Придать зеленый цвет растениям

Почему растения зеленые: не такой простой вопрос, как кажется

Листья растений зеленые из-за содержащегося в них хлорофилла — пигмента, необходимого для фотосинтеза. Но почему пигмент именно зеленый? Какие факторы повлияли на это? Давайте разбираться.

В ходе фотосинтеза из углекислого газа, воды и минеральных веществ растения создают для себя питательные вещества и бонусом для живых существ производят кислород. Процесс этот невозможен без поглощения солнечного света молекулами хлорофилла, который содержится в листьях растений. Энергия света поддерживает химические реакции.

На первый взгляд может показаться, что фотосинтез будет протекать эффективнее, если растение получит больше световой энергии. Пик излучения нашего светила приходится на голубой цвет (см. рисунок), однако атмосфера сильнее всего рассеивает именно его. Этим, кстати, объясняется, почему небо голубое. После прохождения атмосферы солнечный свет становится наиболее интенсивным в зелено-желтой области. Почему же листья отражают зеленый свет и поглощают все остальные?

Физик Натаниэль Габор из Калифорнийского университета в Риверсайде уже несколько лет занимается изучением этого парадокса. Теперь, возглавив международную группу ученых, он поставил эксперимент, результаты которого опубликованы в журнале Science. Исследователи создали систему, которая излучает свет разных длин волн, но поддерживает постоянную суммарную интенсивность. Оказалось, что все зависит от количества получаемой растениями энергии. Если фотосинтез сравнить с процессом наполнения воронки водой, а саму воду — с солнечной энергией, то чтобы процесс шел эффективно, уровень воды должен постоянно быть одинаковым: сколько поступило, столько и вылилось через нижнее отверстие.

Если скорость заполнения воронки водой превысит скорость ее вытекания, вода перельется через край. Придется бежать за тряпкой. Избыточная энергия в растительных клетках приводит к окислительным процессам, вредным для жизни растений. Возможно, именно поэтому растения отражают наиболее интенсивный зеленый свет из спектра излучения Солнца — чтобы спастись от «лишней» энергии.

Кроме описанного механизма, существуют дублирующие способы защиты от избыточного излучения. Ученые полагают, что части растений двигаются не только вслед за Солнцем, но и отворачиваются от него, когда света больше, чем нужно. Кроме этого, в растительных клетках присутствует белок UVR8, чувствительный к губительному ультрафиолетовому излучению. Белок сигнализирует о попадании вредных лучей на поверхность листа, и запускаются защитные механизмы. Что еще, кроме научного интереса, дадут миру результаты Габора и его команды? Открытый учеными простой принцип «лишней» энергии пригодится при проектировании солнечных элементов в системах «зеленой» энергетики. Вот так обычный детский вопрос помог решить часть серьезных «взрослых» проблем всего человечества.

Сетевое издание TechInsider
Учредитель ООО «Фэшн Пресс»: 119435, г. Москва, Большой Саввинский пер., д. 12, стр. 6, этаж 3, пом. II;
Адрес редакции: 119435, г. Москва, Большой Саввинский пер., д. 12, стр. 6, этаж 3, пом. II;
Главный редактор: Василенок Никита Александрович
Адрес электронной почты редакции: info@techinsider.ru
Номер телефона редакции: +7 (495) 252-09-99
Знак информационной продукции: 16+
Cетевое издание зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций, регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации: серия ЭЛ № ФС 77 — 84123 от 09 ноября 2022 г.

© 2007 — 2023 ООО «Фэшн Пресс»
При размещении материалов на Сайте Пользователь безвозмездно предоставляет ООО «Фэшн Пресс» неисключительные права на использование, воспроизведение, распространение, создание производных произведений, а также на демонстрацию материалов и доведение их до всеобщего сведения.

Источник

Почему трава зеленая: пояснения из физики, биологии, химии

Кто знает, почему трава зеленая? Биологи, физики и химики дают подробные объяснения с точки зрения каждой из наук. Но и без мудреных пояснений маленькому ребенку можно раскрыть эту тайну. Достаточно познакомиться с решениями ученых и пересказать их в доступной форме.

Почему трава зеленая: пояснение из физики

К траве относятся все растения, стебли которых не одревеснели. Многие думают, что она не бывает высокой, поэтому при упоминании травы представляют себе обычный газон. Но высокие и мощные бананы высотой около 6 м также относятся к травянистым растениям, потому что их стебель не древесина.

Цвет травы насыщенный зеленый, яркий изумрудный, такой красивый, что сложно не задаться вопросом, почему трава зеленая. Физика дает следующее пояснение:

1. Окраска травы связана с пропорцией полученного и поглощенного ею солнечного света.
2. Тот цвет из спектра, который отражается, люди воспринимают как видимый. Все оставшиеся поглощаются растением.

Эти знания часто применяются в жизни неосознанно или по привычке. К примеру, в летний период люди отдают предпочтение светлой одежде, чтобы на солнце не становилось слишком жарко. Дело в том, что светлая одежда отлично отражает все лучи и потому не нагревается.

У солнечного света есть полноценная палитра, в которую входят все цвета радуги. Травой поглощаются все, кроме зеленого. Этому факту есть объяснение:

1. Травянистые растения способны к фотосинтезу (преобразуют энергию света в энергию химических связей), зеленые лучи им для этого не нужны.
2. Чтобы вырабатывать энергию, которая будет передана клеткам, пигмент хлорофилл, с помощью которого происходит фотосинтез, выбирает оттенки красного и фиолетового.
3. Зеленые пигменты не могут дать необходимое количество энергии и даже способны повреждать клетки. Поэтому травой этот цвет отражается, а глаза человека его улавливают. Таким образом мы воспринимаем тот факт, что трава зеленая.

Такое пояснение предлагают ученые-физики, которые занимаются теорией цвета и знают все о том, почему людям видим мир в определенной цветовой гамме.

Почему трава зеленая: объяснение из биологии

Пояснение цвета травы дали и биологи. Их ответы достаточно близки к ответам физиков. Однако определены иными факторами, потому что биология сосредоточивается на иных, важных для нее аспектах.

В каждой клетке травянистого растения есть органоиды (маленькие органы клеток), которые называются хлоропласты. В их составе — хлорофилл.

‘Лист зеленого цвета’ — такое значение имеет слово «хлорофилл» в греческом языке. Именно это вещество обладает зеленым цветом и окрашивает в него травы.

Зеленая трава с хлорофиллами играет важнейшую роль в жизни нашей планеты:

1. Когда на нее падают лучи Солнца, то начинается фотосинтез.
2. Это процесс, в ходе которого молекулы углекислого газа перерабатываются в кислород, которым дышит все живое на Земле.
3. Хлорофилл — ключевое вещество для фотосинтеза, поэтому у всех травянистых растений его много, и это дает им зеленый окрас.

Когда длительность светового дня уменьшается и солнечных лучей становится меньше, происходит разрушение хлорофиллов. Данный процесс наблюдаем осенью, когда трава желтеет и засыхает.

Почему трава зеленая: пояснение из химии

Химики тоже не остались в стороне и решили вопрос об окраске травы по-своему. Они согласились с биологами в том, что именно хлорофилл отвечает за оттенок растений и чем его больше, тем цвет более выражен. Но каким же образом его приобретает сам пигмент?

Ученые предлагают такую гипотезу:

1. Цвет веществ определяется содержанием в их структуре металлических элементов. Так, в гемоглобине (вещество из красных клеток крови) содержатся атомы железа, из-за наличия которого кровь алая.
2. У травянистых растений причиной зеленого окраса стал магний, который содержится в хлорофилле.

Отметим, что ученые проводили эксперименты в этой сфере и заменяли магний в хлорофилле цинком. На окраску травянистого растения такая химическая перемена никак не повлияла. Поэтому эта гипотеза все еще требует обоснования.

Почему трава зеленая: объяснение для ребенка

Представленные выше пояснения понятны взрослым людям, а также школьникам, которые изучают биологию, физику и химию. Однако с такими вопросами чаще обращаются маленькие дети.

Какое же простое и понятное объяснение найти для них? Все подробности о процессах поглощения и отражения света, цветовой палитре, химическом составе и прочих научных тонкостях в этом случае лучше упустить.

Дать ответ на вопрос ребенка можно так:

• Расскажите о том, что травы — живые организмы, подобно людям, птицам и животным.
• Как все живые существа, они каждый день должны получать еду.
• Питаются травы с помощью света Солнца, лучи которого должны попадать на каждую травинку.
• Чтобы эти лучи поймать, у травы есть специальное вещество под названием хлорофилл.
• Само по себе оно зеленое, в траве его очень много, поэтому она и приобретает такой цвет.

Конечно, это не точное и развернутое объяснение, зато ребенок его поймет. Со временем школьный курс поможет вникнуть в вопрос, почему трава зеленая, и разобраться со всеми тонкостями научных объяснений. Важно помогать детям и давать им начальное понимание таких вопросов, чтобы наука оставалась для них интересной, а ее загадки привлекали внимание.

Узнавайте обо всем первыми

Подпишитесь и узнавайте о свежих новостях Казахстана, фото, видео и других эксклюзивах.

Источник

Хлорофилл

Хлорофилл – это пигмент, который придает листьям растений зелёный цвет. Хлорофилл обеспечивает растениям процесс фотосинтеза, процесс при котором с помощью солнечного света в растении происходят различные химические реакции, в том числе превращения углекислого газа из окружающего воздуха в различные органические вещества необходимые для жизнедеятельности растения. Именно в результате процесса фотосинтеза растения выделяют кислород, насыщая им воздух которым мы дышим!

Удивительно, но хлорофилл и гемоглобин (пигмент, окрашивающий кровь в красный цвет) имеют почти одинаковое строение! Молекулы хлорофилла и гемоглобина состоят из одного и того же комплекса и отличаются только центральным атомом. В хлорофилле это магний, а в гемоглобине – железо.

Применение хлорофилла

Хлорофилл используется уже достаточно длительное время в медицине. Хлорофилл обладает способностью выводить токсины из организма, его применяют при лечении язв и пролежней, для ускоренного заживления ран, а также используют как мягкое мочегонное средство и средство профилактики мочекаменной болезни. Обладая дезодорирующим эффектом, хлорофилл прекрасно справляется с неприятным запахом изо рта или пота. Недавние исследования японских ученых показали, что хлорофилл способен остановить образование и развитие раковых клеток. Правда, этот механизм ещё не изучен, но имеет отличные перспективы для создания средства лечения рака.

Хлорофилл может использоваться как чистый натуральный пищевой краситель, так и в составе пищевой добавки E140. Этот пищевая добавка совершенно безопасна и разрешена к использованию во всех странах мира. Хлорофилл придает продукту оливковый цвет и применяется в производстве мороженого, кремов, различных десертов, пудингов, в соусах типа майонеза.

Совсем необязательно искать этот полезный продукт в магазинах ведь хлорофилл можно получить самостоятельно в домашних условиях с помощью очень простого процесса.

Получение хлорофилла в домашних условиях

Получение хлорофилла достаточно простой процесс, который под силу любому. Для этого нам понадобятся любые свежие зелёные листья, больше всего хлорофилла содержится в шпинате, крапиве, брокколи и брюссельской капусте, но нам подойдут любые.

Немного измельчаем приготовленную зелень, помещаем в толстостенный сосуд (лучше стеклянный, но подойдет и эмалированная кастрюля) и заливаем небольшим количеством водно-спиртового раствора (для простоты можно использовать водку).

После этого помещаем стеклянный сосуд с ингредиентами в водяную баню. Через некоторое время жидкость начнет зеленеть – это выделяется хлорофилл. После того как получение хлорофилла закончено, осторожно вытащите листья. Они обесцветились, т.е. весь пигмент, придающий окраску листьям, выделился. Теперь выделенный хлорофилл можно использовать в быту, как было указано выше. Но будьте внимательны! Хлорофилл очень неустойчив на свету и воздухе и через некоторое время приобретет грязно-зелёный цвет. Поэтому использовать хлорофилл после получения следует как можно скорее!

Даже если вы не будете применять этот пигмент в хозяйстве, опыт по получению хлорофилла станет прекрасным наглядным уроком для ребёнка, ведь увидеть собственными глазами один раз лучше, чем рассматривать рисунки в учебнике биологии.

Знаете ли вы что?

Следы от травы на одежде можно легко оттереть спиртом или спиртосодержащими жидкостями

Выделение хлорофилла

На видео показано, как можно ещё произвести выделение хлорофилла в домашних условиях. Тут показан немного другой способ получения хлорофилла, отличающийся от вышеприведенного. В этом случае берутся листья, измельчаются, заливаются спиртовым раствором и растираются ступкой. В итоге получается раствор хлорофилла. Правда он будет находиться в спиртовом растворе, что несколько ограничивает применение такого хлорофилла.

Источник