Почему трава зеленая: восприятие цвета и фотосинтез

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.

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.

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.

Хлоропласты и хлорофиллы

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.

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.

Интересные факты

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.

Известно более десяти тысяч видов трав, их можно встретить в большинстве уголков планеты, но больше всего они любят тропический и умеренный климаты. Без травы сложно представить не только жизнь людей, но и такие популярные виды спорта, как классический футбол, гольф, крикет, хоккей на траве.

Англичане — признанные мастера в устройстве газонов, они превратили посев и уход за травой в искусство. Но газоны популярны во всем мире, ведь они не только участвуют в фотосинтезе, но и становятся прекрасным местом для отдыха и детских игр, помогают переживать жару, задерживают пыль, приносят в мир чистоту и свежесть, даже простое созерцание изумрудной поверхности успокаивает нервную систему людей.

Веками на Руси лечебные травы помогали бороться со многими хворями, укреплять иммунитет, улучшать сон и настроение. Задолго до появления чая русские люди с удовольствием пили душистые травяные взвары, например, из знаменитого иван-чая. Сеном набивали подушки и матрасы, им устилали лежанки. Травы широко используют в кулинарии в качестве ароматных специй или начинок. В голодные времена пырей, крапива и другие травы спасли тысячи людей от мучительной смерти.