პლანეტა დედამიწაზე მცენარეების უმეტესობა მწვანეა. ეს არის გაუთავებელი მინდვრები, მდელოები, უზარმაზარი ტყეები. ძალიან ხშირად ბავშვებისგან შეგიძლიათ მოისმინოთ კითხვა: "დედა, რატომ არის მცენარეები მწვანე?". შევეცადოთ ამ კითხვაზე პასუხის გაცემა ქიმიის, ფიზიკის და უბრალო ერისკაცის თვალსაზრისით.
რატომ არის მცენარის ფოთლები მწვანე? დაახლოებით კომპლექსი
ფოთლები და ბალახი ჩვენს პლანეტაზე არის ყვითელი, წითელი, მაგრამ ძირითადად მწვანე. ეს იმიტომ ხდება, რომ მცენარეები აფერადებენ პატარა პიგმენტებს. ისინი ბალახისა და ფოთლის ყველა ნაჭრის უჯრედებში არიან. ზოგიერთი მათგანი მცენარეს წითელ ფერს აძლევს, ზოგი ყვითელს, ზოგი კი მწვანეს. პიგმენტებიდან ყველაზე გავრცელებულია ქლოროფილი, ნივთიერება, რომელიც მცენარეებს აძლევს მწვანე ფერს.
რა არის ქლოროფილი და ფოტოსინთეზი?
ფოთლებსა და ბალახს ღებავს პიგმენტი, რომელსაც ქლოროფილი ეწოდება (მწვანე ნივთიერება, რომელიც მონაწილეობს ფოტოსინთეზის პროცესში). შედეგად, წარმოიქმნება საკვები ნივთიერებები და წარმოიქმნება ჟანგბადი.
მზის შუქის წყალობით მიმდინარეობს რთული ბიოქიმიური პროცესი, რის შედეგადაცარაორგანული ნივთიერებები და მცენარის მიერ ნიადაგიდან მიღებული წყალი გარდაიქმნება ორგანულ ნივთიერებებად (ცხიმები, ნახშირწყლები, ცილები, სახამებელი, შაქარი). ფოტოსინთეზის მთავარი მნიშვნელობა ის არის, რომ მცენარე შთანთქავს ნახშირორჟანგს და გამოიმუშავებს ჟანგბადს, რაც მნიშვნელოვანია დედამიწაზე ყველა ორგანიზმის სიცოცხლისთვის.
მწვანე სინათლის ფიზიკა და ქიმია
მოდით უფრო ღრმად შევისწავლოთ, რატომ არის მცენარეები მწვანე.
ფიზიკოსები ხსნიან ყველა ობიექტის ფერს იმით, თუ რამდენად შთანთქავენ/არეკლავენ სინათლეს. ჩვენს გარშემო არსებულ ნივთებს აქვთ ფერი, რომელიც მათ ასახავს. მაგალითად, თუ ობიექტი თეთრია, მაშინ ის ასახავს სპექტრის ყველა ფერს. თუ შავია, მაშინ ყველა ჩრდილი შეიწოვება ამ ობიექტის მიერ. თეთრი მზის შუქი შედგება შვიდი ფერისგან, რომელსაც ყველა ცოცხალი ორგანიზმი, მცენარე და უსულო საგანი იღებს. ყველა ტონის ბალახი და ფოთოლი ასახავს მხოლოდ მწვანეს (ეს არ არის საჭირო ფოტოსინთეზის პროცესისთვის) და ამიტომ ყველა მცენარეს აქვს ეს ჩრდილი. და პიგმენტი ქლოროფილი ამოიღებს ენერგიას ზრდისა და კვებისათვის წითელი და ლურჯი სპექტრიდან.
მეცნიერებს შეუძლიათ ახსნან, თუ რატომ ირეკლავს მცენარეთა უმეტესობა მწვანე შუქს მისი შთანთქმის ნაცვლად. სპექტრის თითოეულ ფერს აქვს სპეციფიკური ენერგია და ფოტონების რაოდენობა (სინათლის პატარა ნაწილაკები). ეს ენერგია აუცილებელია ფოტოსინთეზისთვის. ფოტონების ყველაზე დიდი რაოდენობა წითელშია, ლურჯს კი ყველაზე სასარგებლო ენერგია. მწვანე ფოტონები არც ენერგიულია და არც სასარგებლო, ამიტომ ბუნება მათ არ იყენებს.
ქიმიის თვალსაზრისით ყველაფერი სხვაგვარად არის ახსნილი. მეცნიერები თვლიანრომ საგნების ფერი დამოკიდებულია გარკვეული ლითონების კონცენტრაციაზე. მაგალითად, სისხლი წითელია, რადგან მასში არსებული ჰემოგლობინი შეიცავს რკინას. თითქმის მთელი მცენარეულობა მწვანეა, რადგან მაგნიუმი არის ქლოროფილში. ყველაზე საინტერესო ის არის, რომ ამ თეორიას არ გააჩნია მყარი მტკიცებულება. მეცნიერები ცდილობდნენ მაგნიუმის შეცვლას თუთიით, მაგრამ ამის მიუხედავად, მცენარეები იგივე მწვანე დარჩა.
რატომ ყვითლდება ფოთლები შემოდგომაზე?
რატომ ყვითლდება ბალახი შემოდგომაზე, ფოთლები შრება და ცვივა? ეს გამოწვეულია მზის ნაკლებობით. როგორც შემოდგომა იწყება, დღეები უფრო მოკლე, გრილი და ბნელი ხდება. მცენარეები მგრძნობიარეა დღის შუქის შემცირების მიმართ. ქლოროფილს აკლია მზის ფერი და ის იწყებს რღვევას, მწვანე ფერი იკარგება, გადაიქცევა ყავისფერი, წითელი, ყვითელი, ჟოლოსფერი.
რატომ არ არის ყველა მცენარე მწვანე?
რატომ ბუნებაში მწვანეს გარდა სხვა ფერის მცენარეებიც არსებობს? იმის გამო, რომ ქლოროფილის გარდა, მცენარეები შეიძლება შეიცავდეს ბევრ სხვა პიგმენტს. მაგალითად:
- ანთოციანინი არის პიგმენტი, რომელიც შთანთქავს მწვანე შუქს და ასახავს დანარჩენს. ამ ნივთიერების შემცველი ფოთლები შეიძლება იყოს ნებისმიერი ფერის გარდა მწვანე.
- კაროტინი არის პიგმენტი, რომელიც ასახავს ყვითელ და წითელ პალიტრას. ფოთლები და მწვანილი, რომლებშიც კაროტინის რაოდენობა ბევრად აღემატება ქლოროფილს, წითელი ან ყვითელია.
- ქსანტოზინი არის ნივთიერება, რომელიც შთანთქავს ფერების მთელ პალიტრას, გარდა ყვითელისა. შესაბამისად, ფოთლები შეიცავსქსანტოსინი - ყვითელი.
ახლა უფროსებისთვისაც და ბავშვებისთვისაც გასაგები გახდება, რატომ არის მცენარეები მწვანე. ყველა მიხვდება ფოტოსინთეზის პროცესის მნიშვნელობას, როგორ იღებენ მცენარეები საკვებ ნივთიერებებს და იზრდებიან და რატომ ყვითლდებიან და ხმება შემოდგომაზე. გამოიკვლიეთ სამყარო, ეს ძალიან საინტერესოა!
