1. Что такое листопад?
Листопад — это генетически запрограммированное сбрасывание листьев деревьями и кустарниками перед наступлением неблагоприятных условий, осенью.
Для однолетних трав он не актуален, так что они стойко погибают под ударами мороза.
В начале осени растение завершает активный сезон фотосинтеза и переходит в состояние покоя. Оно как бы «сворачивает производство», закрывает отдел по фотосинтезу, массово эвакуирует работников, инструменты и материалы перед сбрасыванием временных станций производства (это я о листьях).
2. Зачем растения сбрасывают листья?
Главная цель листопада - экономия ресурсов и защита организма.
🍃 Листья испаряют воду через устьица, постоянно осушая растение для стимуляции всасывания воды корнями - это называется транспирация.
Но зимой, когда почва промерзает, восполнять испаряющуюся воду становится невозможно, так что хороший вариант прекратить иссушение - просто сбросить листья. Без листвы дерево резко снижает потерю воды и не тратит энергию на поддержание фотосинтеза в условиях холода и короткого дня.
🍃 Листопад помогает избежать повреждений от снегопадов: голые ветви меньше ломаются под тяжестью налипшего снега.
🍃 Сброс отходов.
Как бы печально это ни звучало, но все эти красивущие листики, устилающие наши улицы, наполнены продуктами жизнедеятельности растений. В листьях постепенно накапливаются минеральные соли, различные обменные продукты и вторичные метаболиты. Вещества эти в высоких концентрациях могут повредить клетки и ткани, поэтому от них надо избавляться. Специальной выделительной системы, как у нас, у них нет, вот и приходит к ним “облегчение” только после сбрасывания листвы, куда первоначально закачивают все метаболиты.
Но после опадания на землю, метаболиты постепенно перерабатываются микроорганизмами, так что минеральные вещества возвращаются в почву, тем самым замыкая круговорот веществ.
3. Что провоцирует листопад?
Листопад не начинается случайно — он запускается сразу несколькими сигналами. И нет, это не холод)
🌿 Сокращение светового дня (фотопериод).
Когда день становится короче, растение через фоторецепторы чувствует изменение длины дня. Эти сигналы связаны с его внутренними циркадными ритмами и сообщают они: пора готовиться к зиме.
🌿 Заполнение запасов углеводов.
Летом дерево накапливает сахара и крахмал, главный энергетический резерв, в амилопластах (спец. органеллах для крахмала). Когда накопленной еды становится достаточно, фотосинтез замедляется, так как «резервуары заполнены». Это один из внутренних сигналов к завершению сезона, о котором науке стало известно не так уж и давно.
🌿 Гормональные изменения.
Да, у растений тоже есть гормоны)) Отдельные для роста, для созревания, для умирания.
И в процессе листопада главную роль играют два гормона — абсцизовая кислота (АБК) и этилен.
● АБК усиливает процессы старения листа, снижает активность хлоропластов.
● Этилен запускает размягчение клеточных стенок в месте прикрепления листа к ветке, для лёгкого отрывания.
Одновременно падает уровень ауксина, который удерживал лист и заставлял его работать. Когда баланс смещается в сторону этилена — начинается формирование отделительного слоя на черешке.
🌿 На молекулярном уровне.
Активируются гены старения — например, EIN3 (связан с этиленом) и ABI5 (реагирует на АБК).
Хлоропласты превращаются в геронтопласты - свою старую версию, буквально, “старые пластиды”, где хлорофилл расщепляется на безопасные компоненты.
4. Как происходит листопад?
Процесс листопада — поэтапный и почти хореографически точный:
🍁Формирование отделительного слоя.
У основания черешка листа клетки начинают активно делиться, образуя зону отчуждения отделения. В них размягчаются стенки, а связь с веткой ослабевает.
🍁Создание защитного барьера.
Со стороны ветки образуется пробковый слой, который герметично закрывает место разрыва — чтобы не потерять воду и не пустить внутрь патогенные микроорганизмы.
🍁Опадание.
Когда ветер или собственный вес листа преодолевает оставшиеся связи, он легко отделяется и падает.
P.S. Ещё больше интересного по биологии рассказываю в своём тг-канале Vasya_Granat.