоит налететь несильному ветерку, как летящие по ветру листья за короткий период устилают земную поверхность ярким ковром.

Видимым признаком того, что в жизни растений скоро будут значительные перемены, является пожелтение или покраснение листьев. Происходит это потому, что растениям придают зелёный цвет маленькие хлорофилловые зёрна, в которых раскладывается углекислота. Под влиянием солнечных лучей эти зёрна постоянно распадаются и вновь создаются (без света этот процесс происходить не может). Кроме хлорофилла, в листве существуют пигменты оранжевого и жёлтого цветов (основные среди них - ксантофилл и каротин). В летний период они, замаскированные цветом хлорофилла хоть и присутствуют, но абсолютно не видны. А вот когда на листе появляется отделяющий слой, образование хлорофилла сначала замедляется, а потом и вовсе останавливается. В результате листовая пластина теряет зелёный цвет, тогда как жёлтые пигменты никуда не пропадают и отчётливо проявляются. Это является причиной того, что в дождливую и пасмурную осень листья зелёными остаются намного дольше, а когда непогоду сменяют ясные солнечные дни (бабье лето), листья за очень короткий промежуток времени приобретают яркие золотистые цвета. Листья некоторых деревьев становятся багряного цвета, например, клён, осина, бересклет, дикий виноград. Происходит это из-за наличия в растениях растворённого в клеточном соке антоциана. Когда температура воздуха снижается, его количество возрастает и лист приобретает бурый оттенок, чему способствует также тот факт, что в это же время поступление питательных веществ в листовую пластину начинает задерживаться или вовсе прекращается.

Заключение

Листопад - это приспособление лиственных листопадных растений к наступлению неблагоприятных условий, как в умеренных широтах, так и в жарком климате. Листопад позволяет растениям, во-первых, замедлить испарение и экономить влагу, количество которой значительно снижается. Во - вторых, листопад вместе с опавшей листвой выводит из организма растения ненужные вещества, накопившиеся за вегетативный период. В - третьих, сбрасывая листья, растения защищает свои ветви от механических повреждений в зимний период от массы прилипшего снега. А еще опавшая листва защищает корни растения от сильных морозов и обогащает почву органическими веществами, повышая её плодородие.

Явление природы листопад — очень мудрое решение, оно позволяет растениям набраться сил для следующего сезона.

Список используемых источников и литературы

1. Граубин Г. Р. Почему осенью листопад? - АСТ. 2015 - 48 с.

2. Кожевников А. В. Листопад // Весна и осень в жизни растений. — М.: Изд-во МОИП, 1950. — 239 с.

3. Интернет - журнал: http://awesomeworld.ru/

4. http://ru.wikipedia.org/wiki/листопад