Зачем деревья красят листья перед зимой: химия осеннего листопада

Осенний листопад — вовсе не капитуляция перед холодом.

Это выверенный биологический сценарий: дерево забирает из листа всё ценное, а краски становятся побочным эффектом этой «операции».

Холодные ночи и солнечные дни делают осеннюю палитру особенно яркой. Иллюстрация: ECOportal.su / ИИ

Коротко о главном

• Осенняя смена окраски листвы — это активный биохимический процесс, который запускается не похолоданием, а сокращением светового дня и наследственными свойствами дерева.
• В листьях работают три группы пигментов: хлорофилл (зелёный), антоцианы (красный и фиолетовый) и каротиноиды (жёлтый и оранжевый). Яркие краски осени помогают дереву извлечь из листьев максимум питательных веществ перед зимовкой.
• Гормональная перестройка растения — снижение уровня ауксина и рост этилена с абсцизовой кислотой — запускает старение тканей, разрушение хлорофилла и формирование отделительного слоя у черешка листа.
• Хвойные породы (ель, сосна, пихта) сохраняют зелёный цвет круглый год благодаря восковому покрытию иголок, а в тропических лесах без сезонных перепадов листопад происходит незаметно и постепенно.

Осенний листопад — не капитуляция перед холодом, а выверенная стратегия выживания: дерево успевает вернуть из листьев ценные элементы и подготовиться к зиме, а пигменты служат защитой клеток в этот переходный период.

Почему перед осенним листопадом деревья меняют летний зеленый наряд на ярко-красный или желтый и какие превращения происходят в листьях, рассказала доцент кафедры «Химия и биотехнология» Пермского политехнического государственного университета, кандидат технических наук Ирина Пермякова.

Вопрос о том, что заставляет листву увядать и перекрашиваться, издавна интересовал наблюдателей. Как писал Александр Сергеевич Пушкин, «люблю я пышное природы увыданье, в багрец и золото одетые леса». Но в чем причина того, что привычная зеленая крона приобретает желтые, оранжевые, красные, а иногда даже фиолетовые оттенки?

Многие связывают это с температурой воздуха, полагая, что деревьям не хватает тепла.

«Смена окраски — это не пассивный процесс, связанный с наступлением осени и завершением жизненного цикла листвы, а активный, — объясняет изданию «MK.ru» Пермякова. — И запускается он самостоятельно и целенаправленно не только от погоды, но и от наследственных свойств того или иного дерева».

Химия растительного «светофора»

Разберемся подробнее с химией осенней смены пигментации внутри листовой пластинки. Яркие краски осени — это, по сути, последний шанс дерева подпитаться перед длительной зимовкой полезными веществами.

У листьев, по словам Пермяковой, есть 3 основных пигмента. Первый и самый активный — хлорофилл, придающий листьям зеленый цвет и участвующий в фотосинтезе. Под действием солнечного света он запускает производство питательных элементов для растения.

Ко второму типу пигментов относятся антоцианы, дающие красные, фиолетовые и синие оттенки. Летом их почти нет, они часто синтезируются у некоторых растений, таких как клен, рябина, осина или черемуха, именно осенью, причем иногда в большом количестве. На их активность влияет яркий свет и ощутимое похолодание.

«Если осень теплая и пасмурная, цвет выражен слабее, а если холодные ночи чередуются с солнечными днями, — листва становится особенно яркой», — дополняет Ирина Пермякова.

Антоцианы образуются из-за накапливающейся в листьях глюкозы — именно она служит сигналом для создания этих пигментов и строительным материалом для них. По словам Пермяковой, антоцианы работают как светофильтр, поглощая избыточную световую энергию и защищая клетки листьев от повреждений. Они нейтрализуют агрессивные молекулы кислорода, которые могут образовываться от яркого света и преждевременно расщеплять белки с азотом и фосфором, еще имеющиеся в стареющей листве и очень нужные дереву. За счет красного пигмента эти вещества успевают усвоиться, постепенно переходя из листьев в ветки и ствол.

Перейдем к третьему типу пигментов — каротиноидам, которые дают оранжевые каротины и желтые ксантофиллы в тех видах растений, которые не выделяют красный пигмент.

«Желтоватая окраска чаще всего встречается у березы, липы, тополя, ясеня, вяза и ивы, — делится эксперт ПНИПУ. — Эти природные красители, в отличие от антоцианов, присутствуют в листьях все лето — мы не видим их в жаркое время года только потому, что их хорошо маскирует зеленый хлорофилл».

По мере разрушения этого «главного пигмента» каротиноиды помогают листьям улавливать более широкий диапазон видимого спектра солнечного излучения и, так же как и антоцианы, защищают клетки листвы от повреждений, связанных с окислительной реакцией.

Перемены, но не у всех

Разберем более детально, как запускается механизм изменения цвета в листьях.

По словам Ирины Пермяковой, главный сигнал для этого — сокращение светового дня. В 2026 году световой день начал убывать 22 июня, сразу после дня летнего солнцестояния, который пришелся на 21 июня.

Растение улавливает этот сигнал с помощью светочувствительных белков фитохромов и криптохромов и начинает медленно перестраивать свои внутренние биологические часы.

Когда наступает пора похолодания, запускается особая реакция, включающая программу увядания листвы. Это проявляется в том, что оболочки клеток становятся жестче, в них повышается уровень кальция, а специальные белки-рецепторы передают сигнал внутрь, меняя гормональный фон растения. Уровень соединения ауксина — растительного гормона роста — снижается, а содержание газообразного фитогормона этилена и абсцизовой кислоты растет. Два последних вещества инициируют старение тканей и включают программу увядания и расщепления молекул хлорофилла.

Однако не у всех растений меняется цвет листьев. Например, у ели, сосны и пихты, чьи листья превратились в узкие иголки, покрытые толстым восковым слоем и плотной кожицей, зеленый хлорофилл сохраняется круглый год, и осенью дерево не меняет цвет. Хвоинки у этих деревьев живут несколько лет, опадая постепенно, по одной, поэтому дерево никогда не остается голым.

Что касается лиственных деревьев, их увядание, по словам эксперта, происходит следующим образом. Сначала в ветви, стебель и корни переносятся азот, фосфор, калий и магний, необходимые дереву для зимовки. Затем у основания черешка формируется особый отделительный слой из клеток с ослабленными стенками. Вышеупомянутые этилен и абсцизовая кислота размягчают этот слой, и лист отрывается.

«То есть листья живут до тех пор, пока могут участвовать в обмене веществ, — говорит Ирина Пермякова. — Но они сохраняют свою ценность и после опадания, обогащая почву органикой и минералами».

Если для северных широт осень — это сигнал природе экономить силы и деревья сбрасывают листья, чтобы не тратить энергию на фотосинтез, когда солнца становится мало из-за коротких дней, то в экваториальных странах лето не прекращается никогда. В Центральной Африке, Индонезии, Эквадоре, Бразилии, где нет сезонных перепадов света и температуры, тропические леса постоянно остаются густыми и зелеными. Листопад там происходит незаметно, листья, срок жизни которых может длиться по нескольку лет, опадают по одному.

Источник: ecoportal.su