Вот и закончилось знойное лето с его пышной зеленью, обильным цветением, птичьими трелями, стрекотанием кузнечиков, порханием изящных бабочек на разнотравных лугах, лесных полянках и опушках. Но не отчаивайтесь — долгими зимними днями, когда за окном будет лежать белый снег и потрескивать мороз, мы с наслаждением и восторгом будем вспоминать об ушедшем лете, подарившем нам свое тепло и незабываемые впечатления. Но вернемся в сегодняшний день, на дворе — осенняя пора, очей очарованье... Скольких поэтов и живописцев вдохновило это время года, когда воздух наполнен осенней свежестью. Вспомните картину Левитана "Золотая осень". На полотне изображены русские березы в своем золотом наряде, когда "под оскудевшим солнцем осенней позднею порой их каждый лист блестит червонцем над серебристою корой". А ведь еще совсем недавно развесистые белоствольные березы привлекали нас своей изумрудной зеленью. Осень является сложным периодом в жизни растений. Если однолетние растения благополучно заканчивают свой жизненный цикл, то многолетние травы, кустарники и деревья в осенний период начинают активно готовиться к перезимовке. Исследования показывают, что при понижении температуры воздуха происходят запасание ассимилятов в различных клеточных структурах (Guy, 1990), ультраструктурные (Кислюк и др., 1983; Мирославов и др., 1990) и биохимические перестройки (Levitt, 1980), что способствует увеличению морозостойкости растения. Для каждого яруса леса осень имеет различный фенологический смысл. У целого ряда травянистых длительновегетирующих растений (сныть, медуница, звездчатка, будра, живучка) наблюдается дальнейшее развитие побегов, закладываются почки будущего года, происходит осеннее отрастание листьев, с которыми они уходят под снег и благополучно перезимовывают. Позднелетние виды такие как колокольчики, норичник прекращают ростовые процессы и отмирают. Эфемероиды возобновляют подземное развитие. У древесных и кустарниковых пород ярко выражен заблаговременно подготовленный осенне-зимний покой. Большинство деревьев на зиму сбрасывает листву, что способствует уменьшению зимней засухи. Но листопаду предшествует осенняя окраска листьев. Оказавшись в лесу осенью, вы попадаете в удивительный мир красок: листья берез становятся светло-желтыми, рябины и калины — пунцово-красными, черемухи — пурпурными, ольхи — мутного буро-зеленого оттенка. Осенняя перемена окраски листьев распространяется также на кустарники и некоторые травы. Так, листья голубики и сныти принимают фиолетовый оттенок, черники — ярко-желтый и пр. Как известно, окраска листьев определяется пигментами. Фотосинтетические пигменты высших растений делятся на две группы — хлорофиллы и каротиноиды. Роль пигментов заключается в поглощении света и превращении солнечной энергии в химическую. Пигменты локализованы в мембранах хлоропластов, расположенных под прямым углом к источнику света для максимального поглощения солнечной энергии. Хлорофиллы поглощают свет в сине-фиолетовой (400-500 нм) и красной (600-700 нм) области спектра. Зеленый свет они отражают, благодаря чему придают растениям характерную зеленую окраску. Существует несколько типов хлорофиллов, наиболее важным из которых является хлорофилл а—желто-зеленый пигмент, который имеется у всех фотосинтезирующих растений за исключением фотосинтезирующих бактерий. Две формы хлорофилла а, которые обозначают Р690 и Р700 в соответствии с максимумами поглощения в нанометрах, выполняют роль главных рецепторных пигментов в фотосинтезе. Электроны, испускаемые главными пигментами, непосредственно доставляют энергию для реакций фотосинтеза. Помимо главных существуют дополнительные пигменты, роль которых заключается в расширении спектра поглощения света. К ним относятся остальные формы хлорофилла а, сине-зеленый хлорофилл bи каротиноиды. На рисунке схематически показано, как активированные светом молекулы дополнительных свето-собирающих пигментов (около 300 молекул хлорофилла и 50 молекул каротиноидов) передают поглощенную ими энергию на одну молекулу главного пигмента, который представлен хлорофиллом Р690 (или Р700) и называется реакционным центром. Здесь световая энергия преобразуется в энергию химических связей. Желтые пигменты — каротиноиды (каротины и ксантофиллы), которые поглощают свет в сине-фиолетовой области (460-550 нм), функционируют не только как дополнительные пигменты. Также они защищают хлорофилл от избытка света и фотоокисления, когда возбужденная молекула хлорофилла преобразует кислород в высокоэнергетические радикалы. Эти радикалы могут притягивать водород из соседних молекул, что приводит к гибели клеток. Обычно каротиноиды замаскированы зелеными пигментами, но хорошо выявляются перед осенним листопадом, поскольку вначале происходит распад хлорофиллов. Для большинства растений характерны регулярное разрушение и ресинтез хлорофилла. Круговорот 30 миллионов тонн хлорофилла на планете происходит в среднем три раза в год. Когда скорость синтеза хлорофилла отстает от скорости распада, в листьях начинают происходить биохимические превращения каротиноидов. Данные о взаимопревращениях ксантофиллов, известных как виолаксантиновый цикл, и их функциях в процессе фотосинтеза, были получены в лаборатории экологии фотосинтеза Ботанического института (Сапожников и др., 1957; Корнюшенко, 1970; Маслова и др., 1996) и в ряде зарубежных лабораторий (Haldimann, 1996; Gilmore, 1997). Показано, что при низкой температуре происходит резкое увеличение пула пигментов ксантофиллового цикла (виолаксантин, антераксантин, зеаксантин) и его активности (Королева, 1996). В осенний период, когда снижается количество хлорофилла и уменьшается эффективность фотосинтеза, повышенная активность этого цикла обеспечивает фотозащиту и предохраняет фотосинтетический аппарат от избыточной энергизации. Когда хлорофилл, маскируемый другими пигментами, разрушается, зеленая окраска листьев изменяется, и мы видим деревья и кустарники, раскрашенные в красный, желтый, оранжевый цвета разных оттенков. Зачастую это достаточно захватывающее явление. В Англии даже установлена телевизионная горячая линия, информирующая население об изменении окраски древесных пород в парках и садах осенью. Кроме того, каротиноиды, полученные из осенних листьев, нашли широкое применение в промышленности Новой Англии с рентабельностью миллион долларов в год. к.б.н. О. Дымова
Логотип -
Начало -
Общие
сведения -
Структура -
Научная деятельность 3378 посещений с 13.12.2001 |