Нашу планету принято называть голубой, так как из космоса она видится именно в таком цвете. Это и понятно – большую часть земной поверхности занимают океаны. Но преобладающий цвет на суше – всё же зелёный. Тайга, тропические леса, луга, степи, пампасы, прерии, саванны – их сочная изумрудная зелень говорит о процветании жизни на планете, обилии живительного кислорода и о наличии потребляющих этот кислород высокоорганизованных существ, называющих себя разумными.
Растительность нуждается в защите
На самом деле вряд ли можно назвать разумными тех, кто планомерно вырубает леса ради сиюминутной выгоды, тем самым лишая своих потомков чистого свежего воздуха. Растительности становится всё меньше, атмосфера в урбанизированных местностях уже сейчас вредна для здоровья. Если уничтожение лесов будет продолжаться такими же темпами, то очень скоро (по геологическим меркам) Земля может превратиться в безжизненную пустыню.
Хлорофилл – удивительное вещество
Зелёные растения представляют собой настоящие химические фабрики. Листья и травинки содержат сложное органическое вещество – пигмент под названием хлорофилл. Под воздействием фотонов (квантов света), попадающих на листву и траву, зелень поглощает из окружающей атмосферы углекислый газ и выделяет чистейший кислород, благодаря которому на планете возможно существование животных и людей.
В результате фотосинтеза хлорофилл поглощает свет только синего и красного спектров, а зелёного отражает, поэтому мы видим растения зелёными.
Но как вообще возможно это чудо, в своё время изумившее Христа? Знаменитый библейский персонаж как-то привёл пример мельчайшего горчичного зёрнышка, из которого произрастает большое ветвистое дерево. Откуда растения берут питательные вещества? Из чего строят самих себя? Эти вопросы часто задают дети, но не все взрослые могут исчерпывающе на них ответить. А зря, потому что эта информация помогает в какой-то мере приблизиться к постижению величия Творения и гармоничности мироздания.
Из чего и как строит себя растение?
Органическая жизнь на Земле строится на основе углерода. Во всех живых тканях – человека, животных и растений, в натуральных и искусственных материалах органического происхождения, равно как изготовленных из нефти, содержится углерод.
Человек и животные получают углерод (входящий в состав аминокислот, белков и углеводов) с питанием, а растения всё это синтезируют сами с помощью хлорофилла.
Под воздействием света из углекислого газа (CO2 ), взятого из воздуха, а также благодаря воде и энергии солнечного света трудолюбивый хлорофилл синтезирует белок, из которого строятся новые отростки, ствол, ветви, листья, цветы и все остальные части растения. При этом в атмосферу выделяется освободившийся из молекул воды животворный кислород. Именно поэтому за городом так легко и приятно дышится и вот почему горожане так любят выезжать в выходные на природу.
Такие вот удивительные и сложные процессы происходят в привычной глазу листве за окном, в обыденной траве, по которой мы шагаем, не задумываясь о чудесных метаморфозах, происходящих в этих крошечных зелёных лабораториях.
Но это ещё не всё. Растения способны аккумулировать энергию солнечного света и отдавать её, например, при сгорании. А травоядные животные, поедая зелень, усваивают накопленные питательные вещества, получают энергию, растут, крепнут и, в свою очередь, становятся пищей для людей.
Зелень лугов и цепочка питания
Сказочно красивый, пёстрый от цветов, зелёный луг даёт пристанище и питание огромному множеству существ. Речь идёт о мириадах насекомых, которые собирают пыльцу и питаются сладким цветочным нектаром. При этом насекомые не только кормятся, но и попутно выполняют очень важную работу – опыляют цветы, способствуя тем самым размножению растений.
В свою очередь насекомые служат пищей для птиц, лягушек и мелких животных. Птицы также участвуют в размножении растений – они питаются ягодами, косточки которых не перевариваются, а извергаются наружу. Хищные животные охотятся на птиц и мелких зверей, кормясь ими и тем самым имея возможность продолжить свой род. Человек замыкает эту пищевую цепь.
Таким образом, в природе, живущей по законам гармонии, всё взаимосвязано, и если выпадет хотя бы одно звено цепочки, то рухнет вся экосистема планеты. А ведь начинается всё с зелёного разнотравья и лесных угодий.
Дети задают вопросы, которые нередко ставят взрослых в тупик. Порой «почемучки» касаются природных процессов, порой — связаны со сверстниками, а порой — звучат слишком философски. Мы выбрали самые сложные детские вопросы, с которыми вы можете столкнуться (даже если вы еще не стали родителями), и дали ответы на них.
Что появилось раньше - курица или яйцо?
Строго говоря, ответ на этот вопрос очевиден: раньше появилось яйцо. Ответ на этот вопрос касается эволюции. Курица могла вылупиться из яйца своего предка — некой птицы, не относящейся к виду курицы. К этой теории склоняются биологи, поэтому ей стоит доверять.
Почему нельзя есть сладкое, а Вите/Маше/Даше можно?
В момент аллергической реакции, вызванной чем-то из продуктов, акцентируйте внимание: покажите, что данные покраснения вызваны тем, что ребенок съел накануне. Поясните, что все люди разные, у Вити и Маши красных пятен не появляется, поэтому им можно кушать конфеты. Но не забывайте делать акцент на том, что сладкое — вредное, и есть его нужно как можно меньше.
Вы нашли меня в капусте?
Не обязательно выдумывать капусту и аиста, чтобы объяснить малышу его появление на свет. До 4 лет его вполне устроит история о том, что папа и мама очень любят друг друга, поэтому папина клетка попала в мамин живот, оттуда и появилась их дочка или сын. В дошкольном возрасте можно рассказать о том, что ребенка рожает мама, но обо всем процессе знает только врач. Позже стоит рассказать ребенку, что он не должен стесняться этих вопросов, но, тем не менее, делать упор на безопасности. Отлично будет дать прочесть специализированную книгу, написанную для детей.
Почему трава зеленая?
Стоит рассказать о том, что всем живым организмам, как и людям, чтобы жить необходимо хорошо питаться. Трава состоит из множества маленьких клеток, которым также это нужно. Но энергию они получают, благодаря солнечному свету, воде и воздуху. В клетке происходит фотосинтез — выработка нужных питательных веществ. За этот процесс отвечает хлорофилл, именно он становится зеленым.
Почему Луна не падает на Землю?
Проведите небольшой эксперимент, который даст наглядный ответ. Возьмите камень и отпустите его параллельно поверхности земли. Он просто упадет вертикально. Теперь поднимите его и бросьте с силой в том же направлении — камень не просто упадет, но и отлетит на некоторое расстояние, то есть упадет не сразу. Если же запустить наш камень с определенной скоростью — 8 км/с, — это падение никогда не закончится: Земля как бы будет «уходить» из-под него. Та же ситуация с Луной: она вращается вокруг Земли и «падает» на нее бесконечно.
Что такое любовь?
Сильное чувство, которое возникает между двумя людьми. Такое, как между мамой и папой, дедушкой и бабушкой. Приведите конкретные примеры тех пар, о которых малыш знает. Расскажите о том, что подобное чувство связывает чадо с близкими друзьями на детской площадке. Обязательно обсуждайте увиденные фильмы, показывайте, на что способна любовь. Ваша задача — сформировать верное представление ребенка об этом чувстве.
Почему дяди целуются?
Мнения родителей о том, стоит ли вообще отвечать на этот вопрос, разделились. Вы конечно можете сказать о том, что дяди болеют, поэтому так себя ведут. Но лучше сказать малышу: «Они любят друг друга так же, как папа и мама». Поясните, что любви покорны все возрасты. На самом деле, детям большего ответа и не нужно. Если же вы будете делать вид, что это что-то запретное, будет гораздо хуже.
Почему небо голубое?
Солнечный свет — это семь цветов, соединенных воедино (продемонстрируйте ребенку цвета радуги). Поскольку лучу солнца приходится пробиваться сквозь толщу воздуха, и многие цвета теряют свою насыщенность. Видимым остается только один — голубой. Именно поэтому мы и видим подобный цвет неба.
Почему кровь красная?
Состав крови: эритроциты (кровяные клетки красного цвета), лейкоциты (белые клетки) и тромбоциты (кровяные пластинки). Согласно медицинским исследованиям, по телу движутся около 35 млрд красных клеток, именно их наличие в нашей крови обуславливает ее цвет.
Некоторые родители прибегают к сказкам или же предпочитают вовсе отвечать только на те вопросы, которые им кажутся удобными. Ребенок живет в социуме, поэтому только вы решаете: узнает ли он что-то от вас или же в искаженном виде от сверстников во дворе.
А ведь хороший вопрос, почему трава зелёная? Интересовал ли вас ответ на этот вопрос или вы даже не задавались тем, что вам не под силу изменить или предугадать.
Года в три-четыре каждый ребёнок задаёт такой же вопрос свои родителям. 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, которые 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?»
Как приятно теплым летним днем наслаждаясь игривыми лучами солнца пройтись босиком по сочной зеленой траве. Получая удовольствие от солнышка и прогулки босиком, рано или поздно возникает вопрос – а почему трава зеленая?
Как формируется цвет предмета?
Что бы ответить на вопрос: почему трава зеленая нужно знать, как формируется цвет предмета у человека. Свет и цвет (в частности зеленая трава) это неразрывно связанные вещи. Дело в том, что по законам физики человеческий глаз видит цвет вещей таким, какой отражает от себя предмет.
Солнечный свет состоит из бесконечного количества (спектра) цветов, увидеть который можно при помощи призмы. Направив луч света на призму, с другой стороны получим разложенного его на цвета. Если собрать эти цвета обратно, с помощью второй призмы то получится опять белый свет.
Все предметы отражают, поглощают либо пропускают через себя эти цвета. Причем цвет предмета получается таким, какой цвет они отражают. Причем: если предмет отражает все цвета, то получится белый цвет у предмета, если поглощает все цвета, то получится черный цвет. Поэтому в черной одежде жарче, чем в светлой т.к. она поглощает все цвета (всю энергию света) а светлая отражает. И по этой же причине солнечные батареи черные – их задача как можно больше энергии света поглотить, что бы сделать из нее электричество.
Так почему же трава зеленая
Дело в том, что в клетках растений (в частности травы) содержится вещество – хлорофилл. Благодаря хлорофиллу растения поглощают углекислый газ и выделяют кислород, когда на их листья падают лучи солнечного света. Этот процесс называется фотосинтез. Именно хлорофилл поглощает в себя все цвета и отражает зеленый, поэтому цвет травы получается зеленым.
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.
