Сезонные явления в жизни растений

Сезонные явления в жизни растений связаны со сменой времен года. Причиной сезонных изменений в природе является солнечное тепло. Неравномерное распределение тепла от полюса к экватору, короткое лето и длинная зима в полярных странах и почти полное отсутствие различия между летом и зимой около экватора отражаются на жизни растений. Бедная растительность тундры и пышная вечнозеленая растительность в тропиках, а между ними зоны с постоянными переходами от весны к лету, осени к зиме определяют сезонные явления в мире растений.

Хотя тепло и является основной причиной этих изменений, но в известной мере на сезонных явлениях сказывается и изменение количества влаги в почве и воздухе. Уменьшение количества влаги в степных и пустынных районах вызывает и летом замирание жизнедеятельности многих растений (листопад в засушливый период года).

Фактором, влияющим на ход сезонных явлений, является также и свет. Продолжительность дня, т. е. периода освещения растительности, резко сказывается на всем процессе развития растений, в одних случаях задерживая развитие (растения короткого дня в условиях, например, Московской области), в других — ускоряя его (растения долгого дня в тех же условиях). Растительные организмы испытывают на себе постоянное воздействие изменяющейся среды, что и способствует выработке самых разнообразных приспособлений к условиям жизни.

В искусственных условиях (теплицах, оранжереях) человек может изменять ритм жизни растений.

Чтобы образовывать питательные вещества и расти, зеленые растения нуждаются  в солнечном свете и воде. Больше всего они растут весной и летом  или во влажный период. Они по-разному  переносят зиму иди сухое время года. У многих растений есть так называемый период отдыха. Многие растения накапливают питательные вещества в утолщенных частях, находящихся под землей. Их надземная часть умирает, растение отдыхает до весны. Морковь, лук и картофель — такого типа растения, накапливающие питательные вещества, которые используют люди.

Лиственные деревья, такие, как дуб и бук, сбрасывают листву осенью, потому что в это время недостаточно солнечного света для образования в листьях питательных веществ. Зимой они отдыхают, а весной на них появляются новые листочки.

Вечнозеленые деревья всегда покрыты листвой, которая никогда не опадает. Чтобы узнать больше о вечнозеленых и сбрасывающих листья деревьях.

У некоторых вечнозеленых деревьев, таких, как сосна и ель, листья длинные  и тонкие, называемые иголками. Многие из вечнозеленых деревьев растут далеко на севере, где лето короткое и прохладное, а зима суровая. Сохраняя свою листву, они могут начать расти, как только придет весна.

В пустынях обычно очень сухо, иногда там вообще не бывает дождя, а иногда случаются очень короткие сезоны дождей. Семена прорастают и дают новые  всходы только в дождливый период. Растения цветут и очень быстро дают семена. В них накапливаются питательные  вещества.

Весьма  существенным моментом в жизни растений, но крайней мере для субтропического, умеренного и холодного термических  поясов, выступают особенности защиты почек возобновления во время  перезимовки. Важный фактор защиты, помимо почечных чешуи, — положение почек  возобновления относительно уровня 
почвы.

В зависимости от этого датский  ботаник К. Раункиер в 1929г. предложил различать следующие основные типы экологически обусловленных жизненных форм: 
1. Фанерофиты— растения, у которых почки возобновления рас полагаются более или менее высоко над поверхностью почвы и ничем, кроме почечных чешуи, от возможного действия мороза не защищены. К этой группе относятся деревья и кустарники.

 
2. Хамефиты— растения, почки возобновления которых подняты над поверхностью почвы на высоту не более 25-50 см и обычно защищаются зимой снеговым покровом. Сюда относятся вечнозеленые кустарнички.

 
3. Гемикриптофиты— почки возобновления располагаются у самой поверхности земли. Надземные побеги при перезимовке у них отмирают полностью или почти полностью. Гемикриптофиты — это многие многолетние травы, полукустарники и полукустарнички.

 
4. Криптофиты  — почки возобновления располагаются на определенной глубине в почве или же в воде, как у болотных 
или водных растений. К геофитам относятся клубневые, луковичные или корневищные многолетние растения. В пустынях это преимущественно эфемероиды — многолетние луковичные и корневищные виды с коротким периодом развития. Криптофиты часты в аридных, т.е. засушливых, областях.

5. Терофиты — однолетники, полностью отмирающие в неблагоприятное время года и переживающие его в виде семян. Терофиты наиболее обычны в сухих областях с коротким, но теплым летом. К ним относятся многие сорняки.

Листопад 
 

Листопад принадлежит  к числу наиболее характерных  явлений осенней природы. Он ярче всего выражает сезонную периодичность  в развитии растительного мира наших  широт. Каждый год повторяется он, радуя вначале наш глаз бесчисленным количеством тонов и красок, в  которые наряжается лес, а затем  наводя невольную грусть унылым видом  обнажившихся деревьев и меланхолическим  шорохом опавшей листвы. Осень  издавна считается скучной порой, мертвым сезоном в природе. Поэты  сравнивают ее со старостью, грустят  об ее приближении. Для натуралиста  осень — интереснейшее время  в году, пора интенсивных исследований и наблюдений, когда ярче всего  выявляются многочисленные приспособления животного и растительного мира к условиям неблагоприятного сезона. В это время многое удается  подметить в природе, объяснить  многое непонятное. Многие проявления весенней природы без соответствующих  осенних наблюдений будут казаться нам загадочными. Весна и осень  неразрывно связаны между собою  — это отдельные стадии единого  жизненного цикла природы наших  умеренных широт.  

Причины листопада

 
Каковы причины листопада? Что  заставляет наши лиственные деревья  и кустарники ежегодно сбрасывать свою листву с тем, чтобы вновь одеться  ею по окончании суровой зимы? Чтобы  ответить на этот вопрос, необходимо прежде всего выяснить, представляет ли собой листопад биологическое явление, обусловленное жизнедеятельностью растения, или же он вызван падением температуры и наступлением осеннего ненастья. Если мы летом или — еще лучше — с весны пересадим в горшок с землей какое-нибудь молодое деревцо, например, дубок или клен, и поставим его в комнату или в оранжерею, осенью он неизбежно сбросит свои листья, несмотря на самый лучший уход. В комнату или за стекло оранжереи не проникает осеннее ненастье, здесь не бывает заморозков, тем не менее листопад и здесь будет проявляться с достаточной правильностью. Это указывает нам на то, что осеннее сбрасывание листьев не является прямым следствием наступивших неблагоприятных условий. Оно вместе с зимним периодом покоя входит в самый цикл развития растения. Есть и другой способ убедиться в том, что листопад — процесс биологический. В конце лета через основание листового черешка какого-нибудь дерева делают срез в том месте, где черешок прикрепляется к стеблю, образуя так называемую «листовую подушечку». Под микроскопом на срезе легко разглядеть образование особого отделяющего (пробкового) слоя. Клетки этогослоя имеют гладкие стенки и легко обособляются друг от друга. К началу листопада связь между ними в каком-нибудь месте нарушается, и лист остается висеть на дереве лишь благодаря сосудистым пучкам, которые, подобно мельчайшим

«водопроводным трубам», соединяют лист с остальным растением. Сосудистые пучки легко можно  заметить простым глазом на листовых рубцах в виде трех, пяти или большего числа крупных точек. Они служат для проведения воды и минеральных  солей от корня к листьям (восходящий ток) и питательных веществ —  углеводов, выработанных листьями в  процессе ассимиляции (нисходящий ток). Однако, наступает момент, когда нарушается и эта последняя связь между черешком листа и материнским растением. Часто для этого бывает достаточно самого ничтожного порыва ветра, иногда же листья опадают и в совершенно тихую погоду в результате резких колебаний температуры, замерзания или оттаивания или же прямо под влиянием силы тяжести листовой пластинки, отягченной осевшей росой. Приходилось ли вам бывать в лесу в разгар листопада, когда в ясную погоду к вечеру сильно холодает, но зато стоит полное безветрие? В это время в лесу удивительно тихо и отчетливо слышен непрерывный шорох падающих листьев. Образование пробкового слоя в листовых черешках указывает нам на то, что листопаду предшествует в растении длительная подготовка.  

Какие выгоды дает растению сбрасывание листвы на зиму

 
Листопад является приспособлением  растений к условиям зимы — не только холодного, но и сухого времени года. Если бы наши лиственные деревья остались на зиму в своем зеленом уборе, они неизбежно погибли бы в  результате недостатка влаги, так как  испарение воды их листьями не прекращалось бы, а поступление воды в растение почти полностью могло остановиться. Во многих тропических и субтропических странах, где температура в течение  круглого года достаточно высока, но влажность  подвержена сильным колебаниям, ежегодно при наступлении засухи деревья  сбрасывают листву. Taк, обнажаются на несколько месяцев деревья африканских саванн, травы которых также выжигаются солнцем, пока обильные дожди снова не возродят к жизни растительность саванн. Значение листопада в жизни наших лиственных деревьев особенно хорошо заметно при сопоставлении их с хвойными. Хвойные — ель и особенно сосна — засухоустойчивые растения. Их хвоя испаряет во много раз меньше воды, чем листва наших лиственных пород. Благодаря этому они и способны перезимовывать в зеленом виде. Считается, что в условиях слабого водоснабжения количество влаги, испаряемой хвойными, относится к количеству влаги, испаряемой лиственными породами, как 1:10, в условиях же повышенного водоснабжения — как 1:6. Дуб на 100 гр сухого вещества листьев испаряет за лето 54,6 кг воды, берез — 81,4 кг, ясень — 85,6 кг, сосна же всего 9,4 кг. Интересно заметить, что лиственница в этом отношении вeдeт себя как лиственная порода и испаряет влаги в 10 раз больше, чем сосна, и в пять раз больше, чем ель. Такая способность экономить влагу достигается наших хвойных особым строением их игл. Не говоря уже о значительно меньшей поверхности, хвоинки имеют целый ряд засухоустойчивых приспособлений: толстую кожицу, окружающую хвоинку со всех сторон, и сизоватый восковой налет, также понижающий испарение; большое значение имеет также расположение устьиц в особых углублениях. Ведь устьица являются порами, своего рода форточками, через которые происходит газообмен в растении и транспирация влаги; погружение их в ткань листа значительно уменьшает транспирацию. Напротив, листья наших листопадных деревьев лишены каких-либо специальных засухоустойчивых приспособлений. Они имеют широкую поверхность и тонкую кожицу. Говоря здесь о значении листопада в жизни наших деревьев, нельзя не обратить внимание на то, что, сбрасывая листву, они тем самым предохраняют себя от механических повреждений под тяжестью снега. Часто зимой можно наблюдать, как даже в безлистном состоянии ломаются крупные ветви деревьев под напором

снега; широкая листовая поверхность, на которой оседало  бы много снега, сделала бы это  явление катастрофическим. Вышеуказанным далеко не ограничивается биологическое значение листопада. В жизни деревьев он играет еще и другую роль. Он способствует удалению отбросов, различных минеральных солей, большое количестве которых скапливается в листьях под осень и становится вредным для растения. Если взять листья какого-нибудь дерева и исследовать, сколько они содержат золы весной, в середине лета и осенью, перед листопадом, то в результате выявится резкое повышение золы с возрастом листьев. В конце мая листья бука содержат по отношению к сухому весу 4,6% золы, в конце июля — 7,4%, а в конце октября — 10,8%, т.е. в два с лишком раза больше, чем весной. Каким о бразом в течение лета происходит накопление в листьях такого значительного количества минеральных веществ? Дело в том, что лист в течение всей своей жизни усиленно испаряет воду. На смену этой испаренной влаги в него непрерывно поступает новая, которая засасывается корнями из почвы. Однако, как мы знаем, растение получает из почвы не чистую воду, а растворы различных солей. Эти соли, проходя вместе с водой через все растение, попадают и в листья. Часть их идет на питание растения, часть же, остающаяся не использованной, откладывается в клетках листа. В результате этого к осени листья становятся как бы минерализованными, обильно пропитанными солями, отложения которых в некоторых случаях удается даже рассмотреть под микроскопом. Большое количество минеральных солей, отлагающихся к осени в листьях, нарушает нормальную их работу и становится вредным для растения; поэтому сбрасывание старых листьев является необходимым условием для его нормальной жизнедеятельности. Так как отложение минеральных солей в листьях — результат испарения, то понятно, что чем больше, влаги способны испарить листья, тем сильнее они минерализуются к осени. Это особенно ясно видно при сопоставлении количества золы, отлагаемой в листьях сосны и лиственницы. Сосна, которая, как мы знаем, испаряет за лето очень мало влаги, содержит осенью в своей хвое всего лишь около 1,5% золы, тогда как лиственница, которая в отношении испарения приближается к лиственным породам, скопляет в мягких иглах до 2,5% минеральных солей. Необходимость избавиться от накопившихся в листьях вредных отбросов обусловливает листопад у деревьев во влажном тропическом климате. Вначале полагали, что в тропических местностях, где климат в течение круглого года остается более или менее однородным, листопада вовсе не существует. Однако более тщательные наблюдения, произведенные на острове Яве в знаменитом тропическом ботаническом саду в Бьютензорге и в Индии, показали, что и в тропиках листопад представляет собой обычнейшее явление. Правда, опадение листьев у различных деревьев происходит здесь не одновременно, причем даже различные экземпляры одного и того же вида имеют листопад в различное. время. В результате период покоя во влажном тропическом климате нередко продолжается у какого-нибудь дерева или части дерева всего лишь несколько дней. Растение сбрасывает ставшие для него не нужным балластом старые листья и немедленно облачается в новый зеленый наряд. Эти факты указывают, что листопад зависит не только от внешних, но и от внутренних причин, т. е. становится необходимым в результате жизнедеятельности самого растения.  

Что содержится в  опавших листьях

Анализы опавших листьев  показали, что в них содержится, кроме известного процента золы, значительное количество углеводов — органических веществ, содержащих углерод и выработанных лиcтом в результате поглощения им углекислоты из воздуха. Замечательно при этом, что опавшие листья значительно богаче углеводами, чем молодые. Таким образом, растение, ежегодно сбрасывая листву, лишается известного количества питательных веществ, которые не успевают полностью перейти в стебель. Однако подобная расточительность не приносит растению особого вреда. Углеводы — это вещества, которые в любом количестве могут быть получены растением из воздуха. Азот растение усваивает только из почвы в виде растворенных солей. И азота нередко растению не хватает. Поэтому оказывается, что азотистые вещества перед листопадом в значительных количествах передвигаются в ствол, где и перезимовывают или потребляются растением в течение зимы; вместе с азотистыми веществами из листьев выводятся и другие ценные для растения минеральные соли; тем не менее установлено, что значительная часть их все же остается в опадающих листьях. Опавшие листья представляют собой очень ценное удобрение. Благодаря им почва в лесу ежегодно обогащается перегноем, приобретая ряд важных свойств. Мы знаем, например, что почва широколиственного леса не промерзает зимой в силу значительного содержания гумуса и это дает возможность весенним растениям развиваться под снегом. Один гектар дубового леса получает более 5000 кг отпада (сухой вес листьев, хвороста и пр.), что дает примерно 520 кг золы. Отсюда понятно, что сбор опавших листьев и вообще удаление лесной подстилки в лесу отрицательно сказываются на жизни деревьев. Так, например, в одном опытном германском лесничестве, где в течение ряда лет практиковался сбор лесной подстилки, прирост насаждения упал на 11%. В листьях некоторых деревьев содержатся дубильные вещества. В незначительном количестве они есть в листьях дуба, но особенно много их в листьях благородного каштана — дерева, широко распространенного у нас в Западном Закавказье. Свежие опавшие листья в каштановых лесах содержат до 12% дубильных веществ, поэтому сбор их для получения дубильного экстракта может иметь промышленное значение.  

Отчего осенью листья желтеют

 
Растения кажутся нам зелеными от большого количества мельчайших хлорофилловых  зерен, расположенных в клетках  листьев и стеблей. Мы знаем, что  в хлорофилловом зерне совершается  процесс разложения углекислоты, в  результате которого в растении из неорганических соединений создаются  органические вещества — углеводы. Хлорофилловое зерно не остается неизменным в растении. Оно недолговечно. Улавливая солнечную энергию, необходимую  для процесса ассимиляции, хлорофилл  разрушается под влиянием света  и вновь создается в растении, причем образование его также  может происходить только лишь на свету. Однако