Причини листопада
Листопад належить до найбільш характерних явищ осінньої природи. Він найяскравіше висловлює сезонну періодичність у розвитку рослинного світу наших широт. Щороку повторюється він, радуючи спочатку наше око незліченною кількістю тонів і фарб, в які вбирається ліс, а потім наводячи мимовільну смуток похмурим виглядом оголених дерев і меланхолійним шерехом опалого листя. Осінь здавна вважається нудною часом, мертвим сезоном у природі. Поети порівнюють її зі старістю, сумують за її наближення. Для натураліста осінь — найцікавіший час у році, час інтенсивних досліджень та спостережень, коли найяскравіше виявляються численні пристосування тваринного та рослинного світу до умов несприятливого сезону. У цей час багато що вдається помітити в природі, пояснити багато незрозумілого. Багато проявів весняної природи без відповідних осінніх спостережень здаватимуться нам загадковими. Весна та осінь нерозривно пов'язані між собою — це окремі стадії єдиного життєвого циклу природи наших помірних широт.
Які причини листопада? Що змушує наші листяні дерева і чагарники щорічно скидати своє листя для того, щоб знову одягтися ним після закінчення суворої зими? Щоб відповісти на це питання, необхідно перш за все з'ясувати, чи є листопад біологічне явище, зумовлене життєдіяльністю рослини, або ж він викликаний падінням температури та настанням осінньої негоди. Якщо ми влітку чи — ще краще — з весни пересадимо в горщик із землею якесь молоде деревце, наприклад, дубок чи клен, і поставимо його в кімнату чи в оранжерею, восени він неминуче скине своє листя, незважаючи на найкращий догляд. У кімнату або за скло оранжереї не проникає осіння негода, тут не буває заморозків, тим не меншеменш листопад і тут виявлятиметься з достатньою правильністю. Це вказує нам на те, що осіннє скидання листя не є прямим наслідком несприятливих умов. Воно разом із зимовим періодом спокою входить у самий цикл розвитку рослини. Є й інший спосіб переконатися, що листопад — процес біологічний. В кінці літа через основу листового черешка якогось дерева роблять зріз у тому місці, де черешок прикріплюється до стебла, утворюючи так звану «листову подушечку». Під мікроскопом на зрізі легко розглянути утворення особливого шару, що відокремлює (пробкового). Клітини цього шару мають гладкі стінки і легко відокремлюються одна від одної. До початку листопада зв'язок між ними в якомусь місці порушується, і лист залишається висіти на дереві лише завдяки судинним пучкам, які, подібно до найдрібніших «водопровідних труб», з'єднують лист з іншою рослиною. Судинні пучки легко можна помітити простим оком на листових рубцях у вигляді трьох, п'яти або більшої кількості великих точок. Вони служать для проведення води та мінеральних солей від кореня до листя (висхідний струм) та поживних речовин - вуглеводів, вироблених листям у процесі асиміляції (низхідний струм). Однак, настає момент, коли порушується і цей останній зв'язок між черешком листка і материнською рослиною. Часто для цього буває досить найменшого пориву вітру, іноді ж листя опадає і в зовсім тиху погоду в результаті різких коливань температури, замерзання або відтавання або прямо під впливом сили тяжіння листової пластинки, обтяженої осілою росою. Чи доводилося вам бувати в лісі в розпал листопада, коли в ясну погоду надвечір сильно холодає, але зате стоїть повне безвітря? У цей час у лісі напрочуд тихо і виразно чутибезперервний шерех падаючого листя. Утворення коркового шару в листових черешках свідчить про те, що листопаду передує у рослині тривала підготовка.
Чому восени листя жовтіє
Рослини здаються нам зеленими від великої кількості дрібних хлорофілових зерен, розташованих у клітинах листя та стебел. Ми знаємо, що в хлорофіловому зерні відбувається процес розкладання вуглекислоти, в результаті якого в рослині з неорганічних сполук утворюються органічні речовини — вуглеводи. Хлорофілове зерно не залишається незмінним у рослині. Воно недовговічне. Уловлюючи сонячну енергію, необхідну для процесу асиміляції, хлорофіл руйнується під впливом світла і знову створюється в рослині, причому освіта його також може відбуватися тільки на світлі. Однак хлорофіл - не єдиний фарбуючий початок у тканинах рослин. Поряд із ним постійно присутні особливі пігменти, відомі під назвою ксантофілу та каротину. Перший чисто жовтого кольору, другий має помаранчевий відтінок; каротин обумовлює характерний колір кореня моркви, де він міститься у великій кількості. Жовті пігменти завжди є в зелені рослини, але влітку вони зовсім непомітні, оскільки замасковані інтенсивно-зеленим забарвленням хлорофілу; проте їх дуже легко виділити за допомогою наступного нескладного досвіду. Кожен, мабуть, знає, що зелені частини рослин, якщо їх кинути у міцний спирт, починають бліднути, тоді як спирт, навпаки, швидко зеленіє. Цей процес знебарвлення листя викликаний тим, що хлорофіл розчиняється у спирті, і особливо швидко при підігріванні або навіть обережному кип'ятінні спирту у водяному баку. Міцна спиртова витяжка із зеленого листя при розгляданні її в світлі виглядає смарагдово-зеленою,у відбитому ж світлі флюоресціює (відсвічує) вишнево-червоним відтінком. Разом із хлорофілом у спирт переходять і жовті пігменти. Щоб відокремити їх, у витяжку слід налити трохи бензину. Збовтавши суміш, через деякий час можна помітити, що бензин, як легший, випливе нагору, тоді як шар спирту залишиться внизу. При цьому бензин матиме смарагдове забарвлення, спирт же прийме золотисто-жовтий колір від жовтих пігментів листа, що залишилися в ньому, — ксантофіла і каротину. Відділення хлорофілу від жовтих пігментів засноване на тому, що він має більшу розчинність у бензині, ніж у спирті. Восени, в міру згасання діяльності листа у зв'язку з утворенням у його черешку відокремлюючого шару, у ньому сповільнюється і, нарешті, остаточно припиняється утворення хлорофілу; руйнація ж хлорофілу під впливом сонячного світла продовжується. В результаті лист втрачає своє зелене забарвлення, і жовті пігменти, непомітні до цього часу, раптово виявляються. Тому необхідно додати, що не тільки ксантофіл і каротин зумовлюють жовте забарвлення листя восени; в даний час знайдено ще й інші жовті пігменти, які відсутні в живих тканинах листка і з'являються лише за їхнього відмирання в момент листопада. Так як руйнування хлорофілу йде більш швидкими темпами на яскравому світлі в сонячну погоду, то стає зрозумілим, чому в похмуру дощову осінь листя довше зберігає своє зелене забарвлення і чому, два-три ясні сонячні дні, що змінили досі негода, відразу прикрашають крони дерева в яскраві золотисті фарби осінь.