Защо растенията избраха зелено, Наука за всички с прости думи
На три или четири години всяко дете задава прост въпрос: „Защо тревата е зелена? В отговор можете да чуете всичко - от„ Не се безпокойте, нямам време “до популярната научна версия за фотосинтезата и зеленото хлорофил. Но това ли е отговорът? Можете ли да си обясните защо тревата е все още зелена - а не розова, оранжева или индиго? Разбира се, казвате: тъй като хлоропластите в растенията съдържат хлор - и в кристална форма тя е зелена.
На достъпен език за физиката.
Дори и най-отдалечените хора от точните науки знаят, че животът на планетата дължи своето съществуване на слънчевите лъчи. Дълбоко в недрата на нашата звезда протичат ядрени реакции на синтеза на хелий от водород. В резултат на разпадането се освобождават фотони (кванти на светлината. Те проявяват свойствата на вълните и частиците едновременно: тези електромагнитни импулси се излъчват от „Порции“, но те нямат нито маса, нито заряд. Тяхната роля в живота ни е много по-важно: те осигуряват взаимодействие между електрическите заряди на елементарни частици, съставляващи атоми, след това молекули и накрая, клетки на жив организъм.
Фотоните могат да живеят, внимание, само в движение със скоростта на светлината във вакуум. Родени в слънчевото ядро, те първо носят колосален импулс. Но за да стигнат през слънчевата мантия до повърхността на звездата, тези частици прекарват почти милион години! Следователно, въпреки факта, че от този момент светлината изминава разстоянието до земята само за 8, 3 минути, ние се наслаждаваме на топлите лъчи, които чакаха да ни срещнат в средата на плейстоцена.
И така: като цяло импулсът на фотоните се намалява драстично още преди да се раздели с родната звезда и при преминаване през земната атмосфера квантите светлина вече очакват нови препятствия. В озоновия слой фотоните се сблъскват с молекули, поради което инерцията и дължината на вълната се променят - тоест светлината се разделя на спектър (дисперсия. Озоновият слой не предава най-опасните дължини на вълните за земните обитатели - включително по-голямата част от ултравиолетово лъчение. Затова различаваме цветовете на дъгата, вариращи от виолетово до червено. Все още усещаме инфрачервената дължина на вълната като топла, а слабата микровълнова и друга радиация изобщо не ни притеснява.
Всеки от видимите цветове съответства на дължината на вълната на светлината, която материалните обекти отразяват (всички останали се поглъщат от тях. Изглежда, че няма нищо загадъчно: растенията използват хлорофил, който абсорбира всички цветове, с изключение на зеленото. Но обратното е вярно: първоначално растенията умишлено са избрали цвят, а след това са го съобразили, за да се нуждае от „пълнителя“. Тук трябва да се обърнем към богатия опит на агрономи и ботаници. Многобройни експерименти и проучвания разкриват някои от тайните на растенията, които за някаква причина не се казва в училище в уроците по биология.
Фотони и растения.
По принцип вълните с всякаква дължина са подходящи за фотосинтеза, включително и невидимите за нашето око. Съвременните растения са се приспособили да използват лъчение в диапазона от 400 (виолетово) до 700 nm (червено. Освен това, за нормалното функциониране на растенията (растеж, цъфтеж, плододаване, съхранение на хранителни вещества), присъствието в спектъра на всички тези цветове в някои пропорции е необходимо. някои химични реакции могат да започнат, когато веществото е облъчено със светлина с ниска или средна честота (топли цветове на дъгата), докато други изискват светлина над определен праг, за да инициират реакцията (студени цветове.
Ако зелената светлина може да предава достатъчно големи импулси - какъв е смисълът растенията да я отказват? Факт обаче е факт: 80-90% от енергията на растенията се генерира чрез абсорбиране на сини и червени фотони. В същото време сините са по-интензивни, но червените са преобладаващото мнозинство. Останалите 10-20% се отчитат от други цветове, а самата зелена като "Basic Pack" е избрана, очевидно, поради високата си проникваща сила: докато синьото и червеното са почти напълно абсорбирани от горните слоеве на листата, зеленото е способни да проникнат през тях и да „вдъхнат живот“ в долните нива, колкото и да са дебели. Това означава, че първите водорасли, които току-що са излезли на сушата, вече са планирали своето по-нататъшно завладяване на континентите и трансформация в многостепенни гори - от мъхове и треви до храсти и дървета.
Къде е гаранцията, че растенията просто отразяват или предават по-голямата част от зелената светлина през себе си? - Няма да бъде, защото това не е напълно вярно. Цялото това човешко зрение, което не може да се нарече най-надеждно (в сравнение с някои животни), ни дава „Зелената картина“. Виждаме тази цветна униформа поради несъвършенството на нашия визуален анализатор. Всъщност това е суперпозицията на светлинни вълни с различна дължина - предимно жълти и сини. Как иначе? Някои от цветните пигменти (каротин, антохлор, ксантофил) са специализирани в абсорбирането на сини фотони, отразяващи пречупените лъчи в червеникаво-жълт "Формат". Други пигменти (хлорофил и антоцианини) абсорбират червеникави фотони, отразяващи лъчи, които са приблизително морски зелени. Припокриващи се, те образуват изумрудено зелено (поне така хората го виждат.
С намаляването на дневните часове и промяната на ъгъла на осветяване (което влияе на пречупването на светлината дори в слоевете на атмосферата), фотоните с висока честота (и малка дължина на вълната) стават все по-малко. Известно време растенията се опитват да се адаптират към това и насочват вниманието си единствено към събирането на „висококалорични“ порции светлина. Поглъщайки сини и зелени фотони, листата на растенията започват да отразяват съответно жълто или червено. Когато сините фотони станат критично ниски, растенията изхвърлят листата си.
Какви могат да бъдат растенията от други планети?
Както се досещате, всичко зависи от характеристиките на светлинния спектър, който се образува по време на преминаването на атмосферата или течната среда. По този начин, ако на планетата няма кислород и озонов слой, тогава само водният стълб може да спаси растенията от изгарящото ултравиолетово лъчение - те, очевидно, ще абсорбират максимално инфрачервеното лъчение, а самите те ще придобият тъмночервен цвят (лилаво аноксигенните бактерии правят това на нашата планета. Обитаван спътник на ярка звезда от клас F трябва да получава много светлина, така че растенията върху нея да отразяват синьо, за да се избегне прегряване, и планета, осветена от неясна звезда от М-клас („Червено Джудже ") трябва да изпитва липса на светлина - и за да се възползват максимално от него, растенията със сигурност ще направят избор в полза на черното. Само си представете тези три лилави очи, пълни с надежда:" мама - мама, защо тревата е черна?