Почему осенью некоторые листья жёлтые, а некоторые красные?
В цитоплазме клеток всех растений есть пластиды — зеленые = хлоропласты; красные, оранжевые = хромопласты; бесцветные = лейкопласты. Осенью хлоропласты стареют и превращаются в хромопласты — хлорофилл в них разрушается, накапливаются гранулы каротиноидов (оранжевый пигмент = каротин, желтый = ксантофилл),а еще у каждой породы дерева свои циклы развития.У одних позже,у других раньше.
С понижением температуры осенью листья перестают образовывать хлорофилл. Одновременно некотрые виды, содержащие много углеводов и обладающие наследственной способностью, начинают образовывать в листьях антоцианы. Хлорофилл начинает разрушаться, антоцианы становятся заметными. У деревьев, не образующих антоциановых пигментов, осенний распад хлорофилла обнаруживает относительно более стабильные желто-оранжевые каротины и ксантофиллы, что придает листьям светло-желтую окраску, или же примесь красного антоциана в желтом каротине, что дает ярко-оранжевый цвет (как у некоторых видов клена). У других видов хлорофилл и каротиноиды распадаются одновременно, и синтезируются новые каротиноиды. Так путем разрушения зеленых пигментов, выявления желтых, образования красных пигментов или всеми тремя способами сразу листья могут приобретать различные оттенки желтого, оранжевого, малинового, пурпурного и красного цветов.
Деревья одного и того же вида, растущие вместе, часто сильно различаются по окраске благодаря индивидуальным различиям в количестве растворимых углеводов. Некоторые окрашиваются позже других. Дубы окаршиваются поздней осенью, обычно после того, как наиболее выраженная окраска кленов успевает поблекнуть. Желто-коричневая окраска бука и некоторых видов дуба вызывается присутствием в листьях одновременно и желтых каротиноидов и танинов.
самые лучшие осенние цвета наблюдаются при ясной, сухой и прохладной (но не морозной) погоде.
Ученые из Университета города Шарлот, Северная Каролина, США (University of North Carolina at Charlotte) обнаружили, что осенние листья краснеют, потому что стараются запасти питательные вещества, прежде чем наступит зима. Исследование показало, что в местах, где почва была бедна азотом, листья на деревьях производят больше красного пигмента, известного как антоцианины. Этот пигмент помогает дереву накопить и сохранить на зиму азот.
Листья желтеют осенью, поскольку в них расщепляется хлорофилл. Желтый пигмент содержит только углерод, водород и кислород – элементы, которые не дефицитны, и которые дерево сбрасывает вместе с листвой. Но именно красный пигмент нужен, чтобы восполнить дефицит азота.
Ученые заметили, что на возвышенностях, где почвы бедны азотом, на деревьях больше красных листьев, чем на деревьях, растущих в низменностях, где почва богата азотом.
Исследователи уже обращали внимание, что особенно много красных листьев бывает на деревьях холодной и ясной осенью. В 2001 году Вильям Хоч (William Hoch) из университета Монтаны (Montana State University, Bozeman) провел исследование, в котором показал, что красный цвет служит своего рода солнцезащитным экраном, который помогает деревьям как можно дольше сохранять листву и накапливать азот. Исследователь вырастил деревья-мутанты, которые не способны производить антоцианины. Эти деревья при резком понижении температуру и увеличении яркости освещения сбрасывали листья еще зелеными. Такие растения-мутанты гораздо хуже накапливали азот.
Теперь ученые намерены проанализировать спутниковые фотографии, чтобы установить, существует ли устойчивая связь между цветом осенних листьев на деревьях и типом почвы.
Источник
Красную окраску листьям растений придают
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF
Однажды во время занятия нам было предложено провести опыт и выяснить, есть ли в листьях растений имеющих красный цвет хлорофилл. При этом нам предлагали брать комнатные растения, а именно бегонию. Но у меня не было бегонии, а под рукой в кабинете биологии оказалась Кислица Регнелла или оксалис Регнеля Фиолетовый трилистник, проведя опыт у меня изменений в окраске листа не произошло, только сам лист стал очень мягким. И тогда мне стало интересно, почему же так произошло?
Я вооружился листьями красного цвета, причем брал листья не только комнатных растений, но и решил проверить можно ли с помощью этого опыта доказать наличие хлорофилла или нет.
Вскоре после начала эксперимента в кабинете по экспериментальной биологии обнаружил Бегонию коралловую, правда у нее лист не такой, как нам рекомендовал автор опыта, но все же решили проверить и его [1].
Актуальность работы: Выяснить можно ли при помощи кипятка доказать наличие в листе хлорофилла и найти опыты доказывающие его существование в листьях.
Новизна работы заключается в том, что мы решили при помощи самых простых экспериментов попробовать доказать наличие хлорофилла в растениях с красными листьями и выяснить причины нашей неудачи.
Гипотеза. Во всех растениях красного цвета есть хлорофилл.
Цель работы: раскрыть тайну красных листьев и доказать, что в них также проходит процесс фотосинтеза, потому что есть хлорофилл.
Выяснить по литературным источникам в чем преимущества растений имеющих красные листья.
Заложить опыты не используя сложное оборудование, подтверждающие наличие хлорофилла в листьях с красными листьями.
Выяснить, при помощи простого эксперимента, а на самом ли деле температура красных листьев выше.
Объект исследования: листья растений имеющих красную окраску.
Предмет исследования: особенности листьев красной окраски.
Глава I. Вещества окрашивающие листья в красный цвет
1.1. Краснолистные растения
Окраску различным органам растений придают особые вещества – пигменты. Это органические соединения, присутствующие в клетках и тканях растений и окрашивающие их. Расположены пигменты в пластидах клетки – хлоропластах и хромопластах, некоторые находятся в клеточном соке растений.
Существует несколько основных групп растительных пигментов:
*Самыми распространенным растительным пигментом является хлорофилл. Название хлорофилла идет от греческих слов «хлорос» — зеленый и «филлон» — лист. Хлорофилл обладает жизненно важной функций: перехват солнечных лучей и преобразование полученной энергии в питательные вещества — простые сахара, которые получаются из воды и углекислого газа. Эти сахара являются основой питания растений — источниками углеводов, необходимых для роста и развития. Во время процесса производства питательных веществ хлорофилл разрушается, так как непрерывно используется. Несмотря на это, в течение сезона роста, растения снова и снова восстанавливают запасы хлорофилла. Большой запас хлорофилла позволяет листьям оставаться зелёными. Когда он в большом количестве содержится в клетках, что происходит во время периода роста, зелёный цвет хлорофилла преобладает, затмевая цвета любых других пигментов, которые могут содержаться в листе. Поэтому листья летом имеют характерный зелёный цвет [2].
*Флавоны и флавонолы – одни из самых распространенных растительных пигментов. На латинском языке «flavus» означает «желтый». В природе флавоны и флавонолы являются основными пигментами, обеспечивающими желтую цветовую гамму плодов и цветов. Разнообразие оттенков желтого цвета достигается как изменением концентрации флавонов и флавонолов, так и присутствием в соке растений солей кальция и магния, увеличивающих интенсивность окраски.
*Еще одна группа пигментов, родственная флавонам и флавонолам — это антоцианы. Антоцианы, которые ответственны за красные цвета в листьях, не присутствуют в листьях до тех пор, пока в листьях не начнёт снижаться уровень хлорофиллов. Раньше предполагали, что антоцианы просто результат разрушения зелёного хлорофилла, но эта теория уже не считается общепризнанной. Антоциановые пигменты, вызывающие розовую, красную и пурпурную осеннюю окраску листьев, связаны с веществом — углевод (или сахара, крахмала). Так накопление углеводов способствует образованию клеточного сока с пигментами антоцина. Антоцианы растворимы в воде и обычно встречаются в клеточном соке [2].
Ранней весною, когда ещё холодно, мы у многих наших растений видим красную окраску побегов. Такая же окраска листьев появляется и осенью с понижением температуры воздуха. Вещество, окрашивающее растения в красный цвет, дополнительно улавливает зелёные лучи света и превращает их в тепловые, повышая тем самым температуру листьев. Есть растения краснолистные, например краснолистный дуб, у которого листья красные только в начале роста (распускания листьев) и осенью, когда происходит уменьшение длины светового дня.
Один учёный покрыл поверхность листьев легкоплавким маслом какао. На красных листьях масло скорее расплавлялось, так как они имеют температуру выше на 2, чем зелёные. Большее нагревание листьев, чем окружающего воздуха, способствует испарению. Устьица — отверстия, через которые проходит воздух и пары воды, у этого растения находятся на нижней стороне листа[4].
Испарению способствует и увеличение поверхности листьев морщинками, выпуклостями и выростами в виде волосков. Волоски этого растения, если их рассмотреть в лупу или микроскоп, состоят из многих клеточек, приспособленных к испарению воды. Обычно волоски у других растений одноклеточные и защищают растение от яркого солнца, испарения и поедания животными[4].
Если лист смочить, то он становится весь мокрый, вода не скатывается каплями, как с листьев алоэ или агавы, а как бы растекается по атласной кожице. Выросты кожицы, имеющие вид тонких вытянутых сосочков, придают поверхности листа атласно-бархатистый вид.
1.2. Смена окраски листьев осенью
Листья окрашиваются осенью, когда концентрация хлорофилла начинает снижаться (осенью более короткие дни сокращают время воздействия всех длин волн, что заставляет растения ‘экономить’ и прекращать производство ‘дорогого’ хлорофилла). Поскольку хлорофилл начинает разрушаться и больше не восполняется, начинают доминировать более стойкие пигменты каротин, ксантофилл и др., что создает придает листьям красный, оранжевый и желтые цвета [3].
Кроме того, снижение интенсивности и продолжительности освещения листьев ускоряет распад молекул хлорофилла в хлоропластах. У некоторых деревьев и кустарников антоцианы вообще не образуются, поэтому их листья желто-зеленые или желтые.
Окраска листьев зависит еще и от освещения, температуры воздуха, наличия воды. Одно и то же дерево может менять цвет по-разному в разные годы или просто потому, что растет в разных местах и при разных погодных условиях.
1.3. Методика проведения эксперимента: Во всех листьях происходит фотосинтез
Цель: доказать, что фотосинтез происходит во всех листьях.
Оборудование: кипяток, лист бегонии (обратная сторонаокрашена в бордовый цвет), емкость белого цвета.
Ход опыта: Выясним, происходит ли фотосинтез в листьях, окрашенных не в зеленый цвет (у бегонии обратная сторона листа окрашена в бордовый цвет). Поместите лист в кипящую воду, через 5—7 минут его рассмотреть, зарисовать результат. (Лист становится зеленым, а вода изменяет окраску). Вывод: в листе происходит фотосинтез [1].
Глава II .РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
2.1. Есть ли хлорофилл в осенних листьях красной окраски.
На момент начала эксперимента у меня были только листья краснолистных растений произрастающих на территории ЦОД «Сокол»: дуб краснолистный, барбарис с красными листьями, дёрен краснолистный, калина с красными листьями (осенняя окраска), поэтому решил провести эксперименты с этими листьями, хотя понимал, что из-за сезонности можно ничего не увидеть.
Затем добавили кислицу с красными листьями и королевскую бегонию. Результаты эксперимента представлены в таблице 1.
Исходя из опыта, мы должны увидеть окрашивание воды в красный цвет, а листья должны стать изумрудно-зелеными. Значит, это растение питается нормально углекислым газом
Изучение влияния горячей воды на листья красного цвета
Источник