В школе ведутся метеорологические наблюдения, поэтому очень легко отметить те изменения, которые характеризуют наступление осени.
Осень характеризуется более низкими температурами, чем лето; в сентябре, а иногда и в конце августа, наблюдаются заморозки на почве, на рассвете температура воздуха падает ниже нуля, роса замерзает и трава покрывается инеем, а днём в солнечную погоду температура воздуха поднимается довольно высоко. Колебания температуры почти отсутствуют в облачную погоду, тик как тогда в ночное время теряется меньше тепла.
Интересные результаты дают наблюдения за перемещением солнца в течение дня. При помощи простых приборов можно установить, что с каждым днём точки восхода и захода смещаются. По календарю школьники устанавливают, что дни становятся короче, ночи – длиннее. Эти данные можно связать с наблюдениями детей за тем, что осенью и особенно зимой тени от деревьев и других высоких предметов даже в полдень очень длинны.
В течение осени изменяются такие важные условия жизни растений, как свет (продолжительность дневного освещения уменьшается), тепло (температура воздуха и почвы понижается), а также связанные с ними условия водоснабжения, минерального и органического питания растений.
Осень характеризуется довольно большим количеством осадком в виде холодных дождей, почва бывает насыщена водой, но вода из-за низкой температуры плохо усваивается корнями растений, а, следовательно, в растения поступает мало минеральных веществ.
Процесс фотосинтеза также тормозится, так как при низкой температуре затрудняется восстановление хлорофилла, постоянно разрушающегося под действием ярких солнечных лучей, которых ещё немало осенью.
Наблюдение за осенним небом показывает, что кучевые и лёгкие перистые облака исчезают, их заменяют низкие слоистые облака.
Понижение температуры до нуля и ниже приводит к тому, что вся вода, имеющаяся в воздухе в виде паров, замерзает; воздух становится сухим.
Таким образом, зима представляет собой не только холодное, но и сухое время года. Зимой растения сталкиваются с физической сухостью воздуха и физиологической сухостью почвы. Только те растения, у которых вырабатываются приспособления к борьбе с этими неблагоприятными условиями, могут жить в климате умеренных широт.
Различные растения имеют различные приспособления к уменьшению зимнего испарения. Одним из таких приспособлений является листопад, благодаря которому во много раз сокращается испаряющая поверхность растения.
Причины листопада могут быть разделены на две группы: непосредственные причины, которые показывают, какие изменения в строении растений наступают перед листопадом и приводят к опадению листвы; к ним можно отнести также изменения физиологические и более отдалённые причины, связанные с изменением внешних условий существования. Установление тех других причин имеет большое значение для формирования у учащихся правильного представления о взаимосвязи между организмами и окружающей их внешней средой.
Многие растения нашей флоры перезимовывают с зелёным листьями. Среди деревьев и кустарников всем известны ель, сосна, пихта, – вечнозелёные растения. Листья этих пород, игловидные, жёсткие, кожистые, имеют малую поверхность и слабо испаряют воду. Благодаря этому они успешно переносят зимнюю засуху.
Кроме этих хвойных растений, многие покрытосеменные не сбрасывают осенью всех своих листьев, а сохраняют их до будущей весны. У брусники, вереска, багульника, кассандры, андромеды и других растений торфяных болот зимующие листья развёртываются весной и сохраняются до появления следующих листьев, это вечнозелёные кустарники, их листья существуют более года. Хвоя сосны живёт 2 года, хвоя ели – от 5 до 12 лет, хвоя пихты – от 2 до 5 лет, листья брусники – от 1 до 4 лет и опадают не сразу. У них также имеется ряд приспособлений к уменьшению испарения, с которыми можно познакомиться на экскурсии. Среди травянистых растений лугов, хвойных и лиственных лесов также есть формы, которые уходят под снег с зелёными листьями и сохраняют их до весны. Детальные наблюдения за такими растениями показывают, что зимующие листья развиваются у них во второй половине лета, а листья, развившиеся весной, отмирают осенью. Растения с несколькими генерациями листьев, среди которых имеется зимующая генерация, называются зимнезелёными.
Подготовка зимнезелёных растений к зиме выражается главным образом в физиологической перестройке, однако есть и некоторые морфологические приспособления к перенесению зимних условий.