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.

Растения зеленые, потому что в них много хлорофилла.

Почему хлорофилл зеленый

Белый солнечный свет - это «семицветик»: Каждый охотник желает знать где сидит фазан (Как однажды Жан- звонарь головой сломал фонарь ).

Хлорофилл поглощает все эти цвета, кроме зеленого. Зеленый свет хлорофиллу не нужен, и хлорофилл отражает его прямо нам в глаз. Поэтому мы считаем, что листья зеленые.

Зачем хлорофилл поглощает
красный и синий свет

За счет энергии света, поглощенной хлорофиллом, идет фотосинтез (из углекислого газа и воды синтезируется глюкоза).

Зачем растения синтезируют глюкозу

Если спросить школьников «Откуда растения берут пищу?», то школьники ответят «Из почвы». Это неправда: из почвы растения берут воду с минеральными солями, а пищу они для себя делают сами . Вот как раз эту самую глюкозу.

Её же потом кушаем и мы с вами, и все остальные организмы на Земле: в процессе жизнедеятельности все мы сжигаем глюкозу, содержащую законсервированную энергию Солнца. При сгорании глюкозы эта энергия выделяется, и именно за счет нее мы двигаемся, думаем, тепленькие. (Можно даже опыт провести: взять ложку сахара, да и поджечь. Сахар сгорит, получится углекислый газ, вода, и та самая энергия. Внимание! Ложку после этого крайне тяжело отмыть.)

Почему хлорофилл поглощает
именно красный и синий свет
(материал для внеклассного чтения)

Вообще-то максимум энергии излучения Солнца приходится на зеленый свет (470 нм). Почему растения не поглощают в первую очередь его? Пишут, что растения, чтобы не сжечь хлорофилл, поглощают самые низкоэнергетические из достаточных по энергии кванты света. Типа, инфракрасные кванты недостаточно мощные, красные - достаточно, так зачем же поглощать еще более мощные зеленые, которые могут повредить пигмент? Внимание, вопрос: почему тогда растения поглощают еще и синий свет, кванты которого несут еще больше энергии?

Еще пишут, что цвет органическим соединениям придают металлы, так вот, все просто: магний, содержащийся в хлорофилле, придает ему зеленый цвет (а железо, содержащееся в якобы аналогичном по строению гемоглобине, делает его красным). Однако, если заменить магний на медь или цинк, то цвет хлорофилла останется все равно зеленым, значит дело не только в металле.

Наконец, пишут, что не надо в живой природе постоянно задавать вопрос «почему», а то получается словоблудие (если птичка окрашена неброско, то говорят, что она маскируется, а если ее соседка яркая - говорят, что она привлекает половых партнеров и т.д.). То есть, предлагается быть проще и довольствоваться фразой «так сложилось испокон веков, а почему - ужо никто и не упомнит». Удобная, конечно, точка зрения, и иногда даже правильная, но не в данном случае: в природе существует уйма фотосинтетических пигментов с самыми разными максимумами поглощения; в том числе есть такие, которые поглощают зеленый свет. Однако, большая чать окружающей нас растительности зеленый свет все-таки отражает. Почему?

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.

Если спросить у любого человека, с каким цветом у него ассоциируется весна и лето, то с большой долей вероятности он назовет зеленый цвет. Виной всему трава, цветы и деревья — все это создает видимость преобладания зеленого цвета вокруг нас.

Но задавались ли вы когда-либо вопросом о том, почему все растения зеленого цвета? Нет? Тогда мы предлагаем вам ознакомиться с материалами нашей сегодняшней статьи, в которой мы и разберёмся с данной загадкой.

В целом, на рассматриваемый нами сегодня вопрос можно ответить быстро и просто. Для того лишь стоит вспомнить о таком пигменте, как хлорофилл. Действительно, именно он является ключевым фактором, влияющим на цвет растений, однако так ответ будет неполным, поэтому мы идем дальше.

Такой пигмент как хлорофилл, является, пожалуй, самым важным элементом в строении большинства растений. Дело в том, что именно он отвечает за “жизненную т силу” травы, растений, деревьев. Он питает все растения, не давая им увядать.

Процедура питания пигментом доступна за счет того, что хлорофилл способен поглощать солнечный свет, излучение нашего естественного светила. Поглощая свет Солнца, хлорофилл преобразует полученную энергию, после чего насыщает растение всеми необходимыми элементами.

Однако вернемся к сути нашего сегодняшнего вопроса. Цвет растений по большей части формируется за счет все того же хлорофилла, а клетки этого пигмента, к слову, имеют именно зеленый оттенок.

И теперь, надеемся, если вам скажут: «Объясните, почему растения имеют зеленый цвет», вы не только озвучите название хлорофилла, но и объясните принцип действия и функции данного пигмента.

Напоследок предлагаем рассмотреть несколько интересных фактов о роли хлорофилла, и его значении не только для большинства растений, но и для большинства живых организмов на планете Земля.

Как известно, растения и деревья производят кислород, перерабатывая углекислый газ. Однако, если немного углубиться в механизм этого непростого процесса, окажется, что кислород производится в ходе фотосинтеза, и ключевым элементом в данной реакции считается как раз хлорофилл. Соответственно, именно благодаря данному пигменту мы имеем кислород.

Важно также отметить и то, какую роль для самих растений играет этот зеленый пигмент. Без хлорофилла растения попросту не смогли бы жить, ведь, как мы уже говорили выше, данный пигмент отвечает за их питание. Соответственно, с наступлением осени, когда семинару в световой день начинает сокращаться, хлорофилл постепенно погибает, что также приводит и к гибели или своеобразной гибернации растений.

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?»