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?»

С вопросом о том, почему же трава зеленая, сталкивается в среднем каждая молодая семья. Дети с определенного возраста интересуются всем окружающим миром, задают тысячи вопросов о птицах, деревьях, животных, и зелень непременно станет объектом их повышенного внимания. Этот, казалось бы, простой вопрос часто ставит родителей в тупик, которые должны слету вспомнить курс школьной программы и понятным ребенку языком объяснить процессы, происходящие в природе и приводящие в результате к зеленому окрасу травы и листьев.

Поэтому мы предлагаем заранее освежить в памяти все аспекты этого вопроса и рассмотреть его с биологической, физической и химической точек зрения. Но для начала вспомним о том, каково значение трав в жизни человека.

Трава – что это, и каково ее практическое применение

Травой, в первую очередь, называют те растения, у которых нет одревесневших стеблей. Большинство людей считают, что трава не бывает высокой, но это не так. Стоит вспомнить банан – высокое и мощное растение, высота которого достигает 6 метров. Но все же стебель банана не является древесиной, что и определяет его в разряд «травянистых».

С древних времен травы играют важную роль в жизни человека и имеют широкое практическое применение. Их издавна используют в медицине, кулинарии, для бытовых целей и как защиту от злых духов.

Например, алоэ и каланхоэ – лучшая первая помощь при порезах, ожогах и даже как средство лечения кашля. Знакомые каждому петрушка и укроп, свежий салат и щавель включены в рацион питания каждого человека, поскольку они наполнены витаминами, необходимыми для здоровья. Клевер снимает усталость, мята избавляет от головной боли, чабрец успокаивает нервы и оказывает расслабляющее действие на организм в целом.

Таким образом, травы играют немаловажную роль в нашей жизни и, вместе с тем, несут нам огромную пользу. Но вернемся к главному вопросу, почему же трава зеленая?

Зеленая трава: объяснение с точки зрения биологии

Начнем с того, что каждая клетка травянистых растений содержит хлоропласты, в свою очередь содержащие хлорофилл.

В переводе с греческого, хлорофилл – это «зеленый лист», поскольку он имеет зеленый цвет и придает его травянистым растениям. Когда на траву попадают солнечные лучи, в ней начинается процесс фотосинтеза, во время которого происходит переработка углекислого газа в кислород, необходимый не только для всего живого на Земле, но и для существования жизни в принципе.

Главную роль в процессе фотосинтеза играет хлорофилл, поэтому травянистые растения отличаются именно зеленым окрасом.

Когда световой день идет на спад и трава получает намного меньше солнца, хлорофилл разрушается. Этот процесс начинается осенью, когда трава желтеет и засыхает.

Зеленая трава: объяснение с точки зрения физики

С физической точки зрения, окрас травы зависит от пропорции полученных и поглощенных цветов по отношению к отражаемому цвету, проще говоря, трава приобретает тот цвет, который она отражает. Эти знания, кстати, мы часто практикуем и применяем в жизни. Например, летом человек надевает предпочтительно светлую одежду, чтобы «не нагреваться» на солнце.

Солнечный свет обладает полноценной палитрой цветов, в состав которой входят красный и оранжевый, желтый и зеленый, голубой, синий и фиолетовый цвета. Трава поглощает все перечисленные цвета, но отражает только зеленый цвет. Этому есть объяснение: для фотосинтеза травянистым растениям не требуются зеленые «солнечные» лучи. Для выработки энергии, которая в дальнейшем передается клеткам растений, хлорофилл выбирает красный и фиолетовый цвета. Зеленый же отдает слишком мало энергии и может только повредить пигмент. Поэтому зеленый цвет отражается от травы, и глаз человека его улавливает, воспринимая это как зеленый окрас.

Зеленая трава: объяснение с точки зрения химии

Химия тоже не осталась в стороне при решении вопроса об окрасе травы и выдвинула собственное объяснение.

Как уже ранее отмечалось в разделе биологии, вещество хлорофилла имеет зеленый оттенок, придающий зеленый цвет и травянистым растениям. Но остается открытым вопрос, откуда появился зеленый окрас у хлорофилла.

Ученые выдвинули гипотезу, что окрас различных органических соединений зависит от содержания в них металлов. Например, как известно, гемоглобин содержит железо, которое окрашивает кровь в красный цвет. Также и с травянистыми растениями: к зеленому окрасу приводит магний, содержащийся в хлорофиллах.

Но эта гипотеза уже столкнулась с возражениями, поскольку замена магния в хлорофиллах на цинк не повлекла за собой изменения цвета травянистых растений, которые так и остались зелеными.

Почему трава зеленая: объяснение для ребенка

Объяснения, перечисленные выше, подходят для взрослого человека или хотя бы для школьника, знакомого с биологией, физикой и химией. Но подобного рода вопросы чаще задают дети младшего возраста, и ответить им лучше как можно проще и понятнее, опуская некоторые детали относительно поглощения и отражения, цветовой палитры, химического состава и прочего.

Стоит рассказать о том, что травянистые растения – это живые организмы, ровно как и люди, птицы и животные. И как любое живое существо, они должны ежедневно питаться. Питается трава главным образом солнечным светом. А в этом ей помогает хлорофилл – вещество, из которого состоят растения и оно зеленого цвета.

Благодаря нему, солнечный свет становится питательным для травы, поэтому хлорофилла в траве содержится много. А поскольку он зеленого цвета, то и у травы образуется зеленый окрас.

Конечно, это объяснение далеко от точного и развернутого, но оно будет понятным для ребенка, особенно если параллельно приводить наглядные примеры. С возрастом он расширит свои знания в этом вопросе во время школьного курса, но зато вы теперь избежите неловкой паузы, если чей-то ребенок внезапно спросит: «А почему трава зеленая?»

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.

Зеленая, зеленая трава… Почему трава зеленая, а не голубая, красная или черная? Найти объяснение нам помогут сразу 3 науки, которые учат в школе: биология, химия и физика.

Фотосинтез и хлорофилл

Если рассмотреть траву под микроскопом, можно увидеть хлоропласты - ярко выраженные частички, в которых есть хлорофилл. Это пигмент, который содержится во всех растениях и придает им зеленую окраску. Само слово «хлорофилл» так и переводится с греческого — «зеленый лист».

Более подробное объяснение дает фотосинтез, в котором участвуют все растения на земле. О нем каждый знает из школьных уроков биологии. Трава поглощает углекислый газ и перерабатывает его под воздействием солнца. В результате в атмосферу выделяется чистый кислород, которым мы дышим. Ключевую роль в этих процессах играет именно зеленый пигмент. Если трава бледная, в ней мало хлорофилла для нормального фотосинтеза. Ярко-зеленые растения насыщены этим пигментом. Они перерабатывают много углекислого газа и выделяют большое количество кислорода.

Осенью трава желтеет, с деревьев опадают засохшие листья. Именно такими были бы все растения, если бы в них не было хлорофилла. Дело в том, что с наступлением осени становится темнее и прохладнее. Из-за недостатка солнечного света хлорофилл начинает разрушаться, поэтому растения постепенно теряют зеленую окраску.

Химические процессы

Если траву окрашивает хлорофилл, остается непонятно, почему сам пигмент именно зеленый. Ответить на этот вопрос поможет химия.

Ученые полагают, что окраска органических соединений зависит от содержания металлов. В гемоглобине, например, есть железо. Оно придает крови красный цвет. В хлорофилле содержится магний. Поэтому пигмент сам становится зеленым и передает такой оттенок растениям.

Это предположение пока не до конца изучено. Ученые также выяснили, что при замене магния на цинк хлоропласты в составе травы все равно остаются зелеными.

Поглощение и отражение света

Физика тоже может объяснить, почему трава зеленая. Дело в том, что цвет предмета напрямую зависит от света. Наглядный пример: в ночной темноте даже самые яркие предметы утрачивают свою окраску и становятся практически невидимыми.

Солнечный свет неоднородный. В нем 7 основных оттенков, как в радуге: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый. Трава поглощает все цвета спектра. Отражает она только один оттенок - зеленый. Это происходит по той причине, что для фотосинтеза растениям не нужны зеленые лучи, исходящие от солнца. При этом хлорофилл принимает на себя красные и фиолетовые лучи. С их помощью он вырабатывает энергию и затем передает ее клеткам растения. Человеческий глаз улавливает зеленый цвет, отраженный от травы, поэтому она и кажется нам зеленой.

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.