Яркие картинки осенние листья: Осенние листья — 64 фото

Осенняя фотография | Красивые гравюры с горами и деревьями

Хлорофилл и зеленый/желтый/оранжевый цвета

«Зеленый лист зеленый из-за присутствия пигмента, известного как хлорофилл, который находится внутри органеллы, называемой хлоропластом. При изобилии в клетках листа , как и во время вегетационного периода, зеленый цвет хлорофилла доминирует и маскирует цвета любых других пигментов, которые могут присутствовать в листе Таким образом, летние листья обычно зеленые.0100 [6]

У этого листа жилки еще зеленые, а другая ткань краснеет. Это создает фрактальный узор

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 составляют основу питания растения — единственный источник углеводов, необходимых для роста и развития. В процессе производства продуктов питания хлорофиллы разрушаются, поэтому они постоянно «израсходованы». Однако в течение вегетационного периода растение пополняет запасы хлорофилла, поэтому его запас остается высоким, а листья остаются зелеными.

По мере приближения осени, когда световой день становится короче, а температура падает, жилки, по которым жидкость попадает в лист и выходит из него, постепенно закрываются, так как у основания каждого листа образуется слой специальных пробковых клеток. По мере развития этого пробкового слоя поступление воды и минеральных веществ в лист уменьшается, 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.

Много хлорофилла содержится в фотосистеме II (светособирающем комплексе II или LHC II), самом распространенном мембранном белке на Земле. ^{[ ]} LHC II улавливает свет в процессе фотосинтеза. Он расположен в тилакоидной мембране хлоропласта и состоит из апопротеина вместе с несколькими лигандами, 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, после чего происходит расщепление апопротеина. Важным ферментом в расщеплении апопротеина является FtsH6, который принадлежит к семейству протеаз FtsH. ^[8]

Хлорофиллы разлагаются на бесцветные тетрапирролы, известные как нефлуоресцентные катаболиты хлорофилла. ^[9] По мере деградации хлорофиллов обнаруживаются скрытые пигменты желтых ксантофиллов и оранжевого бета-каротина. Эти пигменты присутствуют круглый год, но красные пигменты, антоцианы, синтезируются de novo после того, как примерно половина хлорофилла подверглась деградации. Аминокислоты, высвобождающиеся в результате деградации светособирающих комплексов, сохраняются всю зиму в корнях, ветвях, стеблях и стволе дерева до следующей весны, когда они перерабатываются для облиственности дерева. ^{[ ]}

Пигменты, придающие другие цвета[править]

Каротиноиды[править] оранжево-желтые цвета обычно маскируются зеленым хлорофиллом.

Каротиноиды встречаются вместе с пигментами хлорофилла в крошечных структурах, называемых пластидами, внутри клеток листьев. Иногда их в листе так много, 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, канарейкам и нарциссам, а также яичным желткам, брюкве, лютикам и бананам.

Их ярко-желтые и оранжевые оттенки окрашивают листья таких твердых пород дерева, как гикори, ясень, клен, желтый тополь, осина, береза, черешня, платан, тополь, сассафрас и ольха. Каротиноиды являются доминирующим пигментом в окраске около 15-30% видов деревьев.

Красный, пурпурный и их смешанные сочетания, украшающие осеннюю листву, происходят из другой группы пигментов в клетках, называемых антоцианами. В отличие от каротиноидов, эти пигменты не присутствуют в листе в течение всего вегетационного периода, а активно вырабатываются к концу лета. ^[6] Они развиваются в конце лета в соке клеток листа, и это развитие является результатом сложных взаимодействий многих воздействий — как внутри, так и вне растения. Их образование зависит от расщепления сахаров в присутствии яркого света, так как уровень фосфатов в листе снижается. ^[10]

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 перемещается из листа в стебель растения. Когда это происходит, процесс распада сахара изменяется, что приводит к образованию антоциановых пигментов. Чем ярче свет в этот период, тем выше выработка антоцианов и тем ярче цветной дисплей. Когда осенние дни ясные и прохладные, а ночи прохладные, но не морозные, обычно развиваются самые яркие окраски.

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

Антоцианы присутствуют примерно в 10 % видов деревьев в регионах с умеренным климатом, хотя в некоторых районах — особенно в северной части Новой Англии — до 70 % видов деревьев могут производить пигмент. ^[6] В осенних лесах они ярко проявляются в кленах, дубах, кизиловых деревьях, эвкалиптах, кизилах, тупело, вишнях и хурме. Эти же самые пигменты часто сочетаются с цветами каротиноидов, создавая более глубокие оранжевые, огненно-красные и бронзовые оттенки, характерные для многих пород твердой древесины.

Коричневый цвет листьев является результатом не пигмента, а скорее клеточных стенок, что может быть очевидным, когда красящий пигмент не виден. ^[6]

Функция осенней окраски

Традиционно считалось, что листопадные растения сбрасывают листья осенью, прежде всего 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 чрезмерным упрощением — другие вовлеченные факторы включают хищничество насекомых, ^[12] потеря воды и повреждение от сильного ветра или снегопада.

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

Фотозащита

Некоторые деревья, такие как этот американский эвкалипт в Кеокеа, Мауи, приобретают яркие осенние цвета в субтропических или тропических районах.

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. Покрывая лист антоцианами, согласно теории фотозащиты, дереву удается более эффективно реабсорбировать питательные вещества (особенно азот).

Коэволюция

Согласно теории коэволюции, ^[15] цвета являются предупредительными сигналами для насекомых, таких как тля, которые используют деревья в качестве хозяев на зиму. Если цвета связаны с количеством химической защиты от насекомых, то насекомые будут избегать красных листьев и улучшать свою приспособленность; в то же время деревья с красными листьями имеют преимущество, поскольку они снижают количество паразитов. Это было показано на примере яблонь, у некоторых одомашненных сортов яблони, в отличие от диких, осенью не бывает красных листьев. Большему количеству тлей, которые избегают яблонь с красными листьями, удается расти и развиваться по сравнению с теми, которые этого не делают. ^[16] Кроме того, существует компромисс между размером плодов, цветом листьев и устойчивостью к тле, поскольку сорта с красными листьями имеют более мелкие плоды, что предполагает затраты на производство красных листьев, связанные с большей потребностью в снижении заражения тлей. . ^[16]

В соответствии с тем, что деревья с красными листьями снижают выживаемость тлей, виды деревьев с яркими листьями склонны отбирать более специализированных тлей-вредителей, чем деревья без ярких листьев (осенняя окраска полезна только для тех видов, которые эволюционируют совместно с насекомыми). вредителей осенью). ^[17]

Теория коэволюции осенних цветов была предложена У. Д. Гамильтоном в 2001 г. как пример теории эволюционной сигнализации. ^[17] Утверждается, что в отношении биологических сигналов, таких как красные листья, поскольку их производство обходится дорого, они обычно честны, поэтому сигнализируют об истинном качестве сигнальщика, а люди низкого качества не могут их подделать и обмануть.