Почему все растения имеют зеленый цвет: Почему растения зелёные? Причины, фото и видео

Содержание

Почему растения зелёные? — Мастерок.жж.рф — LiveJournal

Посмотрим вокруг на природу, которая нас окружает. Цветы, кустарники, деревья, травы летом имеют множество оттенков, но преобладающим в цветовой гамме является зеленый.

Но почему именно зеленый, а не синий, красный или желтый?

Как вы помните из школьной программы — растения по праву называют легкими планеты. Перерабатывая вредный углекислый газ, они дарят человечеству и окружающей среде кислород. Этот процесс носит название фотосинтез, а пигмент отвечающий за него – хлорофилл.

Именно благодаря молекулам хлорофилла неорганические вещества превращаются в органические. Самым важным из них является кислород, но в то же время в процессе фотосинтеза растениями вырабатываются белки, сахар, углеводы, жиры, крахмал. Со школьной программы известно, что началом химической реакции является попадание на растение солнечного или искусственного света. Хлорофиллом поглощаются не все световые волны, а лишь определенной длины. Наиболее быстро это происходит от красных до сине-фиолетовых.

Зеленый же растениями не поглощается, а отражается. Именно это видно глазам человека, следовательно, представители флоры вокруг нас имеют зеленый цвет.

Почему именно зеленый цвет?

Достаточно длительное время ученые бились над вопросом: почему зеленый спектр отражается? В итоге выяснилось, что природа просто не тратит силы зря, потому как этот мельчайшие частички света – фотоны этого цвета не обладают никакими выдающимися качествами, тогда как синие фотоны – источники полезной энергии, в красных содержится наибольшее количество. Как тут не вспомнить, что ничего в природе не делается просто так.

Откуда в растениях яркие краски?

Биологи с уверенностью говорят о том, что произошли растения от чего-то, похожего на водоросли, а хлорофилл появился под воздействием эволюционных процессов.

В природе же другие цвета изменяются под воздействием света. Когда его становится меньше, листья и стебли начинают отмирать. Хлорофилл, отвечающий за яркий зеленый цвет, распадается. На смену ему приходят другие пигменты, отвечающие за яркие краски. Красные и желтые листья свидетельствуют о том, что преобладающим стал каротин. За желтый цвет еще отвечает пигмент ксантозин. Если в растении невозможно найти зеленый цвет, в том «вина» антоцианов.

[источники]
Источник: https://kipmu.ru/pochemu-rasteniya-zelyonye/

Это копия статьи, находящейся по адресу http://masterokblog.ru/?p=54868.

Почему растения зеленые, а не синие или красные?

Большинство растений на планете Земля зеленого цвета. Это бескрайние поля, луга, огромные леса. Очень часто от малышей можно услышать вопрос: «Мама, а почему растения зеленые?». Попробуем ответить на данный вопрос с точки зрения химии, физики и простого обывателя.

Почему листья растений зеленого цвета? Просто о сложном

Листва и трава на нашей планете бывают желтого цвета, красного, но в основном зеленого. Это происходит потому, что растения окрашивают крошечные пигменты. Они находятся в клетках каждой травинки и листочка. Одни из них придают растению красный цвет, другие – желтый, а третьи – зеленый. Самым распространенным из пигментов является хлорофилл — вещество, придающее растениям зеленый цвет.

Что такое хлорофилл и фотосинтез?

Листву и траву окрашивает пигмент, называемый хлорофилл (это вещество зеленого цвета, которое участвует в процессе фотосинтеза). В результате этого образуются питательные вещества, и вырабатывается кислород.

Благодаря свету солнца совершается сложный биохимический процесс, в результате которого неорганические вещества и вода, полученные растением из почвы, превращаются в органические (жиры, углеводы, белки, крахмал, сахар). Основное значение фотосинтеза в том, что растение поглощает углекислый газ и вырабатывает кислород, важный для жизни всех организмов на Земле.

Физика и химия зеленого света

Попробуем разобраться глубже в том, почему растения зеленые.

Ученые-физики объясняют расцветку всех предметов тем, насколько ими поглощается/отражается свет. Окружающие нас вещи имеют такой цвет, который ими отражается. Например, если предмет белого тона, значит, он отражает все цвета спектра. Если черного, то все оттенки поглощаются этим предметом. Белый солнечный свет состоит из семи цветов, которые получают все живые организмы, растения и неживые объекты. Трава и листва из всех тонов отражает только зеленый (он не нужен для процесса фотосинтеза) и вот почему все растения имеют такой оттенок. А пигмент хлорофилл добывает энергию для роста и питания из красного и синего спектра.

Ученые могут объяснить, почему большинство растений отражает зеленый свет, а не поглощает его. Каждый из цветов спектра имеет определенную энергию и число фотонов (крошечных частиц света). Для фотосинтеза важна именно эта энергия. Самое большое число фотонов содержится в красном цвете, тогда как синий владеет самой полезной энергией. Зеленые фотоны не отличаются ни энергией, ни полезностью, поэтому природа его и не использует.

С точки зрения химии все объясняется по-другому. Ученые считают, что окраска предметов зависит от концентрации некоторых металлов. Например, кровь красная из-за того, что гемоглобин в ней содержит железо. Почти вся растительность зеленого цвета, потому что в хлорофилле имеется магний. Самое интересное, что данная теория не имеет веских доказательств. Ученые пробовали заменить магний цинком, но, несмотря на это, растения оставались такими же зелеными.

Почему осенью листва желтеет?

Почему же осенью трава становится желтого цвета, листва сохнет и опадает? Это происходит из-за недостатка солнечного света. С началом осени дни становятся короче, прохладнее и темнее. Растения чутко реагируют на сокращение светового дня. Хлорофиллу недостает солнечного цвета, и он начинает разрушаться, зеленая окраска теряется, превращаясь в бурую, красную, желтую, багряную.

Почему не все растения зеленые?

Почему в природе, помимо зеленых, встречаются и растения прочих цветов? Потому что кроме хлорофилла, растения могут содержать и множество других пигментов. Например:

Антоциан – пигмент, который поглощает лучи зеленого света, а все остальные отражает. Листья, содержащие вещество могут иметь окраску любого цвета, за исключением зеленого.
Каротин – пигмент, отражающий желтую и красную палитру. Листья и травы, в которых количество каротина намного больше, чем хлорофилла, бывают красными или желтыми.
Ксантозин – вещество, поглощающее всю палитру цветов, кроме желтого. Соответственно листва, содержащая ксантозин – желтого оттенка.

Теперь и взрослому и ребенку станет понятно, почему растения зеленые. Каждый поймет важность процесса фотосинтеза, как растения получают питательные вещества и растут, и почему по осени они желтеют и увядают. Познавайте мир, это очень интересно!

Хотите узнать, почему цветы разного цвета?

Слово «цветок» произошло от слова «цвет», «небольшой кусочек цвета». И правда, эти удивительные растения поражают невероятным разнообразием оттенков! А почему цветы разного цвета? И почему их лепестки окрашены именно так? Попробуем разобраться в этом.

Откуда берется такое разноцветие?

За цвет растения отвечают флавоноиды – органические соединения, имеющиеся в огромном количестве в каждом цветке. Именно их сочетания и комбинации придают растению его неповторимый вид и оттенок. Они носят абсолютно утилитарный характер, то есть созданы не только для того, чтобы мы с вами любовались красотой цветов. Флавоноиды защищают растения от чрезмерного ультрафиолетового излучения, от перепада температуры, от внешней химической агрессии и, конечно же, привлекают яркой окраской насекомых-опылителей. Известно огромное количество флавоноидов, относящихся по химическому строению к нескольким группам.

Так, антоцианин придает цветам фиолетовый, синий, сиреневый, красный и другие оттенки. А, например, зеленый, оранжевый и желтый проявляются благодаря другим пигментам, к которым относят хлорофилл, каротин и похожие вещества, имеющие тоже разнообразную химическую структуру. Желтые пигменты хорошо поглощают ультрафиолетовый цвет, и растения не блекнут от солнца. Между прочим, высокогорные цветы, как правило, окрашены именно в этот оттенок.

Почему цветы разного цвета, может объяснить и их уровень кислотности. Чем она выше, тем сильнее цветок стремится к красному оттенку. Если вы капнете на синий лепесток уксусом, то он примет красный цвет. Осенью, кстати, уровень кислотности в растениях увеличивается, поэтому даже листва начинает радовать нас удивительными оттенками красного, желтого и оранжевого. Да и большинство цветов, раскрывающихся в начале осени, имеют ту же солнечную окраску.

Если же клетки венчика не имеют никакого пигмента, то получается белый цвет. Так как пигменты флавоноиды выполняют в качестве основной функции защитную, и их присутствие в цветке увеличивает его устойчивость к воздействию внешней среды, то и полное отсутствие их придает цветку уязвимость. Наверное, поэтому белые цветы так нежны.

Цветы с необычной окраской

То, почему цветы разного цвета, определяется присутствующими в их клетках разными химическими соединениями. Как правило, все лепестки одного цветка окрашены однотипно, но есть и исключения. Например, у трехцветной фиалки (анютиных глазок) и у венерина башмачка лепестки разноокрашенные, нередко в контрастные цвета. А у некоторых цветов венчик меняет окраску в процессе цветения. Так, у бутона медуницы, когда он раскрывается, лепестки розовые. А со временем они постепенно синеют, пока при отцветании венчик не оказывается голубым или синим. Есть растения, имеющие пятнистые или полосатые лепестки и даже с цветной каймой на краю венчика. Цветы садовые, фото которых вы можете посмотреть в этой статье, подтверждают их удивительное разнообразие.

Зная, почему цветы разного цвета, многие селекционеры экспериментируют, выводя удивительные по окраске и ее стойкости домашние растения не только путем скрещивания, а и при помощи подкисления грунта и специальной подкормки. Например, кальций и магний помогут создать более насыщенный синий цвет, а калий – красный. Таким образом, из кирпичиков, созданных природой, человек может построить удивительный по красоте мир.

Почему растения зелёные « Сто тысяч почему

Зелёная музыка

Растения имеют зелёный цвет благодаря хлорофиллу.

А что такое хлорофилл?

Хлорофилл

Хлорофилл (от греческого chloros — зеленый и phyllon — лист) – зеленый пигмент растений, с помощью которого они улавливают энергию солнечного света и осуществляют фотосинтез. В высших растениях и водорослях хлорофилл локализован в особых клеточных структурах — хлоропластaх и связан с белками и липидами этих структур. Хлоропласты высших растений и зеленых водорослей содержат два типа хлорофиллов, близких по структуре молекул, — хлорофиллы

a и b.

Структурная формула хлорофилла

Другие фотосинтезирующие водоросли и фотосинтезирующие бактерии имеют иной набор пигментов. Например, бурые и диатомовые водоросли, криптомонады и динофлагелляты содержат хлорофиллы a и c, красные водоросли — хлорофиллы а и d. Следует отметить, что реальность существования хлорофилла d в красных водорослях оспаривается некоторыми исследователями, которые полагают, что он является продуктом деградации хлорофилла а. В настоящее время достоверно установлено, что хлорофилл d — основной пигмент некоторых фотосинтезирующих прокариотов. Среди прокариотов цианобактерии (сине-зеленые водоросли) содержат только хлорофилл a, прохлорофитные бактерии — хлорофиллы

a, b или c. Другие бактерии содержат аналоги хлорофилла — бактериохлорофиллы, которые локализованы в хлоросомах и хроматофорах. Известны бактериохлорофиллы а, b, c, d, e и g. Основу молекулы всех хлорофиллов составляет магниевый комплекс порфиринового макроцикла, к которому присоединен высокомолекулярный спирт, обладающий гидрофобными свойствами, который придает хлорофиллам способность встраиваться в липидный слой фотосинтетических мембран. Главная роль в улавливании и трансформации солнечной энергии в биосфере принадлежит хлорофиллу a.

Фотосинтез

Схема фотосинтеза

Хлорофилл – это зелёное вещество растения. При его участии осуществляется процесс фотосинтеза. С его помощью вырабатываются важные питательные вещества: крахмал, сахар, белок – строительный материал любого живого организма, в том числе и человека, животных.

Фотосинтез – уникальный физико-химический процесс, осуществляемый на Земле всеми зелеными растениями и некоторыми бактериями и обеспечивающий преобразование электромагнитной энергии солнечных лучей в энергию химических связей различных органических соединений. Основа фотосинтеза — последовательная цепь окислительно-восстановительных реакций, в ходе которых осуществляется перенос электронов от донора — восстановителя (вода, водород) к акцептору — окислителю (СО2, ацетат) с образованием восстановленных соединений (углеводов) и выделением O2, если окисляется вода.

Фотосинтез играет ведущую роль в биосферных процессах, приводя в глобальных масштабах к образованию органического вещества из неорганического. Фотосинтезирующие организмы, используя солнечную энергию в реакциях фотосинтеза, осуществляют связь жизни на Земле со Вселенной и определяют в конечном итоге всю ее сложность и разнообразие. Гетеротрофные организмы — животные, грибы, большинство бактерий, а также бесхлорофилльные растения и водоросли — обязаны своим существованием автотрофным организмам — растениям-фотосинтетикам, создающим на Земле органическое вещество и восполняющим убыль кислорода в атмосфере. Человечество все более осознает очевидную истину, впервые научно обоснованную К.А. Тимирязевым и В.И. Вернадским: экологическое благополучие биосферы и существование самого человечества зависит от состояния растительного покрова нашей планеты.

Растения вырабатывают питательные вещества из углекислоты и воды. Углекислота берётся им из воздуха, а вода – из собственных клеток.

Без солнца растение не может развиваться. Оно поглощает солнечную энергию, но белый солнечный цвет преломляется в спектр, однако растение поглощает солнечный свет выборочно, по цветам. Это красная и фиолетовая часть спектра, которая перерабатывается хлорофиллами.

А вот каратиноиды (другие молекулы растения) поглощают сине-зелёный цвет и отдают свою энергию хлорофиллам, которым для фотосинтеза зелёный цвет не нужен – вот поэтому он отражается от листьев. Именно этот отражённый цвет мы и видим.

Когда растение для фотосинтеза поглощает углекислоту, оно, переработав её, выделяет в воздух кислород, который необходим людям и животным для их жизнедеятельности. Без кислорода мы не прожили бы и нескольких минут.

Зелёные растения пополняют воздух кислородом и очищают его от излишней кислоты.

А вот такими были бы растения без зелёных хлорофиллов. При увядании молекулы хлорофилла разрушаются, в растениях начинают преобладать другие цвета спектра.

…без зелёных хлорофиллов

Почему растения выбрали зелёный цвет?: my19edwin — LiveJournal

Года в три-четыре каждый ребёнок задаёт простой вопрос: «почему трава зелёная?» В ответ можно услышать всё, что угодно – от «не приставай, мне некогда» до научно-популярной версии о фотосинтезе и зелёном хлорофилле. Но разве это ответ? Можете ли вы объяснить себе, почему трава всё-таки зелёная – а не розовая, оранжевая или цвета индиго? Конечно, вы скажете: потому что в хлоропластах растений содержится хлор – а в кристаллической форме он зелёный. Неплохо. Ну а дальше-то что? Почему в ходе эволюции выбор пал на него, а не на периодический элемент иного цвета? Вот вам и задачка… Но в истории развития жизни на Земле не было случайностей.

Доступным языком — о физике

Даже самые далёкие от точных наук люди знают, что жизнь на планете обязана своим существованием солнечным лучам. Глубоко в недрах нашей звезды происходят ядерные реакции синтеза гелия из водорода. В результате распада высвобождаются фотоны (кванты света). Они проявляют свойства волн и частиц одновременно: эти электромагнитные импульсы излучаются «порциями», однако не имеют ни массы, ни заряда. Их роль в нашей жизни куда важнее: они обеспечивают взаимодействие между электрическими зарядами элементарных частиц, составляющих атомы, затем молекулы и, наконец, клетки живого организма.

Фотоны могут жить только в движении со скоростью света в вакууме. Рождаясь в солнечном ядре, они сперва несут в себе колоссальный импульс. Но чтобы сквозь солнечную мантию пробиться к поверхности звезды, эти частицы тратят почти миллион лет! Поэтому не смотря на то, что с этого момента свет преодолевает расстояние до Земли всего за 8,3 минуты, мы наслаждаемся тёплыми лучами, котрые ждали встречи с нами ещё в середины Плейстоцена.

Так вот: в целом импульс фотонов капитально уменьшается ещё до прощания с родной звездой, а при прохождении земной атмосферы кванты света уже ожидают новые препятствия. В озоновом слое фотоны сталкиваются с молекулами, из-за чего изменяются импульс и длина волн – то есть, свет разделяется на спектр (дисперсия). Самые опасные для земных обитателей длины волн озоновый слой не пропускает — включая большую часть ультрафиолета. Поэтому мы различаем цвета радуги начиная от фиолетового и заканчивая красным. Иинфракрасную длину волны мы всё ещё ощущаем как тепло, а слабое микроволновое и другие излучения нас и вовсе не беспокоят.

Каждому из видимых цветов соответствует длина волны света, которую отражают материальные объекты (все остальные им поглощаются). Казалось бы, ничего загадочного: растения используют хлорофилл, который поглощает все цвета кроме зелёного. Но всё наоборот: сначала растения сознательно выбрали цвет, а потом подобрали к нему нужный «наполнитель». Здесь нам придётся обратиться к богатому опыту агрономов и ботаников. Многочисленные опыты и исследования раскрывают некоторые секреты растений, о которых почему-то не рассказывают в школе на уроках биологии.

Фотоны и растения

Вообще для фотосинтеза подходят волны любой длины, включая невидимые нашему глазу. Современные растения приспособились использовать излучение в диапазоне от 400 (фиолетовый) до 700 нм (красный). Причём для нормального функционирования растений (рост, цветение, плодоношение, запасание полезных веществ) необходимо присутствие в спектре всех этих цветов в определённых пропорциях. Это объясняется тем, что некоторые химические реакции могут начаться при облучении вещества светом низкой или средней частоты (тёплые цвета радуги), а другим для инициирования реакции требуется свет с частотой выше определённого порогового значения (холодные цвета).

Если зелёный свет может передать достаточно большие импульсы – какой же смысл растениям от него отказываться? Однако факт есть факт: 80-90% энергии растения вырабатывают за счёт поглощения синих и красных фотонов. Синие при этом более интенсивные, зато красных – подавляющее большинство. Остальные 10-20% приходятся на другие цвета, а сам зелёный в качестве «основного наряда» был выбран, очевидно, за свою высокую проникающую способность: в то время как синий и красный почти полностью поглощаются верхними ярусами листьев, зелёный способен проникать сквозь них и «вдыхать жизнь» в нижние ярусы, какими бы густыми они ни были. Это значит, что первые водоросли, которые только выбирались на сушу, уже планировали своё дальнейшее завоевание континентов и превращение в многоярусные леса – от мхов и трав до кустарников и деревьев.

Где же гарантия, что растения просто отражают или пропускают сквозь себя большую часть зелёного света? – Её и не будет, ведь и это не совсем правда. Это всё человеческое зрение, которое нельзя назвать самым надёжным (в сравнении с некоторыми животными), даёт нам «зелёную картинку». Этот цвет мы видим однородным из-за несовершенства своего зрительного анализатора. На самом же деле это наложение световых волн разной длины – преимущественно жёлтых и синих. А как же иначе? Часть цветных пигментов (каротин, антохлор, ксантофилл) специализируются на поглощении синих фотонов, отражая преломлённые лучи в красновато-жёлтом «формате». Другие пигменты (хлорофил и антоцианы) поглощают красноватые фотоны, отражая лучи приблизительно цвета морской волны. Накладываясь, они образуют изумрудный (по крайней мере, так его видят люди).

По мере сокращения светового дня и изменения угла освещённости (что влияет на преломление света ещё в слоях атмосферы), фотонов с большой частотой (и маленькой длиной волны) становится всё меньше. Некоторое время растения пытаются приспособиться к этому и переключают внимание исключительно на сбор «высококалорийных» порций света. Поглощая синие и зелёные фотоны, листья растений начинают отражать соответственно жёлтый или красный цвета. Когда синих фотонов становится критически мало, растения сбрасывают листву.

Какими могут быть растения с других планет?

Как вы догадываетесь, всё зависит от особенностей светового спектра, который формируется во время прохождения атмосферы или жидкой среды. Если кислорода и озонового слоя на планете нет, то от жгучего ультрафиолета растения может спасти только толща воды – они, очевидно, будут поглощать максимум инфракрасного излучения, а сами приобретут тёмно-красный цвет (на нашей планете так поступает пурпурная аноксигенная бактерия). Обитаемый спутник яркой звезды класса F должен получать очень много света, поэтому растения на нём отражали бы синий цвет — во избежание перегрева. А планета, освещаемая тусклой звездой класса М («красный карлик»), должна испытывать дефицит света – и, чтобы максимально использовать его, растения наверняка сделают выбор в пользу чёрной окраски. Да вы представьте только себе эти три фиолетовых глаза, полных надежды: «Мама-мама, а почему трава чёрная?»

Опубликовал здесь

Почему растения зеленые — новый ответ на старый вопрос

Мы крайне редко задаемся вопросом, почему окружающий мир такой, какой он есть. Спросить об этом может разве что ребенок, ведь для него все в новинку. Почему небо такое голубое, кошки мяукают, а трава имеет зеленый цвет? В причинах последнего явления мы и попробуем разобраться.

Во всем виновато Солнце

Прежде чем отвечать на этот вопрос, нужно вспомнить простой урок физики в школе. Мы живем в мире, освещаемом Солнцем, а значит, оно существенно влияет на наше восприятие реальности. Белый свет, который излучает эта звезда, сложный по структуре и состоит из семи цветов.

Все объекты на Земле отражают солнечный свет

Вопреки нашим представлениям сами объекты не имеют какой-то определенной окраски, а способны только отражать или поглощать свет Солнца. За счет этого и создается иллюзия разноцветности окружающего мира. Хотя на самом деле это всего лишь особенность нашего восприятия. По итогу белыми мы видим объекты, которые отражают свет совсем, черными, наоборот, поглощающие его.

Почему же трава зеленая

Простой ответ заключается в том, что растения поглощают все фотоны красного и синего цвета солнечного спектра, но только 90% зеленого. Те 10%, которые они отражают, и лежат в основе нашего восприятия цвета листвы. Если бы растения вбирали в себя больше, то человеку они бы и вовсе казались черными.

Более развернуто ученые смогли ответить совсем недавно. Основная задумка заключается том, что с эволюционной точки зрения нет смысла делать организмы совершенными. Они должны быть эффективными, чтобы поддерживать свое состояние, работать гладко и спокойно. Не выживать, но и не быть сильнейшими. Отчасти этим можно объяснить и сомнительное «устройство» человека, его хрупкость и подверженность болезням.

Растения поглощают 90% зеленых фотонов, отраженные 10% помогают нам видеть их цвет

То же самое касается растений. Они не поглощают зеленый цвет полностью, а «выплевывают» его обратно. В свое время у биологов была теория, что для растений он слишком мощный из-за того, что они не могут использовать его без вреда для себя. И сейчас она фактически подтверждается. И фотосинтез — это не акт милосердия к окружающему растения миру, а способ избавиться от опасного влияния солнечного света.

Что это значит для нас

Руководствуясь этими знаниями, ученые могут улучшить солнечные батареи и другие устройства, использующие энергию ближайшей к нам звезды. Правда, пока работа носит теоретический характер, она позволяет пересмотреть старый взгляд на мир. Эволюция всегда воспринималась как механизм по улучшению работоспособности живых существ, и сейчас появилось очередное доказательство ее «продуманности».

Почему растения зеленые? | Центр Джона Иннеса

Мы спросили троих студентов нашей Международной летней школы бакалавриата; Поппи Смит, Ливи Холл и Том Хэммонд, почему растения зеленые.

«Короткий ответ заключается в том, что растения кажутся нам зелеными, потому что красный свет — самая полезная длина волны для них.

Более подробный ответ заключается в деталях фотосинтеза, электромагнитном спектре, энергии и «особых парах» молекул хлорофилла в каждой растительной клетке.

Растения можно условно разделить на четыре основных компонента: корни, стебель, цветы и листья. Листья производят энергию растения или пищу, как известно каждому студенту GCSE, в процессе, называемом фотосинтезом.

Растения (плюс водоросли и некоторые бактерии) поглощают свет для производства сахаров, обеспечивая растение энергией и некоторыми другими полезными биохимическими продуктами, которые необходимы растению для успешного роста.

Свет, видимый человеческим глазом (видимый спектр света), состоит из радуги цветов, простирающейся от фиолетового до красного.Объекты воспринимаются людьми как цветные, когда объект отражает свет обратно в наши глаза. Все другие видимые длины волн света поглощаются, и мы видим только отраженные длины волн.

Цвета видимого света образуют цветовое колесо. Внутри этого круга цвет, которым кажется объект, является цветом, дополнительным к цвету, который он наиболее сильно поглощает. Таким образом, растения выглядят зелеными, потому что они наиболее эффективно поглощают красный свет, а зеленый свет отражается.

Свет и электромагнитный спектр

Видимый свет — это часть электромагнитного спектра, совокупность всего света.

Свет распространяется волнами и, следовательно, имеет длину волны, которая соответствует расстоянию между пиками волн. Видимый свет имеет длину волны от 380 нм для пурпурного до 730 нм для красного. Для сравнения: толщина человеческого волоса составляет 100 000 нанометров.

Более короткие длины волн имеют более высокую энергию, частота «волны» выше, поэтому фиолетовый свет имеет больше энергии, чем красный свет.

Как растения используют свет

Фотосинтез — это, по сути, процесс преобразования атмосферного газа двуокиси углерода (CO ₂) и воды (H ₂ O) в простые сахара с получением кислорода (O ₂) в качестве побочного продукта.Для этого ему нужна энергия, и она получает эту энергию от поглощаемого света.

Поглощая свет, объект также поглощает часть энергии, переносимой светом. В случае растений это пигмент хлорофилл, который поглощает свет, и он разборчив в том, какие длины волн он поглощает, в основном выбирая красный свет и немного синего света.

Поглощенная энергия вызывает возбуждение электронов в объекте.

Когда электроны возбуждены, они переходят с уровня с низкой энергией на уровень с более высокой энергией.Энергия света возбуждает электроны и забирает энергию из света — это пример первого закона термодинамики — энергия не создается и не разрушается, ее можно только передавать или изменять из одной формы в другую.

Этот процесс происходит в определенных отделах клетки, называемых хлоропластами, и делится на две стадии;

1 — На первом этапе происходит последовательность реакций, которые зависят от света. Хлоропласты содержат множество дисков, называемых тилакоидами, которые заполнены хлорофиллом.Структуры тилакоидов, известные как фотосистемы, образуют основной механизм фотосинтеза, и в центре каждой фотосистемы находится «особая пара» молекул хлорофилла. Электроны в этих молекулах хлорофилла возбуждаются при поглощении солнечного света. Задача остальных молекул хлорофилла в хлоропласте — просто передавать энергию специальной паре.

2 — Второй набор реакций не зависит от света. Они используют энергию, захваченную во время светозависимого этапа, для производства сахаров.Эти реакции происходят в жидкости, омывающей тилакоиды (строму).

Во время этих реакций CO ₂ растворяется в строме и используется в светонезависимых реакциях. Этот газ используется в ряде реакций, которые приводят к производству сахаров. Затем молекулы сахара используются растением в пищу аналогично людям, причем избыток сахара сохраняется в виде крахмала, готового к использованию позже, подобно накоплению жира у млекопитающих.

Следовательно, красный конец светового спектра возбуждает электроны в листьях растений, а отраженный (или неиспользованный) свет состоит из большего количества длин волн дополнительного (или противоположного) зеленого цвета.

Итак, растения и их листья выглядят зелеными, потому что «особая пара» молекул хлорофилла использует красный конец спектра видимого света для усиления реакций внутри каждой клетки. Неиспользованный зеленый свет отражается от листа, и мы видим этот свет. В результате химических реакций фотосинтеза углекислый газ из воздуха превращается в сахар, который питает растение, а в качестве побочного продукта растение производит кислород.

Именно это предпочтение света в красном конце спектра стоит за д-ром Бранде Вульфом и его командой в разработке технологии скоростной селекции.Методика, впервые примененная НАСА для выращивания сельскохозяйственных культур в космосе, использует увеличенную продолжительность светового дня, улучшенное светодиодное освещение и контролируемую температуру, чтобы способствовать быстрому росту сельскохозяйственных культур.

Он ускоряет цикл разведения растений: например, за год можно выращивать шесть поколений пшеницы по сравнению с двумя поколениями при использовании традиционных методов селекции.

За счет сокращения циклов разведения этот метод позволяет ученым и селекционерам ускорить генетические улучшения, такие как повышение урожайности, устойчивость к болезням и устойчивость к климату в ряде культур, таких как пшеница, ячмень, масличный рапс и горох.”

Почему растения зеленые?

Вы знаете, почему растения зеленые? Почему листья на деревьях зеленые? Живы и растения, и животные. Всем живым организмам нужен источник энергии для проведения биохимических реакций и источник углерода для построения своего тела. Животные (и люди как часть царства Animalia), грибы и большинство бактерий получают энергию и углерод из органических соединений (т. Е. Потребляют растения или других животных).
Эти органические соединения производятся только цианобактериями и растениями в процессе фотосинтеза.Термин фотосинтез буквально означает «синтез с использованием света»: световая энергия стимулирует синтез глюкозы из углекислого газа и воды с образованием кислорода. Энергия и углерод, хранящиеся в глюкозе, могут использоваться другими организмами в трофических цепях. Вот почему жизнь на Земле в конечном итоге зависит от растений.

Солнечный свет подобен дождю из фотонов разной длины волны. Наши глаза чувствительны только к небольшому диапазону длин волн — так называемому видимому спектру. Свет разных длин волн представляется нам разными цветами.То, что мы, как белый свет, на самом деле представляет собой смесь света с различной длиной волны, которая простирается от примерно 400 нм (фиолетовый) до примерно 700 нм (красный). Коротковолновый свет имеет высокое энергосодержание; длинноволновый свет имеет низкое энергосодержание.

Кстати, если вы хотите больше узнать о свете, посмотрите наш видеоурок «Какого цвета свет?»:

Световая волна может отражаться, поглощаться или передаваться объектом. Наше восприятие цвета зависит от длины волны отраженного света.Таким образом, растения зеленые, потому что они отражают зеленый (550 нм) свет и поглощают энергию фиолетово-синего (380-480 нм) и красновато-оранжевого (600-680 нм) длин волн на противоположных концах спектра видимого света.

Пигменты, отражающие зеленый свет и окрашивающие растения в зеленый цвет, называются хлорофиллами. Хлорофиллы расположены в хлоропластах — особых органеллах растительных клеток.

Хлорофиллы — ключевые молекулы пигмента, управляющие фотосинтезом.Они эволюционировали в выборе пигментов для поглощения видимого света и той части солнечного спектра с наибольшим потоком. Хотя достаточно хорошо известно, как пигменты поглощают и как клетки рассеивают свет, нет уверенности в том, почему фотосинтетические пигменты поглощают именно эти длины волн.

Хлорофилл a — основной фотосинтетический пигмент. Дополнительные пигменты, такие как хлорофилл b и каротиноиды , расширяют спектр, используемый для фотосинтеза.Световая энергия солнца улавливается в специальных участках, называемых фотосистемами I и II внутренних мембран хлоропластов, и впоследствии преобразуется в химическую энергию. Фотосистемы чем-то похожи на антенну: они собирают солнечную энергию и передают ее в центральный «приемник» (центр реакции), где энергия концентрируется и преобразуется.

Свет, поглощаемый каротиноидами или хлорофиллом b в антенне, быстро передается хлорофиллу a в антенне и реакционном центре.Последовательность пигментов внутри антенны, которая воронкой поглощает энергию к реакционному центру, имеет максимумы поглощения, которые постепенно смещаются в сторону более длинных красных длин волн. Этот сдвиг максимумов поглощения означает, что пигменты с более низкой энергией (поглощают в основном красный свет и имеют более низкую энергию возбужденного состояния) находятся ближе к реакционному центру, чем пигменты с более высокой энергией (поглощают в основном синий свет и имеют более высокую энергию возбужденного состояния) . Этот градиент энергии гарантирует, что передача возбуждения к реакционному центру является энергетически выгодной.Таким образом, для реакционного центра более энергетически выгодно поглощать на более длинных волнах: пиковое поглощение при 680 нм и 700 нм.

Таким образом, хлорофилл с «красным» пиком поглощения (поглощение самых длинных и одновременно самых низких длин волн красного света с наименьшей энергией) позволяет энергетическому каскаду работать. А «синий» максимум поглощения приводит к увеличению поглощения фотонов и, как следствие, к увеличению преобразования энергии, как и различные вспомогательные пигменты.

Почему растения зеленые? | Спросите доктора Вселенная

Уважаемая Надя,

Пышный тропический лес, поле подсолнухов, сад по соседству. Наша Земля является домом для всех видов растений. От деревьев до кошачьей мяты существуют тысячи различных видов растений. Большинство этих растений зеленые, но не все.

Это то, что я узнала от моей подруги Линды Чалкер-Скотт. Она профессор садоводства в Университете штата Вашингтон, которая много знает о том, как работают растения.

Чалкер-Скотт сказал, что растения зеленые, потому что они содержат хлорофилл, природный пигмент, придающий им цвет. Растение состоит из миллионов клеток. Внутри некоторых из этих клеток мы находим хлорофилл.

Если вы помните наш вопрос о том, почему небо голубое, вы знаете, что солнечный свет — это комбинация всех цветов радуги. Этот свет отражается, отражается и поглощается таким образом, чтобы мы могли видеть массу разных цветов.

Хлорофилл действительно хорошо поглощает красный и синий свет.Но он не поглощает зеленый свет. Вместо этого зеленый свет отражается обратно к нам, и это то, что видят наши глаза.

Если вы похожи на меня, возможно, вы ищете первые признаки весны. Здесь, где я живу, еще немного снега, но если мы присмотримся, то увидим, что из-под земли выскакивает зелень.

Эти растения принимают солнечный свет. По мере того как растения всасывают воду своими корнями, они также захватывают из воздуха вещество, называемое углекислым газом. Они используют эти ингредиенты, чтобы вырабатывать особый сахар.Этот процесс также приводит к образованию кислорода, которым мы можем дышать. Солнечный свет запускает всю эту реакцию, называемую фотосинтезом.

Это происходит не только на суше. Фотосинтез происходит и в наших океанах. Маленькие водоросли и растительные организмы, известные как фитопланктон, также используют хлорофилл для производства собственного топлива. Они также производят около половины кислорода на нашей планете.

Но, я подумал, а что насчет тех растений, в которых нет хлорофилла? Как они могли выжить, если не могли улавливать солнечный свет? Чалкер-Скотт рассказал мне о таких растениях, как индийская трубка, которая имеет белый цвет, и сосновые капли, которые имеют коричневый цвет.

У них нет инструментов, необходимых для сбора солнечной энергии и приготовления пищи. Вместо этого они питаются корнями окружающих деревьев. Они паразиты растений.

Мы также находим растения с красными, пурпурными и желтыми листьями. По словам Чалкер-Скотт, в них все еще есть хлорофилл, но другие цвета маскируют зеленый цвет.

Какие растения, цветы и деревья растут на заднем дворе или по соседству? Отправьте рисунок или изображение вашей собственной коллекции растений на адрес [email protected].

С уважением,
Доктор Вселенная

О СПРОСИТЕ DR. ВСЕЛЕННАЯ

Спросите доктора Вселенная через вопросы и ответы студентов K-8 и исследователей из Университета штата Вашингтон. Студенты могут задавать вопросы по естествознанию на странице СПРОСИТЬ.
Вы учитель, родитель или любопытный взрослый? Следите за новостями в Twitter или Facebook.
Вы хотите перепечатать этот вопрос и ответ? Просто отправьте сообщение на адрес [email protected]

Ученые выяснили, почему растения зеленые

Международная группа исследователей во главе с физиком Натаниэлем М.Габор из Калифорнийского университета в Риверсайде наконец выяснил, почему растения зеленые. Чтобы добиться этого, они построили модель, которая воспроизводит общие особенности фотосинтетического сбора света.

СВЯЗАННЫЕ С: ДАННЫЕ ЛАМПЫ ЗАЖИГАЮТСЯ С ПОМОЩЬЮ РАСТЕНИЙ И ФОТОСИНТЕЗА

«Наша модель показывает, что, поглощая свет только очень определенных цветов, фотосинтезирующие организмы могут автоматически защищать себя от внезапных изменений — или« шума »- солнечной энергии, что приводит в чрезвычайно эффективном преобразовании энергии », — говорится в заявлении Габора, доцента физики и астрономии, который руководил исследованием.

«Зеленые растения кажутся зелеными, а пурпурные бактерии кажутся пурпурными, потому что только определенные области спектра, из которых они поглощают, подходят для защиты от быстро меняющейся солнечной энергии», — добавил Габор.

После завершения модель Габора была расширена, чтобы включить более широкий спектр фотосинтезирующих организмов. Затем исследователи смогли показать, что модель может быть применена к другим организмам, помимо зеленых растений.

Это указывает на то, что модель определила общее и фундаментальное свойство фотосинтетического сбора света.

«Наше исследование показывает, как, выбирая, где вы поглощаете солнечную энергию по отношению к падающему солнечному спектру, вы можете минимизировать шум на выходе — информацию, которую можно использовать для повышения производительности солнечных элементов», — сказал Ричард Когделл. известный ботаник из Университета Глазго в Соединенном Королевстве и соавтор исследовательской работы.

Исследователи проиллюстрировали, как растения и другие фотосинтезирующие организмы используют различные тактики, чтобы предотвратить повреждение из-за чрезмерного воздействия солнца.К ним относятся все, от молекулярных механизмов высвобождения энергии до физического движения листьев.

Далее ученые объяснили, как фотосинтезирующие организмы избегают окислительного стресса, который повреждает клетки. Если поток солнечной энергии в светособирающая сеть организма на больше на , чем поток из , фотосинтетическая сеть должна адаптировать или рискует повредить своего организма .

Таким образом, система автоматически адаптируется.Теперь исследователи планируют разработать метод микроскопии, чтобы проверить свои идеи.

Почему у меня оранжево-зеленый цвет?

Находясь в Гамбии, я ел апельсины с зеленой кожицей. Я был удивлен, когда впервые увидел их, потому что всегда предполагал, что апельсины оранжевые. В английском языке оранжевый цвет даже был назван в честь плода. Так почему же кожура некоторых апельсинов зеленая?

Апельсины, выращиваемые в Гамбии и других тропических странах, имеют зеленую кожицу. Кредит изображения: Луиза Туттон

Апельсины и прочие цитрусовые — e.г. лимоны, лаймы и грейпфруты — выращиваются давно. Сладкий апельсин ( Citrus sinensis ) — сорт, который мы чаще всего едим или превращаем в сок — не существует в дикой природе, но на самом деле представляет собой гибрид мандаринов и помело или «китайский грейпфрут» из Юго-Восточной Азии.

Апельсины (Citrus sinensis), растущие в тропических странах, имеют зеленую кожуру и оранжевую мякоть. Кредит изображения: Кристиан (снято в Камеруне) через Flickr CC BY-NC-ND 2.0.

Мякоть апельсина обычно желтого или оранжевого цвета, но цвет кожуры зависит от того, где он растет.Апельсиновые деревья хорошо растут и дают плоды при температуре от 15 до 30 ° C. В более умеренном климате зеленая кожа становится оранжевой по мере того, как осенью становится прохладно. Это связано с тем, что из плодов удаляется зеленый пигмент хлорофилл, аналогично тому, как это происходит, когда листья лиственных деревьев становятся коричневыми осенью. Однако в тропическом климате — например, в Гамбии — всегда жарко, поэтому хлорофилл сохраняется, а кожица апельсинов остается зеленой.

Апельсины и другие цитрусовые богаты витамином С, важным питательным веществом, которое мы не можем производить сами.Некоторым ферментам в организме необходим витамин С для правильной работы, в том числе ферменты, вырабатывающие коллаген, структурный белок, поддерживающий ткани и органы. Дефицит витамина С может привести к состоянию, называемому цингой, которое вызывает такие симптомы, как усталость, боль в суставах, опухшие десны, проблемы с сердцем и, в тяжелых случаях, смерть.

Цинга была обычным заболеванием у моряков, отправлявшихся в дальние плавания, потому что в их рационе не было свежих фруктов и овощей. В 1497 году португальский исследователь Васко де Гама почти потерял большую часть своей команды из-за рытья в море, но когда они высадились на восточном побережье Африки и съели несколько апельсинов, команда чудесным образом выздоровела.С тех пор Де Гама посылал за апельсинами, когда его команда заболела, но, похоже, он держал в секрете информацию о лекарстве.

Это была середина 18-го, ^-е,-е годы, прежде чем стало широко известно, как лечить цингу. Работая помощником хирурга на HMS Salisbury в 1747 году, Джеймс Линд понял, что цитрусовые — эффективное средство от цинги. В конце концов, информация просочилась через иерархию британского военно-морского флота, и когда капитан Кук плавал вокруг Южной Америки в Новую Зеландию и Австралию в 1760-х годах, он смог сохранить здоровье своей команды, скармливая им цитрусовые и квашеную капусту (квашеная капуста, также содержит витамин). C).

Кровавые апельсины имеют темную мякоть из-за присутствия пигментов, называемых антроцианинами. Изображение предоставлено: Жаклин через Flickr CC BY-NC 2.0

Сорт апельсина, называемый кровавым апельсином, растет в нескольких средиземноморских странах, включая Италию. Их мякоть намного темнее обычного оранжевого из-за присутствия антоцианов, которые, как сообщается, полезны для здоровья благодаря своим антиоксидантным свойствам. Темная мякоть кровавого апельсина развивается только в регионах с климатом, похожим на средиземноморский, где зимой прохладно.

Итак, хотя цвет кожуры и мякоти вашего апельсина не скажет вам, созрел он или нет, он может дать вам ключ к разгадке, откуда он взялся.

Апельсин — это организм декабря здесь, в PlantScientist. Посетите страницу «Организм месяца», чтобы увидеть ранее упомянутые организмы.

Артикул:

Нравится:

Нравится Загрузка …

Связанные

Почему растения увядают? | Британника

Вы уходите на работу утром, и ваше растение выглядит совершенно счастливым, но когда вы приходите домой, оно становится грустным и обвисшим. Так почему же растения увядают? Обычно потому, что хотят пить!

Многие недревесные растения полагаются почти исключительно на давление воды или тургор внутри своих клеток, чтобы поддерживать их в вертикальном положении. Однако растения постоянно теряют воду через небольшие отверстия в листьях (называемые устьицами) в процессе, известном как транспирация. Хотя транспирация жизненно важна для фотосинтеза и помогает транспортировать питательные вещества от корней к остальным частям растения, подавляющая часть воды, поглощаемой корнями, теряется в результате этого процесса. В жаркий и засушливый день (или после нескольких дней без дождя и полива) транспирация вызывает потерю большего количества воды, чем поступает, и водный баланс внутри растения может нарушиться. Обезвоженные разрушающиеся клетки в листьях и стеблях больше не могут оставаться в вертикальном положении, и растение начинает увядать. Интересно, что увядание также способствует сокращению потерь воды, поскольку опадающие листья подвергают меньшую площадь поверхности воздействию солнечных лучей. Большинство растений быстро восстанавливаются при поливе, хотя продолжительное обезвоживание может быть фатальным или привести к гибели листьев.

Существует также ряд болезней растений, известных под общим названием «увядание», которые вызывают увядание и обесцвечивание растений. Эти инфекции могут быть вызваны вирусами, бактериями или грибками, и многие из этих болезней убивают растение, если их не лечить. Если увядшее растение не оживает после полива и обычно выглядит нездоровым, виноват один из этих виновников. Многие важные продовольственные культуры восприимчивы к болезни увядания, но современные селекционеры разработали устойчивые штаммы и сорта для ряда этих растений.

Наконец, некоторые растения, особенно бобовые, вянут ночью — явление, известное как никтинастия. На листьях многих из этих видов есть суставные наросты, называемые pulvini, которые позволяют листьям или листочкам увядать в ответ на темноту и температуру. Тургорное давление в пульвинах в значительной степени регулируется химическим фоторецептором, который заставляет воду перемещаться из суставов ночью и наполнять их в течение дня.