Чому рослини зелений колір вибрали, Наука для всіх простими словами
Років у три - чотири кожна дитина ставить просте запитання: "чому трава зелена? У відповідь можна почути все, що завгодно - від "не приставай, мені ніколи" до науково-популярної версії про фотосинтез і зелений хлорофіл. Але хіба це відповідь? Можете Чи ви пояснити собі, чому трава все-таки зелена - а не рожева, помаранчева або кольору індиго?.. Звичайно, ви скажете: тому що в хлоропластах рослин міститься хлор - а в кристалічній формі він зелений. А далі - те що?Чому в ході еволюції вибір припав на нього, а не на періодичний елемент іншого кольору?Ось вам і завдання .... Але в історії розвитку життя на Землі не було випадковостей.
Доступною мовою про фізику.
Навіть найдальші від точних наук люди знають, що життя на планеті завдячує своїм існуванням сонячним променям. Глибоко у надрах нашої зірки відбуваються ядерні реакції синтезу гелію з водню. В результаті розпаду вивільняються фотони (кванти світла. Вони виявляють властивості хвиль і частинок одночасно: ці електромагнітні імпульси випромінюються "Порціями", проте не мають ні маси, ні заряду. Їхня роль у нашому житті значно важливіша: вони забезпечують взаємодію між електричними зарядами елементарних частинок складають атоми, потім молекули і, нарешті, клітини живого організму.
Фотони можуть жити, увага, тільки в русі зі швидкістю світла у вакуумі. Народжуючись у сонячному ядрі, вони спершу несуть колосальний імпульс. Але щоб крізь сонячну мантію пробитися до поверхні зірки ці частки витрачають майже мільйон років! Тому незважаючи на те, що з цього моменту світло долає відстань до землі всього за 8, 3 хвилини, ми насолоджуємося теплими променями, які чекали на зустріч з нами ще в середині плейстоцену.
ТакОсь: загалом імпульс фотонів капітально зменшується ще до прощання з рідною зіркою, а при проходженні земної атмосфери на кванти світла вже чекають нові перешкоди. В озоновому шарі фотони стикаються з молекулами, через що змінюються імпульс і довжина хвиль - тобто, світло поділяється на спектр (дисперсія. Найнебезпечніші для земних мешканців довжини хвиль озоновий шар не пропускає - включаючи більшу частину ультрафіолету. Тому ми розрізняємо кольори веселки Починаючи від фіолетового і закінчуючи червоним, інфрачервону довжину хвилі ми все ще відчуваємо як тепло, а слабке мікрохвильове та інші випромінювання нас зовсім не турбують.
Кожному з видимих кольорів відповідає довжина хвилі світла, яку відбивають матеріальні об'єкти (всі інші їм поглинаються. Здавалося б, нічого загадкового: рослини використовують хлорофіл, який поглинає всі кольори крім зеленого. Але все навпаки: спочатку рослини свідомо вибрали колір, а потім підібрали до ньому потрібний "Наповнювач" Тут нам доведеться звернутися до багатого досвіду агрономів і ботаніків. Численні досліди та дослідження розкривають деякі секрети рослин, про які чомусь не розповідають у школі на уроках біології.
Фотони та рослини.
Взагалі для фотосинтезу підходять хвилі будь-якої довжини, включаючи невидимі для нашого ока. Сучасні рослини пристосувалися використовувати випромінювання в діапазоні від 400 (фіолетовий) до 700 нм (червоний). деякі хімічні реакції можуть початися при опроміненні речовини світлом низької або середньої частоти (теплі кольори веселки), а іншим для ініціювання реакції потрібно світло зчастотою вище за певне порогове значення (холодні кольори.
Якщо зелене світло може передати досить великі імпульси - який же сенс рослинам від нього відмовлятися? Однак факт є факт: 80-90% енергії рослини виробляють за рахунок поглинання синіх та червоних фотонів. Сині при цьому інтенсивніші, натомість червоних – переважна більшість. Інші 10-20% припадають на інші кольори, а сам зелений як "Основний Наряд" був обраний, очевидно, за свою високу проникаючу здатність: у той час як синій і червоний майже повністю поглинаються верхніми ярусами листя, зелений здатний проникати крізь них і "вдихати життя" в нижні яруси, хоч би якими густими вони були. Це означає, що перші водорості, які тільки вибиралися на сушу, вже планували своє подальше завоювання континентів та перетворення на багатоярусні ліси – від мохів та трав до чагарників та дерев.
Де ж гарантія, що рослини просто відображають або пропускають крізь себе більшу частину зеленого світла? - Її й не буде, адже це не зовсім правда. Це весь людський зір, який не можна назвати найнадійнішим (порівняно з деякими тваринами), дає нам "Зелену Картинку". Цей колір ми однорідним через недосконалість свого зорового аналізатора бачимо. Насправді це накладання світлових хвиль різної довжини - переважно жовтих і синіх. А як же по іншому? Частина кольорових пігментів (каротин, антохлор, ксантофіл) спеціалізуються на поглинанні синіх фотонів, відбиваючи заломлені промені в червонувато-жовтому "Форматі". Інші пігменти (хлорофіл і антоціани) поглинають червоні фотони, відбиваючи промені приблизно кольору морської хвилі. Накладаючись, вони утворюють смарагдовий (принаймні так його бачать люди.
У міру скорочення світлового дня та зміникута освітленості (що впливає на заломлення світла ще в шарах атмосфери), фотонів з великою частотою (і маленькою довжиною хвилі) стає дедалі менше. Деякий час рослини намагаються пристосуватися до цього і переключають увагу виключно на збір висококалорійних порцій світла. Поглинаючи сині та зелені фотони, листя рослин починає відбивати відповідно жовтий або червоний кольори. Коли синіх фотонів стає критично мало, рослини скидають листя.
Які можуть бути рослини з інших планет?
Як ви здогадуєтеся, все залежить від особливостей світлового спектру, який формується під час проходження атмосфери чи рідкого середовища. Таким чином, якщо кисню та озонового шару на планеті немає, то від пекучого ультрафіолету рослини може врятувати тільки товща води – вони, очевидно, поглинатимуть максимум інфрачервоного випромінювання, а самі набудуть темно – червоного кольору (на нашій планеті так робить пурпурова аноксигенна бактерія. Заселений супутник яскравої зірки класу F повинен отримувати дуже багато світла, тому рослини на ньому відображали б синій колір - щоб уникнути перегріву. його, рослини напевно зроблять вибір на користь чорного забарвлення.Та ви уявіть собі ці три фіолетових очі, повних надії: "мама - мама, а чому трава чорна?"