Лес, точно терем расписной,
Лиловый, золотой, багряный,
Веселой, пестрою стеной
Стоит над светлою поляной.

Березы желтою резьбой
Блестят в лазури голубой…

И. Бунин

Проблемный вопрос

Почему осенью листья деревьев меняют свою окраску?

Гипотеза

Возможно, к осени в листьях начинают образовываться пигменты жёлтого, оранжевого, красного цветов?

План

1. Изучить литературу по теме

2.Провести эксперимент на сравнение пигментного состава листьев летом и осенью

3. Описать результаты

4. Сделать выводы

Методы исследования

Анализ литературных источников

Хроматография

Результаты

В ходе изучения литературных источников, выяснилось:

Зелёный лист имеет такой цвет из-за присутствия пигмента, известного как хлорофилл. Когда он в большом количестве содержится в клетках, что происходит во время периода роста, зелёный цвет хлорофилла преобладает, затмевая цвета любых других пигментов, которые могут содержаться в листе. Поэтому листья летом имеют характерный зелёный цвет.

Хлорофилл обладает жизненно важной функций: перехват солнечных лучей и преобразование полученной энергии в питательные вещества — простые сахара, которые получаются из воды и углекислого газа. Эти сахара являются основой питания растений — источниками углеводов, необходимых для роста и развития. Во время процесса производства питательных веществ хлорофилл разрушается, так как непрерывно используется. Несмотря на это, в течение сезона роста, растения снова и снова восстанавливают запасы хлорофилла. Большой запас хлорофилла позволяет листьям оставаться зелёными.

Поздним летом жилки, переносящие соки в лист и из листа, постепенно закрываются. Это происходит по мере того, как в основании каждого листа формируется пробковый клеточный слой. С нарастанием этого слоя, количество воды и минералов, поступающих в лист, уменьшается. Сначала медленно, но затем этот процесс ускоряется. В течение этого времени количество хлорофилла начинает снижаться.

Часто жилки остаются всё ещё зелёными, даже когда расположенные между ними ткани уже давно полностью изменили цвет.

Каротиноиды имеют преимущественно жёлтый или оранжевый цвет. Они всегда присутствуют в листьях, но перекрываются зелёным цветом хлорофилла. Антоцианы, которые ответственны за красные цвета в листьях, не присутствуют в листьях до тех пор, пока в листьях не начнёт снижаться уровень хлорофиллов. Раньше предполагали, что антоцианы просто результат разрушения зелёного хлорофилла, но эта теория уже не считается общепризнанной.

В конце XIX века наблюдалось, что производство в листьях антоцианов возрастает при низких температурах и хорошем освещении. Предполагалось, что антоцианы защищают листья от вредного ультрафиолетового излучения. Но в 1980-х годах заметили, что антоцианы производятся внутри листьев, а не на поверхности, что говорит против теории фотозащиты. Более того, антоцианы не защищают от особенно вредного спектра ультрафиолет B.

Но в 1990-х годах учёные Дэвид Ли и Кэвин Гольд показали, что красные листья лучше справляются с колебаниями света, чем зелёные. Они предполагают, что наличие красных антоцианов стабилизирует фотосинтез.

Проведём хроматографическое исследование вытяжки зелёных листьев и осенних листьев.

Хроматогра́фия (от др.-греч. χρῶμα — цвет) — динамический сорбционный метод разделения и анализа смесей веществ, а также изучения физико-химических свойств веществ. Основан на распределении веществ между двумя фазами — неподвижной (твердая фаза или жидкость, связанная на инертном носителе) и подвижной (газовая или жидкая фаза, элюент). Название метода связано с первыми экспериментами по хроматографии, в ходе которых разработчик метода Михаил Цвет разделял ярко окрашенные растительные пигменты.

Как видно из хроматограммы зелёного листа, в нём наряду с зелёным пигментом хлорофиллом присутствуют и жёлтый ксантофилл, и оранжевый каротин.

На хроматограмме, сделанной в сентябре, количество пигментных пятен значительно уменьшилось. К этому времени листья приобрели желтую, красную окраску. Поэтому, закономерно, что во всех образцах усилилась интенсивность цвета пигментов, соответствующая каротину, ксантофиллу, а зеленые пигменты, соответствующие хлорофиллам, исчезают. Этот процесс связан с разрушением хлорофилла. Яркая окраска осенних листьев также обусловлена интенсивным синтезом антоцианов.

Вывод

Гипотеза подтвердилась частично. Жёлтый ксантофилл и оранжевый каротин присутствуют в листьях постоянно, а антоцианы появляются в листьях уже осенью.

И пусть всю осеннюю красоту можно описать научной прозой, красота остаётся красотой!

Спасибо за внимание.

Презентацию подготовила Тихомирова Елена.

Comment Stream