В мире известно около 350 тысяч видов растений. Большинство из них имеют листья зелёного цвета. На такой окрас, безусловно, приятно смотреть каждому, но нужен он отнюдь не для красоты. Почему листья зелёные? Какое значение имеет цвет растений? Что такое хлорофилл? На все эти вопросы мы ответим далее.

Мир растений

Наравне с животными и грибами растения представляют собой отдельное царство живой природы. К ним относятся мхи, хвощи, папоротники, кустарники, травы, деревья, плауны и даже водоросли. Далеко не все их виды известны науке. Сегодня открыто около 350 тысяч видов растений (о чём мы говорили выше), но это лишь приблизительная цифра.

Растения являются неотъемлемой частью пищевых цепочек и практических всех биотопов. Они населяют все континенты планеты, поверхностные и глубинные воды океанов и рек. Растения приспособились к жизни в пустынях, пресных и очень солёных водоёмах, а также на вечно холодных землях Антарктиды.

Цветки растений обладают самой разнообразной расцветкой. Но почему листья зелёные практически у всех видов? Все это не случайно. Цветки и плоды участвуют в размножении. Их яркие оттенки привлекают животных, которые помогают опылению и распространению растений. У листьев же совсем другая функция. Они участвуют в дыхании растения и получении им питательных веществ. Чаще они даже отпугивают животных своими маслами и ядами, нежели привлекают.

Почему листья зелёные?

Листья - это надземные органы растений, отвечающие за газообмен, движение воды и её выведение. Они накапливают влагу и питательные вещества, необходимые для нормального развития растения.

Так почему листья зеленого цвета? Главной причиной этому является хлорофилл. Это пигмент, который используется растениями для фотосинтеза. Он содержится в специальных пластидах - хлоропластах, расположенных в клетках основной ткани растения.

Что такое хлорофилл, стало известно ещё в XIX веке. Французские химики открыли его в 1817 году. Он содержится в высших и низших растениях, водорослях, цианобактериях, бактериях и простейших организмах.

Клетки, содержащие его, находятся близко к поверхности листа, чтобы получить как можно больше солнечного света. Пигмент поглощает определённые лучи спектра, превращая их энергию в необходимые для растения вещества. Наиболее эффективными и нужными являются красные и синие лучи. Именно в них содержится наибольшее количество фотонов. Зелёный спектр, наоборот, наименее полезен. Поэтому он отражается от поверхности листьев и воспринимается нашим глазом как их окрас.

Процесс фотосинтеза

Фотосинтез - уникальный процесс, который приносит пользу не только растениям, но и другим организмам на планете. В ходе него неорганические вещества превращаются в органические. Животные и грибы не могут сами производить органические вещества, поэтому растения для них просто незаменимы.

Для протекания фотосинтеза необходимо всего четыре компонента: хлорофилл, свет, вода и углекислый газ. Поступая в клетки листьев, все они вступают в реакцию, превращаясь в необходимую растению энергию. В природе существует и безхлорофилльный фотосинтез, но количество полученной энергии при таком процессе очень небольшое. Для более эффективных реакций необходим хлорофилл.

Побочным продуктом фотосинтеза является кислород, а вот вредный в больших количествах углекислый газ поглощается и перерабатывается. Благодаря этому растения очищают воздух, делая его более приспособленным для наших легких.

Незелёные листья

Итак, мы узнали, что хлорофилл является жизненно необходимым веществом для растений. Но если он так важен, почему листья зелёные не у всех видов? Иногда это объясняется болезнью растения, из-за которой оно теряет свой зелёный пигмент и не может осуществлять фотосинтез.

Но существуют виды, у которых листья изначально красные, синие, бурые и т. д. Дело в том, что кроме хлорофилла, в них содержится много других пигментов. Например, за красный цвет отвечает антоциан, за жёлтый - ксантофилл, за оранжевый или темно-красный - каротиноид.

Набор пигментов и их количество зависят от места распространения конкретного вида, его жизненного цикла, степени освещения. Пигменты влияют на метаболизм растения, периоды его развития, обеспечивают защиту от микробов и вредных веществ. Во многих листьях содержится 0,07-0,02 % таких субстанций, они участвуют в фотосинтезе вместе с хлорофиллом.

Видоизменённые листья

Вид растения легко определить по форме его листьев. Они могут быть совсем ровными или изрезанными по краям, плоскими или немного выпуклыми. Все это является одним из основных видовых признаков.

Но не все листья выглядят как тонкие пластинки, прикреплённые тонким стебельком к ветке. Порой они замаскированы под усики, иголки, колючки, черешки, мешочки и другие образования. Необычный внешний вид связан с адаптацией к условиям окружающей среды. Например, усики взяли на себя опорную функцию. Они помогают растению цепляться за различные поверхности или же своих соседей, чтобы подняться выше и дотянуться до солнечного света.

В пустынях света и так много. Поэтому местная растительность преобразовала листья в колючки. В таких случаях они не обязательно имеют зелёный цвет, ведь фотосинтез только ускорит испарение влаги. Обычно они коричневые, красные или жёлтые, а все их основные функции перешли к стеблю, который как раз зелёный. Этот способ выживания в суровых условиях прекрасно виден на мексиканских кактусах.

У многих суккулентов листья толстые и мясистые, имеют вид жёлоба, по которому влага стекается прямо к стеблю. Они тоже распространены в местах, где очень жарко и сухо. Чтобы уменьшить риск получения ожога и количество испаряемой влаги, их листья стали бледными, практически белыми, пятнистыми или красноватыми.

Мир флоры разнообразен. Нас окружают цветы, кустарники, деревья, травы множества оттенков, но преобладающим в цветовой гамме является зеленый. Но почему растения зеленые?

Причины зеленого цвета

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.

Материалы по теме:

Растения все чувствуют?

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 – фото 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.

Материалы по теме:

Первые растения на Земле

Труды ученых о фотосинтезе и хлорофилле

Как открыли фотосинтез?

Открытие процесса преобразования углекислого газа в кислород произошло случайно и было сделано английским химиком Джозефом Пристли. Ученый искал способ очистить «испорченный воздух» (так называли в то время углекислый газ). И в ходе экспериментов под стеклянный колпак, вместо мыши и свечи, было отправлено растение, которое, вопреки ожиданиям, выжило. Следующим шагом стало подсаживание к цветку в горшке мыши. И чудо произошло – животное не погибло от удушья. Так был сделан вывод о возможности преобразования углекислого газа в кислород.

Климент Аркадьевич Тимирязев

Большинству людей известно, что листья растений и деревьев, в большинстве своем, имеют зеленый цвет. Однако задумывались ли вы о том, почему цвет листьев зеленый? Если нет, мы предлагаем вам ознакомиться с текстом нашей сегодняшней статьи, ведь мы разберемся в данном вопросе.

Пигмент хлорофилл

Большинство растений имеет в составе своих листьев один пигмент, который называется «Хлорофилл». Одной из основных функций пигмента является улавливание солнечного света, а точнее его энергии, с помощью которой пигмент способен осуществлять фотосинтез.

Благодаря свету, который поглощается растениями, а точнее пигментом хлорофилл, растения способны выработать органические вещества, служащие для питания, ведь, как известно, растения являются живыми, и без постоянного питания и поступления необходимых веществ, их жизнь и существование были бы невозможны.

Примечательно, что название хлорофилла происходит от греческого языка, и перевести его можно практически дословно, как «зеленый лист».

Теперь, когда вы знаете, почему листья растений имеют зеленый цвет, можно рассмотреть и еще несколько вопросов, относящихся к нашей сегодняшней теме.

Почему листья цветов бледно-зеленые

Иногда листья цветов имеют непривычный зеленый оттенок, который более походит на бледно-зеленую гамму. Безусловно, бледный оттенок листьев цветов не может говорить о том, что растение является полностью здоровым. Подобное явление может означать лишь то, что растению не хватает какого-либо из элементов. К примеру, это может быть:

• Калий;
• Фосфор;
• Азот.

Роль хлорофилла

Напоследок необходимо также отметить и то, что хлорофилл имеет не одну единственную роль, и помимо придачи растениям зеленого цвета, данный пигмент играет поистине одну из важнейших ролей на нашей планете.

Большинство людей знает о том, что растения и деревья влияют на образование кислорода на планете Земля. Если быть точнее, то они занимаются процессом поглощения углекислого газа и преобразования его в кислород, необходимый для жизни на нашей планете. А если быть еще точнее, то за данную функцию в растениях и деревьях отвечает именно хлорофилл.

Стоит также подчеркнуть и то, что хлорофилл влияет и на образование таких питательных веществ из корней растений, как, например, углеводы, белки, жиры, сахар и крахмал. Впрочем, это не так важно, как то, что именно за счет хлорофилла и фотосинтеза растения вырабатывают кислород.

Это хлорофилл. С его помощью растительность обретает соответствующий цвет. Еще в школе учат детей, что это вещество занимает важную роль в процессе фотосинтеза. Таким образом, растения не смогут существовать без него.

Но в последнее время считается, что этот пигмент можно использовать для здоровья человека. Существует информация, что продается в аптеке, приобретение его не составляет большого труда. Считается, что он сможет помочь в лечении многих болезней. Но обладает ли на самом деле это вещество целительными свойствами?

Уже говорилось, что хлорофилл - зеленый пигмент растения, придающий ему соответствующую окраску. Это важный элемент в жизнедеятельности растительности, требующийся для фотосинтеза. Хлорофилл имеет особый химический состав: атом магния окружают атомы азота, водорода, углерода и кислорода.

Почти сотню лет назад Ханс Фишер сделал удивительное открытие. Он заметил, что имеют сходство химические структуры хлорофилла и гемоглобина. Отличие состоит в том, что вместо магния гемоглобин содержит железо. Из-за этого пигмент хлорофилл начали называть кровью растений. Многих ученых заинтересовало это вещество, они начали его исследовать. Некоторым захотелось использовать его в медицине.

Использование хлорофилла

Зеленый пигмент растения на сегодня применяют в качестве пищевой добавки. Она больше известна как Е-140. С ее помощью заменяют красители, которые используют для Производным хлорофилла является тринатриевая соль. Ее используют в промышленности пищевых продуктов в качестве красителя, названа она Е-141.

Не могли ученые на то, что структура гемоглобина так похожа на хлорофилл. Из-за этого его применяют не только для пищевых добавок. На сегодняшний день выпускается экстракт зеленого пигмента. Его называют жидкий хлорофилл и применяют в медицине в качестве целительного средства. Но полезен ли он на самом деле?

Обещания производителей относительно жидкого хлорофилла

На сегодня привлекает интерес к себе жидкий хлорофилл. Растение содержит зеленый пигмент, который используется для этой биологической добавки. Средство привлекло людей, желающих поправить здоровье. Производитель, который его выпускает, считает, что препарат благотворно влияет на организм, так как строение пигмента очень схоже с гемоглобином.

Покупателям рассказывается информация, что жидкий хлорофилл имеет такие свойства:

• Выводит шлаки, токсины из организма.
• Регулирует уровень гормонов, которые находятся в крови.
• С ним кислотно-щелочной баланс всегда будет в норме.
• Кровь насыщается минералами, полезными веществами, витаминами.
• Регенерация тканей, происходят быстрее.
• Иммунитет улучшается.
• Он способен помочь в некоторых гинекологических патологиях.

Мнение специалистов

Эта пищевая добавка представлена как происхождения, который способен оказать чрезвычайное лечебное воздействие. С его помощью можно лечить болезни, а также заниматься профилактикой. Но что думают об этом специалисты?

Мнения врачей разделились:

1. Противники предполагают, что применять жидкий хлорофилл - это бессмысленное дело из-за того, что вещество не способно усвоиться в организме человека полноценно. Теории про целительные свойства они также опровергают.
2. Но есть специалисты, которые подтверждают некоторые лечебные свойства препарата. Они заметили, что он действительно выводит шлаки, укрепляет иммунную и сердечно-сосудистую системы.

Однозначного мнения не существует. Из-за этого каждый человек самостоятельно решает, нужно ли ему это средство. Но, кроме этого, зеленый пигмент растения нужен для очищения воздуха, что важно для жизни человека.

Фотосинтез

Одно точно известно, что помочь насытить воздух кислородом может хлорофилл. Фотосинтез - сложный процесс, где участвуют растения, энергия солнца. Происходит химическая реакция, с помощью которой из углекислого газа появляется кислород. Только этот процесс жизнедеятельности всего на планете использует энергию солнца.

Улавливают солнечный свет фотоавтотрофы. Такой процесс происходит в растениях, в некоторых водорослях и одноклеточных. Несмотря на то что фотосинтез осуществляют низшие жизненные сущности, половина работы выпадает на растения.

Наземные представители растительности получают воду через корни, которая необходима для данного процесса. На поверхности листьев есть небольшие отверстия, через которых поступает углекислота. В процессе всего этого освобождается кислород. Без хлорофилла этот процесс невозможен, так как именно этот зеленый пигмент растения поглощает солнечную энергию.

Хотя существует и бесхлорофилльный фотосинтез. Он был замечен у солелюбивых бактерий, вмещающих светочувствительный фиолетовый пигмент. Последний способен поглощать свет. Но это единичный случай. В основном участие принимает хлорофилл.

Свойства хлорофилла, открытые наукой

Зеленый пигмент начали плотно изучать в науке. Было доказано, что жидкий хлорофилл способствует регенерации клеток. Но сделать мощный антибиотик все-таки не удалось, поэтому отдавалось предпочтение таблеткам.

Но большого прогресса достигли исследования в стоматологии. Заинтересовавшись целебными свойствами хлорофилла, его изучали, заметили положительное влияние на ротовую полость. Роберт Нар изобрел программу, с помощью которой можно было бороться с кариесом. Была выпущена зубная паста, в составе которой был хлорофилл. Как известно, этот зеленый пигмент активно участвует в фотосинтезе, с помощью которого производится кислород. А это мощный агент, устраняющий бактерии, в том числе и те, которые провоцируют кариес. Из-за этого паста заслужила признание, так как показала отличный результат.

Также были положительными исследования, с помощью которых выявилось, что пигмент борется с панкреатитом, если принимать его внутрь.

Итак, хлорофилл играет важную роль в жизни не только растений, а и всех людей. С его помощью происходит фотосинтез, выделяется кислород, необходимый человеку. Также жидкий хлорофилл начали применять в медицине. Многие исследования показали высокий результат.

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, которые 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?»