Часто случается, что самые простые вещи требуют сложного объяснения. Детский вопрос о том, почему трава зеленая ставит многих взрослых, если не в тупик, то в весьма затруднительное положение. Несмотря на то, что эта тема из области школьной программы, не каждый сможет вспомнить такие слова как фотосинтез или хлорофилл, не говоря уже о процессах, которые с ними связаны.
Ответ на вопрос о том, почему трава зеленая, лежит в плоскости науки. В первую очередь необходимо понимать процесс формирования светового восприятия у человека. Оттенки, которые видят наши глаза, зависят не от цветовой гаммы, а от ее отражения под действием прямых солнечных лучей. Такое объяснение тесно связано с одним из основных возможных ответов. В траве содержится особое вещество - хлорофилл, что в переводе с греческого означает "зеленый лист".
Хлорофилл поглощает весь спектр оттенков, кроме одного. Несложно догадаться, что это и есть цвет летней лужайки.
Существует и второй вариант ответа на вопрос о том, почему трава зеленая. Именно он чаще всего озвучивается в школьных учебниках и является наиболее близким к истине. В его основе опять же лежит содержание хлорофилла в траве. Такое вещество не только обуславливает использование и выработку столь необходимого для жизнедеятельности человека кислорода, но и является особым пигментом, отвечающим за травы.
Ученые доказали, что составляющие хлорофилла действительно зеленого цвета. Их окраска связана с содержанием магния, который и отвечает за создание данного природного оттенка. В растениях содержится множество других цветных пигментов, правда, в значительно меньшем количестве. Благодаря им зеленая трава порой может принимать самые разнообразные оттенки.
Использовать хлорофилл в бытовых вопросах науке сегодня еще не под силу. Его компоненты не могут храниться и почти сразу изменяют свой приятный тон на неприглядный грязноватый цвет. Правда, сейчас существует множество искусственных красителей на основе этого полезного природного материала.
Таким образом, хлорофилл не только привносит красоту в окружающий мир и помогает нам ответить на классический вопрос о том, почему трава зеленая, но и является весьма важным компонентом. Основное его предназначение заключается в выработке столь необходимого кислорода - основы для жизни всего человечества.
Процесс этот называется фотосинтезом и осуществляется абсолютно всеми представителями флоры на планете Земля. Если кратко охарактеризовать основные его этапы, то получится следующая картина: поглощенный под воздействием химических реакций разлагается, к нему происходит перенос электронов от водорода и воды, в результате чего осуществляется образование углеводов и выделение кислорода.
Помимо этого в в траве и листве образуется множество полезных питательных веществ, таких как сахар, крахмал, белок.
Чем трава зеленее, тем больше в ней хлорофилла, а значит выше польза, которую она может принести для планеты.
Зачастую, на заданный ребенком вопрос: почему трава зеленая, родители не в силах правильно ответить. Кто или что окрашивает траву, и почему именно в такой цвет - ответить помогут школьные науки.
На вопрос отвечает биология
На уроках биологии при рассмотрении зеленого листка под микроскопом не трудно было заметить ярко выраженные частицы - хлоропласты, содержащие хлорофилл. В переводе с греческого языка хлорофилл означает «зеленый лист» - это пигмент, содержащийся в растениях и имеющий зеленую окраску.
Еще со школьной скамьи нам известно, что под воздействием света солнца на листья и стебли травы активируется процесс фотосинтеза, ведущую роль в котором играет этот зелёный пигмент. Именно хлорофилл из всего цветового спектра отражает только зеленый цвет, поглощая все остальные. Таким образом, трава приобретает характерный для большинства представителей флоры зеленый цвет.
Осенью хлорофилл разрушается, так как темнеет раньше, солнечного света становится меньше и поэтому окружающие нас деревья и травы теряют свою окраску и становятся желтыми. Как раз в осеннюю пору, когда листва засыхает, можно увидеть, какими были бы растения без зеленого хлорофилла в их клетках.
Точка зрения химии
Дало свое научное объяснение вопросу, почему трава зеленая, и химическое учение. Мы выяснили, что вещество хлорофилл зеленого цвета, благодаря чему растения также приобретают этот цвет. А что окрашивает в зеленый сам хлорофилл?
Учёные предполагают, что различные органические соединения окрашиваются в тот или иной цвет благодаря определенному соотношению содержания в них металлов. К примеру, в составе гемоглобина присутствует железо, окрашивающее нашу кровь в красный цвет. В свою очередь растения мы видим зелеными из-за содержащегося в хлорофиллах магния.
Несмотря на такое правдоподобное обоснование, учеными установлено, что замена магния в составе хлоропластов, к примеру, на цинк, цвет травы не изменится и останется зеленым.
А что говорит физика?
Не остались в стороне в вопросе о цветовой принадлежности травы и более точные науки. С физической точки зрения цвет предмета объясняется как отношение между светом полученным и поглощенным определенным предметом, и светом, отраженным от него.
Солнечный свет состоит из семи составляющих - красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового. Трава принимает на себя солнечное освещение в виде семи цветов спектра, а отражает всего один луч - зеленый.
Почему хлорофилл отражает именно зеленый цвет? Ответ кроется в самом процессе фотосинтеза: для его осуществления зеленые лучи, исходящие от солнца, не нужны. В то время как красные и фиолетовые лучи поглощаются хлорофиллом для выработки энергии и дальнейшей ее передачи клеткам растения.
Почему трава имеет именно зеленый цвет, а не черный, серый или фиолетовый? Ответить на этот вопрос не так просто. Придется обратиться за помощью к исследованиям сразу трех наук: физики, химии и биологии.
Трава имеет зеленый цвет, поскольку содержит в себе хлорофилл. Это пигмент, который придает клеткам растений соответствующий цвет. Он принимает активное участие в процессе фотосинтеза, то есть преобразования углекислого газа в кислород. Благодаря этому клетки растут и развиваются. При отражении хлорофилла на солнце мы видим зеленый оттенок, который поглощает все остальные.
Поглощение других цветов происходит не просто так. Хлорофилл активизируется благодаря фотонам. И чем больше фотонов, тем лучше для жизнедеятельности растений. Наибольшее количество компонентов содержится в лучах красного цвета, поэтому они активно поглощаются хлорофиллом.
Яркий насыщенный цвет растений, который имеет и свежая трава, говорит о том, что растение здоровое и выделяет большое количество кислорода. Если трава бледная, то это говорит о том, что в ней мало хлорофилла. Если в растениях отсутствовал хлорофилл, они были бы желтыми и блеклыми. Такими, какими мы видим их осенью. В эту пору световой день сокращается, солнечного света становится меньше. По этой причине хлорофилл не может вырабатываться в полной мере.
Немного химии
Стало понятно, почему трава приобретает зеленый цвет. Это происходит благодаря хлорофиллу. Но почему сам он становится именно такого цвета? По мнению исследователей в образовании цвета играют роль металлы. Например, в хлорофилле большое количество железа, которое и делает его зеленым. Соответственно он и придает именно такой зеленый оттенок растениям, в которых содержится, такого же цвета и трава. На сегодняшний день это мнение остается лишь предположением. Ученым есть еще над чем работать, чтобы мир узнал более точное объяснение почему трава зеленая.
Немного физики
Объяснение того, почему трава зеленая, лежит и в области физики. Цвет предмета зависит от количества света, которым он освещается. Ночью все предметы окружающего мира становятся для нас незаметными. Солнечные лучи имеют неоднородную структуру. Они состоят из 7 различных оттенков. Растения способны впитывать в себя все тона. Но отражать они способны только один – зеленый. Для фотосинтеза зеленые лучи не нужны, поэтому растения отражают их вовне. А вот фиолетовые и красные лучи хлорофилл поглощает. Благодаря им трава вырабатывает энергия, обеспечивается рост и развитие.
Объяснение для ребенка
Юные исследователи любят задавать сложные вопросы, но ответы на них должны быть максимально простыми и доступными. При ответе на вопрос «почему трава зеленая», к примеру, слово «хлорофилл» можно заменить переводом этого слова – «зеленый лист». Скажите малышу, что это специальная зеленая краска. Для жизни и роста растения необходим солнечный свет, который состоит из нескольких цветовых лучей. Трава впитывает только некоторые из них, те, которые нужны ей для преобразования энергии. А вот зеленые лучи она отражает. И получается, что трава зеленая и именно такими мы видим и остальные растения.
Для совсем маленьких деток подойдет такая версия:
«Трава имеет зеленый цвет, поскольку именно он помогает ей получать больше тепла от солнца. Благодаря этому она быстро и хорошо растет».
Вот еще один вариант объяснения. Расскажите ребенку, что трава – это живой организм. Такой же, как и животные, птицы и люди. Чтобы расти и развиваться она должна постоянно питаться. Главная пища для растений – это солнечный свет. «Переваривать» пищу помогает хлорофилл – вещество, придающее растениям зеленый цвет. Трава содержит его в большом количестве, поэтому она тоже приобретает именно зеленый цвет. Конечно, это объяснение нельзя назвать точным, но для любопытного малыша этой информации будет достаточно. В школе он сможет узнать более научную информацию, доступную для его возраста.
А давайте пофантазируем!
Наша планета хорошо освещается солнцем. Мы не испытывает недостатка в нем. А какими могли бы быть растения на других планетах. Учитывая то, что не все хорошо освещены солнцем? Если на планете нет озонового слоя и кислорода, растения будут поглощать максимальное количество инфракрасного излучения. По этой причине они приобретут не зеленый, а темно-красный оттенок.
Если спутник будет освещаться яркой звездой класса F, то трава и прочие растения будут отражать синий цвет, чтобы не перегреться и не сгореть. Если же планета будет освещаться тусклой звездой, и будет испытывать при этом дефицит света, то растения приобретут черный цвет. Другой вопрос заключается в том, будут ли такие растения нормально расти и развиваться. Хотя, если они приспособятся к тем условиям, в который будут обитать, то вполне возможно. Конечно, при этом они приобретут совершенно другие свойства, не те что нам привычны.
Объяснение того, почему трава зеленая будет полезно не только детям, но любознательным взрослым, которые упустили этот вопрос в детском возрасте.
Для того чтобы разобраться, почему трава на нашей планете зеленая, нужно понять, каким образом происходит восприятие цвета человеческим глазом.
Давайте, разберёмся подробно.
Цвет и свет: взаимозависимость
Любой цвет напрямую зависит от света, ведь недаром же в абсолютно темной комнате даже ярко раскрашенный предмет становится невидимым, то есть утрачивает свой цвет. Свет на нашей планете – это свет, . А солнечный свет неоднороден, он состоит из целого спектра оттенков, каждый из которых имеет свою длину волны.
Чтобы увидеть спектр, достаточно «поймать» луч солнца обыкновенной линзой – на выходе из призмы луч «разложится» на спектр. Можно даже поэкспериментировать и собрать спектр в единый луч при помощи еще одной призмы – и убедиться, что свет снова стал белым.
Все предметы, окружающие нас, поглощают цвета спектра, пропускают их через себя либо отталкивают. И именно от этого зависит, каким будет видеть цвет предмета человеческий глаз. Если предмет отражает все оттенки спектра, то мы будем видеть его как белый. Если, наоборот, предмет поглощает весь спектр, мы видим этот предмет черным.
Кстати, именно поэтому батареи, генерирующие энергию из солнечного света, всегда черные. И поэтому же в черной одежде людям всегда жарче, чем в белой – светлая ткань отражает энергию света, а темная поглощает ее.
Хлорофилл и процесс фотосинтеза
На самом деле отдельные клетки травы прозрачные, но в каждой из клеток содержится до ста хлоропластов. Внутри хлоропластов, как в небольших карманах, находится хлорофилл – вещество, которое помогает растению перерабатывать углекислый газ в глюкозу и выделять кислород. Этот процесс называется фотосинтезом.
Фотосинтез – механизм выработки кислорода, необходимого для существования живых организмов на планете. Кроме того, фотосинтез в какой-то степени обеспечивает защиту для Земли: в верхних слоях атмосферы кислород трансформируется в озон, и планета, укрытая озоновой оболочкой, получает мощную защиту от агрессивного ультрафиолетового воздействия солнечных лучей.
К слову, именно глюкоза является основной пищей для растений: из почвы при помощи корней растение получает воду и минералы, а пищу для себя – ту самую глюкозу – они вырабатывают самостоятельно. За счет энергии Солнца растения Земли вырабатывают до 400 миллиардов тонн глюкозы.
Схематично и упрощенно фотосинтез можно описать так: из молекул воды извлекаются атомы водорода, которые после этого присоединяются к молекулам углекислого газа, который растения поглощают из воздуха.
Возвращаясь к хлорофиллу, стоит сказать, что он обладает свойством поглощать все цвета спектра, кроме зеленого – именно этот цвет в итоге и видит человек при взгляде на траву. Ведь, согласно законам физики, человек видит именно тот цвет спектра, который отражается от предмета.
Почему осенью трава желтеет?
Многие могут заметить, что трава не сохраняет свой цвет – осенью она становится желтой. Это происходит потому, что, помимо зеленого пигмента хлорофилла, растения содержат и прочие пигменты, например, желтый – ксантофилл. Летом он незаметен, так как поглощается большим количеством хлорофилла. А осенью жизнь растения постепенно затухает, и хлорофилл разрушается. В это время и проявляется желтый оттенок ксантофилла.
Интересно, что пасмурной и дождливой осенью трава дольше остается зеленой, чем когда осень солнечная и сухая. Ученые объясняют это просто: хлорофилл интенсивнее разрушается под воздействием солнечных лучей, и чем пасмурнее осень, тем дольше трава будет сохранять свой цвет. А в первые же сухие и солнечные дни бабьего лета и газоны, и деревья очень быстро из зеленых превращаются в золотые.
Зеленая трава - один из главных атрибутов лета. По росистым лугам приятно ходить босиком, в жаркий день лужайка возле реки становится идеальным местом для пикника. На прохладной зелени хорошо просто лежать, глядя в небо и наслаждаясь жизнью. В такие беззаботные мгновения в голову может прийти мысль: а почему трава зеленая, почему не синяя, как небо, или не черная, как земля?
Разноцветность мира
Человек видит цветной мир благодаря зрению и свету. Без света увидеть что-либо невозможно, глаза в полной темноте становятся бесполезным органом. Кроме того, при плохом освещении очертания вещей воспринимаются порой неясно, а цвета сильно искажаются. Например, ярко-зеленая поляна в сумерках кажется темно-серой или бесцветной. Лишь при достаточном свете цвета выглядят естественно.
Падающий на предмет белый свет на самом деле состоит из семи смешанных между собой цветов радуги: от красного до фиолетового. Разложить белый свет на его составляющие можно в домашних условиях с помощью стакана воды, источника света и белого экрана. Радужный спектр прекрасно виден на переливающейся поверхности мыльных пузырей и CD-дисков.
Каждый цвет имеет свою длину волны, весь видимый спектр представляет собой узкий интервал волн, начиная от самой короткой фиолетовой волны с длиной 380 миллимикрон и заканчивая красной волной длиной 760 миллимикрон. Поверхность любого видимого объекта способна поглощать часть световых волн, а остальные отражаются в окружающий мир. Сами по себе предметы бесцветны, человек видит только отраженные волны , которые улавливаются глазом и превращаются мозгом в цветной образ.
Зачем растениям цветы: функции и особенности строения
Например, оранжевый детский мяч поглощает видимые волны всех длин, кроме волн с длиной от 590 до 630 миллимикрон, соответствующие оранжевому цвету. Здесь же кроется ответ на вопрос: почему трава зеленая. Ее поверхность отражает волны от 490 до 530 миллимикрон, которые воспринимаются человеком как зеленый цвет разного оттенка, все остальные видимые волны в нормальных условиях поглощаются поверхностью травинок.
Чудо фотосинтеза
По сути, траву зеленой делает хлорофилл - особенный пигмент , название которого переводится дословно как «зеленый лист». Он в изобилии содержится в клетках летней травы и листьях растений, играя важнейшую роль в фотосинтезе. Трава относится к громадному царству Растений, благодаря которому стала возможна жизнь человечества на Земле. Растения обладают удивительным механизмом фотосинтеза, с его помощью они преобразуют световую энергию в органические вещества, а губительный для человека углекислый газ - в кислород.
В упрощенной форме жизнь растений и фотосинтез можно описать так:
- Из почвы вместе с влагой растения берут необходимые им для роста и жизнедеятельности такие химические вещества, как марганец, азот, фосфор, калий, всего таких веществ более полусотни. Но это лишь пятая часть их рациона, остальное добывается из воздуха и света.
- В отличие от животных и людей, растения дышат углекислым газом, а выделяют кислород. Получается очень взаимовыгодный природный симбиоз между растениями и живыми организмами, которые нуждаются в кислороде и превращают его в углекислый газ. Человек при дыхании выделяет от 5 до 18 литров углекислоты в час. Вот почему в жилищах желательны домашние растения, они насыщают воздух кислородом, делая его чище и пригоднее для дыхания.
- Если дыхание и питание из почвы у растений можно сравнить с человеческими, то процесс фотосинтеза присущ лишь растительному миру и совершенно чужд людям. Растения улавливают фотоны солнечного света, они в свою очередь запускают сложнейшие химические процессы преобразования световой энергии в органические вещества, весьма ценным побочным результатом этих процессов становится выделение в атмосферу кислорода.
Что правда, а что вымысел о пираньях
Для людей фотосинтез имеет жизненно важное значение. Без него на планете закончился бы кислород, а значит, исчезло бы человечество. Благодаря этому удивительному механизму формируется озоновый слой, защищающий все живое от космической радиации. Травяные луга и газоны являются надежным домом для множества живых существ. Кроме того, полученные во время фотосинтеза органические вещества скапливаются в растениях, превращая их в пищу для многих животных и людей.
Увидеть хлорофиллы можно, вооружившись микроскопом. Увеличенная поверхность травы предстанет в виде упорядоченной системы клеток, внутри них находятся хлоропласты - мизерные, но отлично видимые частички, содержащие зеленые сгустки. Это и есть хлорофиллы, которые улавливают фотоны света, создают из нее кислород и органику, а заодно окрашивают траву в зеленый цвет.
Существует четыре модификации этого пигмента, каждая из них равнозначно участвует в фотосинтезе, но придает растению различные цвета:
- Хлорофилл А является основным пигментом для 70% существующих высших растений, придает им светло-зеленый цвет.
- Хлорофилл В - дополнительный пигмент, содержащийся в 30% высших растений и окрашивающий их в желто-зеленый оттенок.
- Хлорофилл С и D содержится в основном в низших растениях и водорослях, придает им красный и бурый цвета.
Поздней весной и летом в траве преобладает хлорофилл А, который отражает волны зеленого спектра. Но во время длительного зноя и засух, а также осенью зелень теряет свою сочную раскраску.
Желтая трава
Во время засухи трава не получает необходимого питания с водой и медленно увядает, это для растения беда и форс-мажор, который исправляется искусственным поливом или хорошим ливнем. Пожелтение осенью - неизбежный и запрограммированной природой процесс. Растения обладают сезонной памятью, настроенной на ежегодные изменения окружающей среды. Когда дни становятся значительно короче, света меньше, воздух холоднее, хлорофилл, находящийся в клетках травы, начинает разрушаться.
Эрекция древнего паукообразного зафиксировалась в янтаре
На сцену выходят другие пигменты: ксантофиллы и каротиноиды. Они имеют схожую структуру между собой, но отражают световые волны разной длины, поэтому придают растениям разные цветовые оттенки. Каротиноиды отражают волны, воспринимаемые человеком как оранжевые, а ксантофиллы отражают волны, входящие в желто-красный спектр.
Вот почему зеленая трава, лишившаяся из-за наступления осени хлорофиллов, теряет свой летний цвет и становится желтой.
К траве зачастую относятся снисходительно, считая ее малозаметным и не очень важным для людей растением. Однако травяной покров занимает примерно пятую часть суши Земли, поэтому травы занимают значительное место в поддержании жизни на планете. Кроме того, некоторые травы могут соперничать высотой с многими деревьями. Одна из разновидностей вьетнамского проса вырастает до 15 метров в высоту, но рекордсменом является исполинский злак - бамбук, который относится к травам и достигает 30-метровой высоты.
