Почему осенью листья деревьев меняют цвет?

Причиной изменения окраса листвы с зелёного цвета на жёлто-красные тона являются различные биохимические процессы, протекающие в растениях при подготовке к зимнему периоду.

Во-первых, с наступлением осени световой день становится короче, а температура воздуха постепенно снижается. Эти изменения служат сигналом для растения, что приближается неблагоприятный сезон - зима. Процесс фотосинтеза (преобразование солнечной энергии в химическую) замедляется, и растение начинает готовиться к периоду покоя. Привычная для нас зелёная окраска листьев обусловлена пигментом хлорофиллом, который участвует в фотосинтезе. Осенью производство хлорофилла постепенно прекращается, а уже имеющийся пигмент разрушается под воздействием холода и уменьшения количества света. Когда зелёный цвет исчезает, становятся заметны другие пигменты, которые были в листьях всегда, но «прятались» (или маскировались) под хлорофиллом. Наиболее распространёнными из этих веществ можно назвать такие:

• Каротиноиды - жёлтые и оранжевые пигменты (присутствуют, например, в моркови и тыкве). Они становятся заметны, когда исчезает хлорофилл, придавая листьям жёлтые, оранжевые и золотистые оттенки. В солнечные осенние дни эти пигменты вырабатываются активнее, что придаёт листве в целом более насыщенный цвет (собственно, отсюда и пошло выражение – «золотая осень»).
• Антоцианы - красные, розовые и пурпурные пигменты. В отличие от каротиноидов, они образуются осенью заново, когда сахара, остающиеся в листьях, взаимодействуют с органическими кислотами. Их концентрация зависит от освещённости и температуры: при ярком солнце и прохладных ночах антоцианов вырабатывается больше, поэтому листья становятся ярко-красными или пурпурными. Антоцианы играют роль антиоксидантного щита, защищая листья от ультрафиолета и грибковых инфекций.

Коричневый цвет листьев возникает не по причине действия какого-либо пигмента, а из-за клеточных стенок, которые становятся заметными, когда отсутствуют видимые красящие вещества. Они-то и делают коричневыми, например, дубовые листья.

В основании каждого листа формируется отделительный тонкий слой клеток, который постепенно перекрывает движение воды и питательных веществ. Когда хлорофилл полностью разрушен и фотосинтез прекращается, листья опадают, чтобы дерево не теряло влагу через них зимой и не страдало от холода. Во время кратковременных заморозков осенними ночами опадение листвы происходит во много раз интенсивнее и быстрее (за счёт резкого замедления всех биохимических процессов в листе, активации отделительного слоя в основании черешка и дополнительной потери влаги из-за повреждения клеток мелкими кристаллами льда).

Таким образом, изменение цвета листвы у растений умеренных широт является не просто красивым природным явлением, а жизненно важным процессом адаптации к длительному холодному времени года.