В отличие от животных, что получают необходимые для жизни вещества и энергию из поедаемой ими пищи, обычные растения потребляют три раздельных потока вещества/энергии, а именно:
- • минеральные вещества и вода - поступают через корневую систему;
- • углекислый газ, необходимый для синтеза биомассы - поступает из окружающего воздуха через листья;
- • энергия - усваивается листьями из потока падающего на них солнечного света.
Усвоение световой энергии возможно лишь за счёт её взаимодействия с окрашенными веществами (растительными пигментами) в процессе фотосинтеза. Основными фотосинтезирующими пигментами растений являются хлорофиллы - именно они придают растениям зелёный цвет. Для фотосинтеза разных групп веществ (углеводы, белки) хлорофилл поглощает синюю и красную составляющие солнечного спектра, игнорируя зелёную как "ненужную" (реальный процесс ещё более сложен и интересен - что заметно по фотографиям живых растений в ближнем инфракрасном спектре).
Остальные группы пигментов (жёлтые ксантофиллы, оранжевые каротины, а также красные, фиолетовые и синие антоцианы) присутствуют в листе растения в малых количествах. Увидеть их можно в этиолированных (выращенных без света и поэтому не имеющих хлорофилла) растениях или их частях - например, в прорастающих в темноте побегах картофеля. Отвечающие за поглощение частей светового спектра хромофорные группы молекул хлорофилла весьма "нежны": незначительное химическое/физическое воздействие может их достаточно легко разрушить - этот процесс хорошо заметен при приготовлении пищи, когда зелень ошпаривают, жарят или бросают в варящийся суп.
Что происходит с листвой осенью?
Приготавливаясь к периоду зимнего покоя, растение по возможности "выкачивает" из биомассы листьев все потенциально полезные вещества и прекращает синтез хлорофиллов. Остаточное их количество в листе становится столь мало, что уже не может замаскировать присутствие прочих, более стабильных красящих пигментов и собственный цвет клеточных стенок (он разнообразен, но типично имеет бурый оттенок). Поэтому увядающий лист приобретает тот цветовой оттенок, который ему обеспечивают оставшиеся в листовой пластинке красители, причём пропорционально их количеству/концентрации - и именно из-за этого осенний лес окрашивается в столь разнообразные и яркие тона.
Как растение "узнаёт" о наступлении осени?
В живом растении одновременно функционирует множество "внутренних часов" - процессов, завязанных на воздействие внешних факторов (циклические колебания температуры, света и так далее). Применительно к листу, наиболее важным фактором здесь оказывается относительная (как доля от всего суточного цикла) и абсолютная (в часах) продолжительность светового дня - именно так запускается процесс подготовки растения к зимнему периоду покоя. Помимо изменения биохимических процессов, у листопадных деревьев в основании листа инициируется рост клеток пробкового слоя, который постепенно прерывает связь между листом и деревом - и лист опадает.
