О зелёной траве

d_catulus — 05.12.2022 Как вы думаете, почему трава зелена? Ну, это легкий вопрос - трава зелена, потому что её листья содержат хлорофилл - важный фотосинтетический пигмент (вернее, пигменты - хлорофиллов много разных). В школе обычно удовлетворяются именно этим ответом. А задумывались ли вы о следующем шаге: а почему зелен хлорофилл? В чём биологический смысл именно этого цвета, а не какого-либо иного?

Что вообще значит, когда мы говорим, что некий предмет обладает каким-то цветом? Наше Солнце излучает свет разных длин волн, и различные предметы неодинаково поглощают и отражают разные волны. Мы видим именно волны, отражённые от окружающих предметов (если предметы, конечно, не обладают собственным свечением, но там логика аналогичная); соответственно, если мы видим, скажем, синюю стену - это означает, что краска на данной стене отражает длины волн примерно из диапазона 450 - 480 нм (субъективно воспринимаемые нами как "синие"), а все прочие волны поглощает. Хорошо, выходит, что хлорофилл отражает волны из "зелёного" диапазона, а остальные поглощает? Ну да, только биологический смысл нам на этом этапе пока неясен.

Хотя тело, обладающее конкретным цветом, будет поглощать все длины волн, кроме данного диапазона, делать оно это будет неодинаково хорошо: какие-то волны оно будет поглощать прям почти полностью, другие - частично отражать, просто не так сильно, как "основные", поэтому их цвет будет теряться. А можно ли узнать, какие именно волны тело поглощает в первую очередь? Легко! Для этого нам понадобится цветовой круг.



Цветовой круг хорошо знаком тем, кто учился в художественной школе, это важный инструмент любого художника, с помощью которого тот подбирает гармоничную гамму для своего рисунка. Но круг - не выдумка самих художников для их собственного удобства, он отображает вполне конкретную физическую реальность. Так, в цветовом круге есть цвета, расположенные друг напротив друга - такие цвета называются дополнительными. И существует довольно чёткое правило: если максимум отражения пигмента лежит в области данного цвета, то максимум поглощения будет лежать в области цвета, ему дополнительного.

Посмотрите на цветовой круг. Если хлорофилл отражает в основном зелёный цвет, то какой цвет он будет в первую очередь поглощать? Верно, красный (физиологи растений могут проворчать, дескать, там ещё в синей области пик есть). И именно это будет являться ответом на вопрос "Почему хлорофилл зелен?" - потому что максимум его поглощения лежит в красной части спектра, а такие тела неизбежно будут иметь зелёный цвет.

Но почему же он поглощает в первую очередь именно красные фотоны? Этот вопрос лежит по большей части за пределами биологии, на него должны отвечать скорее физхимики или даже астрофизики - какие различные энергии несут фотоны разных длин волн, почему Солнце излучает в этом диапазоне, почему именно этот диапазон удобнее всего эксплуатировать в фотосинтезе и т.п. Тем не менее, с известной долей метафоричности можно говорить, что именно красный цвет среди прочих является самым важным для жизни на Земле. Известный российский физиолог растений К.А. Тимирязев в своё время даже написал эссе под названием "Красное знамя", где он рассуждает - на основе именно этих данных о фотосинтезе - почему строить общечеловеческое будущее следует именно под красным флагом (это эссе находится в сборнике "Наука и демократия" на с. 798 - 827).

Впрочем, не везде, где растут растения, проникают красные лучи Солнца. Например, в толще воды именно красные фотоны "режутся" первыми, поэтому у водорослей, растущих на достаточно большой глубине, где ещё возможен фотосинтез, в дополнение к хлорофиллам есть обязательно другие пигменты с другими пиками поглощения. Похожие пигменты есть у всех растений, но у таких их прям много - так, что они маскируют исходно зелёный цвет хлорофилла. Таковы, например, фикоэритрины, поглощающие в "зелёной" части спектра. Как вы думаете, какого цвета будут такие водоросли? Верно, красного - они так и называются, красные водоросли, это особый отдел растений. Однако собственно красный цвет имеют только достаточно глубоководные красные водоросли - а те их представители, что живут на малой глубине (например, batrachospermum) - вполне себе "обычного" зелёного цвета.

Чем старше будет становиться Солнце, тем больше в его спектре будет красных лучей. Так что если кто-то в следующий раз при вас начнёт вздыхать, что раньше трава была зеленее - посмейтесь над его плохой памятью; ведь трава-то с каждым миллиардом лет только зеленее и становится.

Оставить комментарий

Популярные посты:

• Ранее
• Архив