Почему осенью листья становятся жёлтыми и красными — научное объяснение в фотографиях

0

Каждую осень миллионы людей фотографируют багряные клёны и золотые берёзы, но мало кто задумывается о смысле этого зрелища. Жёлтый цвет листа объяснить легко: он был там всё лето, просто прятался под зелёным хлорофиллом. А вот ярко-красный цвет дерево создаёт заново — уже в увядающем листе, за несколько недель до листопада — и тратит на это драгоценную энергию. Разбираемся, зачем природе такая на первый взгляд бессмысленная трата: от солнцезащитного крема для умирающего листа до честного предупреждения для тли.

Bigpicture ru разноцветный осенний лес с жёлтыми, зелеными и красными кронами деревьев

Жёлтый цвет — не хитрость, а разоблачение

Летом лист кажется зелёным из-за хлорофилла — пигмента, который поглощает солнечный свет и запускает фотосинтез. Но в клетках листа круглый год живут ещё и жёлто-оранжевые каротиноиды. Они просто теряются на фоне яркого зелёного цвета и остаются незаметными до осени.

Жёлтые листья берёзы крупным планом на фоне синего неба

Жёлтый пигмент каротиноидов присутствует в листе всё лето — его просто не видно под хлорофиллом.

Когда день укорачивается, дерево начинает разрушать хлорофилл и забирать из листа полезные вещества — в первую очередь азот. Зелёный цвет исчезает, и каротиноиды наконец проступают наружу. Поэтому жёлтая листва берёзы или липы — не новый пигмент, а старый, который всё это время скрывался под маской.

Красный обходится дереву дорого

С красным цветом всё сложнее. За него отвечают антоцианы — пигменты, которых в летнем листе почти нет. Дерево синтезирует их заново уже осенью, когда сам лист доживает последние недели перед опаданием.

Ярко-красные листья клёна на ветке крупным планом

Красный пигмент антоцианов дерево создаёт заново — в летних листьях его почти нет.

Синтез антоцианов требует сахаров и энергии — тех самых ресурсов, которые дерево могло бы направить на подготовку к зиме. Экономически это выглядит странно: зачем тратить силы на пигмент в органе, который через несколько недель всё равно упадёт и погибнет. Именно этот вопрос почти два десятилетия не даёт покоя ботаникам.

Версия первая: солнцезащитный крем для умирающего листа

В 2003 году американские ботаники Уильям Хок, Эрик Сингсаас и Брент МакКаун опубликовали в журнале Plant Physiology гипотезу, которую называют солнцезащитной. Они проверили её на кизиле, чернике и калине, а для сравнения взяли берёзу — дерево, которое красный пигмент вообще не производит.

Солнечный свет пробивается через осеннюю красную листву

Яркое солнце и низкая температура — опасное сочетание для увядающего листа без защиты.

Осенью условия для листа опасны: хлорофилл разрушается, а яркое солнце и холод продолжают действовать на клетку. Без защиты фотосинтетические ткани получают повреждение раньше времени, и дерево не успевает вытащить из листа азот обратно в ствол и ветви про запас на весну. В опыте учёных красные листья при опадании содержали меньше азота, чем зелёные листья того же вида, — сигнал, что защита сработала и дерево забрало ценное вещество эффективнее.

Версия вторая: честное предупреждение для тли

Другую гипотезу в 2001 году предложили британские биологи Уильям Гамильтон и Сэм Браун. Они заметили: именно осенью тля выбирает дерево, на котором отложит яйца до весны.

Bigpicture ru тля на зелёном стебле растения крупным планом

Осенью тля ищет дерево для будущей кладки яиц — и цвет листвы может стать для неё подсказкой.

По этой версии, яркий красный цвет — честный сигнал: у меня сильная химическая защита, потомству здесь не выжить. Вредитель считывает сигнал и перелетает к более бледному, слабому соседнему дереву. Итальянский биолог Марко Аркетти развил эту идею позже, сравнив красную листву с яркой окраской ядовитых лягушек и ос — предупреждением, которое выгодно обеим сторонам сразу.

Что показала проверка боем

Обе гипотезы проверяли в полевых условиях, и результаты получились противоречивыми. Финские учёные исследовали связь антоцианов с гусеницами пядениц на осине, рябине и двух видах берёзы.

Гусеница пяденицы на осеннем листе дерева

Если гипотеза о предупреждении верна, гусеницы должны хуже расти именно на самых красных деревьях.

Если бы гипотеза о предупреждении работала, гусеницы должны были хуже развиваться на самых красных деревьях. Но чёткой связи между яркостью листвы и ростом гусениц исследователи не нашли. Похожая картина и с солнцезащитной версией: часть работ подтверждает связь антоцианов с эффективным возвратом азота, а другая часть эту связь не находит вовсе.

Гипотезы не исключают друг друга

Спор между двумя лагерями идёт больше двадцати лет, и однозначного победителя пока нет. Ботаники всё чаще говорят о третьем варианте: обе функции способны работать одновременно.

Смешанный лес с деревьями разных осенних оттенков одновременно

Разные деревья одного леса могут использовать один и тот же пигмент по разным причинам.

Один и тот же пигмент вполне способен защищать лист от яркого солнца и одновременно отпугивать вредителей — природа редко изобретает узкоспециализированные решения там, где сгодится многозадачное. Поэтому ответ на вопрос, зачем дереву красный лист, скорее всего сложится не из одной причины, а сразу из нескольких.

Где увидеть самую яркую осень на планете

Ярче всего антоцианы проявляются там, где солнечные дни сочетаются с холодными ночами — именно перепад температур запускает интенсивный синтез пигмента. По этой причине Новая Англия в США славится багряными клёнами: местный климат создаёт для красного цвета идеальные условия.

Красные клёны на фоне японского традиционного сада на хоккайдо

На Хоккайдо любование красными клёнами превратилось в отдельную многовековую традицию.

На острове Хоккайдо в Японии любование красными клёнами превратилось в отдельную традицию под названием момидзигари — «охоту за красными листьями». Похожие условия — контрастная погода и обилие клёнов — есть и в Карелии, где багряная листва отражается в холодных озёрах. Так эволюционная загадка одного пигмента превращается в повод для путешествия через полмира.

А в вашем городе клёны в этом году краснеют или сразу облетают жёлтыми?

Смотрите также:
Момидзигари: как японцы превратили любование осенними клёнами в искусство,
Зачем в местах ядерных катастроф высаживают подсолнухи,
10 превосходных примеров симметрии в природе

А вы знали, что у нас есть Telegram?

Подписывайтесь, если вы ценитель красивых фото и интересных историй!

Популярное

Самые горячие темы

Парижский журнал, который улыбался 40 лет подряд — пока Франция не рухнула

Парижский журнал, который улыбался 40 лет подряд — пока Франция не рухнула

Когда электричество пугало: страхи и мифы прошлого

Когда электричество пугало: страхи и мифы прошлого

Телепат на службе у Сталина: как польский еврей без документов стал звездой советской эстрады

Телепат на службе у Сталина: как польский еврей без документов стал звездой советской эстрады

Новые посты

8 блюд, после которых вы влюбитесь в цветную капусту

8 блюд, после которых вы влюбитесь в цветную капусту

Героическая история Нур Инаят Хан — индийской принцессы и британской разведчицы

Героическая история Нур Инаят Хан — индийской принцессы и британской разведчицы

Винтажные красотки Нью-Йорка 1940-х

Винтажные красотки Нью-Йорка 1940-х

Как снимали «Кавказскую пленницу»

Как снимали «Кавказскую пленницу»

Что с нами не так? 30 философских карикатур о современном обществе

Что с нами не так? 30 философских карикатур о современном обществе

25 гифок о невероятном везении

25 гифок о невероятном везении

Фантастические твари и где они обитают — 22 примера вопиющего хамства

Фантастические твари и где они обитают — 22 примера вопиющего хамства

Мастер фотошопа показал, каким станет мир, если его захватят коты

Мастер фотошопа показал, каким станет мир, если его захватят коты

Выйти замуж за коммуниста, или Как выбирают супругов женщины Северной Кореи

Выйти замуж за коммуниста, или Как выбирают супругов женщины Северной Кореи

История Джона Джамельске – насильника, который годами удерживал своих жертв под землей

История Джона Джамельске – насильника, который годами удерживал своих жертв под землей

Как появилось выражение «Кто не рискует, тот не пьет шампанское»

Как появилось выражение «Кто не рискует, тот не пьет шампанское»

Пора гасить свет, парень — каким был секс на Диком Западе

Пора гасить свет, парень — каким был секс на Диком Западе