Это хлорофилл. С его помощью растительность обретает соответствующий цвет. Еще в школе учат детей, что это вещество занимает важную роль в процессе фотосинтеза. Таким образом, растения не смогут существовать без него.
Но в последнее время считается, что этот пигмент можно использовать для здоровья человека. Существует информация, что продается в аптеке, приобретение его не составляет большого труда. Считается, что он сможет помочь в лечении многих болезней. Но обладает ли на самом деле это вещество целительными свойствами?
Уже говорилось, что хлорофилл - зеленый пигмент растения, придающий ему соответствующую окраску. Это важный элемент в жизнедеятельности растительности, требующийся для фотосинтеза. Хлорофилл имеет особый химический состав: атом магния окружают атомы азота, водорода, углерода и кислорода.
Почти сотню лет назад Ханс Фишер сделал удивительное открытие. Он заметил, что имеют сходство химические структуры хлорофилла и гемоглобина. Отличие состоит в том, что вместо магния гемоглобин содержит железо. Из-за этого пигмент хлорофилл начали называть кровью растений. Многих ученых заинтересовало это вещество, они начали его исследовать. Некоторым захотелось использовать его в медицине.
Использование хлорофилла
Зеленый пигмент растения на сегодня применяют в качестве пищевой добавки. Она больше известна как Е-140. С ее помощью заменяют красители, которые используют для Производным хлорофилла является тринатриевая соль. Ее используют в промышленности пищевых продуктов в качестве красителя, названа она Е-141.
Не могли ученые на то, что структура гемоглобина так похожа на хлорофилл. Из-за этого его применяют не только для пищевых добавок. На сегодняшний день выпускается экстракт зеленого пигмента. Его называют жидкий хлорофилл и применяют в медицине в качестве целительного средства. Но полезен ли он на самом деле?
Обещания производителей относительно жидкого хлорофилла
На сегодня привлекает интерес к себе жидкий хлорофилл. Растение содержит зеленый пигмент, который используется для этой биологической добавки. Средство привлекло людей, желающих поправить здоровье. Производитель, который его выпускает, считает, что препарат благотворно влияет на организм, так как строение пигмента очень схоже с гемоглобином.
Покупателям рассказывается информация, что жидкий хлорофилл имеет такие свойства:
- Выводит шлаки, токсины из организма.
- Регулирует уровень гормонов, которые находятся в крови.
- С ним кислотно-щелочной баланс всегда будет в норме.
- Кровь насыщается минералами, полезными веществами, витаминами.
- Регенерация тканей, происходят быстрее.
- Иммунитет улучшается.
- Он способен помочь в некоторых гинекологических патологиях.
Мнение специалистов
Эта пищевая добавка представлена как происхождения, который способен оказать чрезвычайное лечебное воздействие. С его помощью можно лечить болезни, а также заниматься профилактикой. Но что думают об этом специалисты?
Мнения врачей разделились:
- Противники предполагают, что применять жидкий хлорофилл - это бессмысленное дело из-за того, что вещество не способно усвоиться в организме человека полноценно. Теории про целительные свойства они также опровергают.
- Но есть специалисты, которые подтверждают некоторые лечебные свойства препарата. Они заметили, что он действительно выводит шлаки, укрепляет иммунную и сердечно-сосудистую системы.
Однозначного мнения не существует. Из-за этого каждый человек самостоятельно решает, нужно ли ему это средство. Но, кроме этого, зеленый пигмент растения нужен для очищения воздуха, что важно для жизни человека.
Фотосинтез
Одно точно известно, что помочь насытить воздух кислородом может хлорофилл. Фотосинтез - сложный процесс, где участвуют растения, энергия солнца. Происходит химическая реакция, с помощью которой из углекислого газа появляется кислород. Только этот процесс жизнедеятельности всего на планете использует энергию солнца.
Улавливают солнечный свет фотоавтотрофы. Такой процесс происходит в растениях, в некоторых водорослях и одноклеточных. Несмотря на то что фотосинтез осуществляют низшие жизненные сущности, половина работы выпадает на растения.
Наземные представители растительности получают воду через корни, которая необходима для данного процесса. На поверхности листьев есть небольшие отверстия, через которых поступает углекислота. В процессе всего этого освобождается кислород. Без хлорофилла этот процесс невозможен, так как именно этот зеленый пигмент растения поглощает солнечную энергию.
Хотя существует и бесхлорофилльный фотосинтез. Он был замечен у солелюбивых бактерий, вмещающих светочувствительный фиолетовый пигмент. Последний способен поглощать свет. Но это единичный случай. В основном участие принимает хлорофилл.
Свойства хлорофилла, открытые наукой
Зеленый пигмент начали плотно изучать в науке. Было доказано, что жидкий хлорофилл способствует регенерации клеток. Но сделать мощный антибиотик все-таки не удалось, поэтому отдавалось предпочтение таблеткам.
Но большого прогресса достигли исследования в стоматологии. Заинтересовавшись целебными свойствами хлорофилла, его изучали, заметили положительное влияние на ротовую полость. Роберт Нар изобрел программу, с помощью которой можно было бороться с кариесом. Была выпущена зубная паста, в составе которой был хлорофилл. Как известно, этот зеленый пигмент активно участвует в фотосинтезе, с помощью которого производится кислород. А это мощный агент, устраняющий бактерии, в том числе и те, которые провоцируют кариес. Из-за этого паста заслужила признание, так как показала отличный результат.
Также были положительными исследования, с помощью которых выявилось, что пигмент борется с панкреатитом, если принимать его внутрь.
Итак, хлорофилл играет важную роль в жизни не только растений, а и всех людей. С его помощью происходит фотосинтез, выделяется кислород, необходимый человеку. Также жидкий хлорофилл начали применять в медицине. Многие исследования показали высокий результат.
Года в три-четыре каждый ребёнок задаёт простой вопрос: «почему трава зелёная?» 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, котрые 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?»
Если посмотреть на нашу планету из космоса, вся ее поверхность будет окрашена в 2 основных цвета: синий и зеленый. Синий - это моря и океаны, т.е. вода. Зеленый - это леса, луга и поля на которых растут различнейшие растения и все они окрашены в зеленый цвет. Почему происходит так, почему большинство растений имеют именно зеленый цвет?
Ответ кроется в крохотных пигментах, которые в очень большом количестве содержатся во всех растениях. Этим пигментом является - хлорофилл - вещество, поглощающее солнечный свет и вырабатывающее органические питательные вещества для растений.
Фотосинтез
Роль хлорофилла трудно переоценить, так как именно он является основой в процессе фотосинтеза - наверное, важнейшего процесса на нашей планете. Во время фотосинтеза молекулы хлорофилла совершают настоящее чудо - преобразование неорганических веществ в органические. Под воздействием солнечного света в пигментах происходит сложная химическая реакция, в результате которой вода и неорганические вещества, получаемые из корней растения преобразуются в органические питательные вещества (сахар, крахмал, белки, жиры, углеводы). Но самым важным моментом в фотосинтезе является поглощение углекислого газа и выработка кислорода - жизненно необходимого вещества для подавляющего большинства живых существ на Земле.
Сам хлорофилл зеленого цвета, но растения выглядят зелеными не потому. Дело в том, что во время фотосинтеза пигменты хлорофилла поглощают свет только синего и красного спектров , в то время как зеленый отражается, вот поэтому мы и видим растения зелеными.
Долгое время ученые не могли понять почему растения не поглощают зеленый свет, ведь именно он находится в пике энергетического спектра солнечного света. Оказалось, что эффективность фотосинтеза зависит не столько от общего количества света, сколько от энергии отдельных его спектров и количества фотонов (мельчайшая частичка света) содержащихся в них. Так наибольшим количеством фотонов обладает свет красного спектра, а фотоны синего спектра - самые богатые полезной энергией. Фотоны же зеленого спектра не выделяются ни количеством, ни качеством поэтому природа и решила не использовать их, чтобы не тратить силы зря.
Почему не все растения окрашены в зеленый цвет?
Дело в том, что во всех растениях кроме хлорофилла содержится еще целый ряд различных пигментов, которые могут поглощать и отражать совсем другие цвета спектра нежели зеленый пигмент. Так к примеру, каротин поглощает отражает желто-красную часть спектра, из-за чего листья в которых содержаться меньше хлорофилла и больше каротина выглядят желтыми или красными. Антоциан наоборот активно поглощает зеленые лучи, а остальные отражает. Листья растений в которых преобладает антоциан (кротон, кордилина), могут быть окрашены во все цвета спектра кроме зеленого. Еще есть ксантозин , поглощающий все спектры за исключением желтого.
Растения зеленые, потому что в них много хлорофилла.
Почему хлорофилл зеленый
Белый солнечный свет - это «семицветик»: Каждый охотник желает знать где сидит фазан (Как однажды Жан- звонарь головой сломал фонарь ).
Хлорофилл поглощает все эти цвета, кроме зеленого. Зеленый свет хлорофиллу не нужен, и хлорофилл отражает его прямо нам в глаз. Поэтому мы считаем, что листья зеленые.
Зачем хлорофилл поглощает
красный и синий свет
За счет энергии света, поглощенной хлорофиллом, идет фотосинтез (из углекислого газа и воды синтезируется глюкоза).
Зачем растения синтезируют глюкозу
Если спросить школьников «Откуда растения берут пищу?», то школьники ответят «Из почвы». Это неправда: из почвы растения берут воду с минеральными солями, а пищу они для себя делают сами . Вот как раз эту самую глюкозу.
Её же потом кушаем и мы с вами, и все остальные организмы на Земле: в процессе жизнедеятельности все мы сжигаем глюкозу, содержащую законсервированную энергию Солнца. При сгорании глюкозы эта энергия выделяется, и именно за счет нее мы двигаемся, думаем, тепленькие. (Можно даже опыт провести: взять ложку сахара, да и поджечь. Сахар сгорит, получится углекислый газ, вода, и та самая энергия. Внимание! Ложку после этого крайне тяжело отмыть.)
Почему хлорофилл поглощает
именно красный и синий свет
(материал для внеклассного чтения)
Вообще-то максимум энергии излучения Солнца приходится на зеленый свет (470 нм). Почему растения не поглощают в первую очередь его? Пишут, что растения, чтобы не сжечь хлорофилл, поглощают самые низкоэнергетические из достаточных по энергии кванты света. Типа, инфракрасные кванты недостаточно мощные, красные - достаточно, так зачем же поглощать еще более мощные зеленые, которые могут повредить пигмент? Внимание, вопрос: почему тогда растения поглощают еще и синий свет, кванты которого несут еще больше энергии?
Еще пишут, что цвет органическим соединениям придают металлы, так вот, все просто: магний, содержащийся в хлорофилле, придает ему зеленый цвет (а железо, содержащееся в якобы аналогичном по строению гемоглобине, делает его красным). Однако, если заменить магний на медь или цинк, то цвет хлорофилла останется все равно зеленым, значит дело не только в металле.
Наконец, пишут, что не надо в живой природе постоянно задавать вопрос «почему», а то получается словоблудие (если птичка окрашена неброско, то говорят, что она маскируется, а если ее соседка яркая - говорят, что она привлекает половых партнеров и т.д.). То есть, предлагается быть проще и довольствоваться фразой «так сложилось испокон веков, а почему - ужо никто и не упомнит». Удобная, конечно, точка зрения, и иногда даже правильная, но не в данном случае: в природе существует уйма фотосинтетических пигментов с самыми разными максимумами поглощения; в том числе есть такие, которые поглощают зеленый свет. Однако, большая чать окружающей нас растительности зеленый свет все-таки отражает. Почему?
Такой вопрос долгое время ни у кого даже не возникал. Многим он показался бы даже праздным. В те времена, когда еще господствовали ненаучные представления, зеленый цвет растений часто объяснялся тем, что такой цвет приятен для человеческого глаза !
Зеленая окраска растений
Еще в недалеком прошлом даже некоторые ученые считали зеленую окраску растений случайным явлением. Один натуралист, современник Дарвина, утверждал, например, что зеленый цвет растения - такой же простой факт, как цвет минералов и, очевидно, никакого биологического значения не имеет.Зеленый цвет - важное физиологическое явление
Совершенно по-иному смотрел на это еще молодой тогда русский ученый Климент Аркадьевич Тимирязев . Он пришел к выводу, что зеленый цвет - самое важное физиологическое явление , и вопрос о причине зеленой окраски растений сделал одной из главных тем своих научных исследований.В зеленом цвете, в этом самом широко распространенном свойстве растения лежит ключ к пониманию, главной космической роли растения в природе.К. А. Тимирязев Тимирязев считал, что процесс жизни зеленого растения должен быть неизбежно подчинен общему закону природы - закону сохранения энергии , открытому М. В. Ломоносовым .
Фотосинтез
Блестящие по замыслу и точные по технике выполнения опыты Тимирязева по физиологии зеленого растения полностью подтвердили правильность его взглядов. Он доказал, что образование органического вещества из неорганического при участии света и хлорофилла есть действительно материальный процесс преобразования одного вида энергии (свет солнца) в другой вид (органическое вещество) . Этот процесс получил название фотосинтеза , что значит создание светом. Тимирязев выяснил также сложную природу хлорофилла и доказал прямую зависимость между составными цветами солнечного спектра (красным, оранжевым, желтым, зеленым, голубым, синим и фиолетовым) и активностью их участия в образовании органического вещества.
Хлорофилл растительной клетки.
Он установил, что в фотосинтезе наиболее энергично участвует красная часть спектра
, несущая наибольшее количество энергии солнечного луча. Значит, органические вещества - это по преимуществу преобразованная энергия красной части солнечного спектра - консервы Солнца
, как образно назвал их Тимирязев.
Зеленая же часть спектра
, совершенно не участвующая в образовании органического вещества, полностью отражается хлорофиллом клетки и, попадая в человеческий глаз, дает ощущение зеленого цвета
. Именно поэтому растения и имеют зеленую окраску.
В преобразующем действии фотосинтеза на всю нашу планету заключается великая космическая роль зеленых растений: ведь только органическое вещество, возникающее в зеленом растении, представляет действенную форму связи между и .
Академик В. Л. Комаров
, исследовавший растительный мир Земли, писал об этой связи:
Поскольку солнечный луч встречает на Земле воздух, воду и камень, он мимолетный гость земной поверхности. Его сохранить нельзя, и процесс лучеиспускания, охлаждения, заметный особенно в ночное время, быстро уносит его в мировое пространство. Лишь поскольку луч Солнца встречает на своем пути зеленое растение, постольку путь его на Земле становится продолжительным, с постоянным переходом из деятельного, динамического состояния в покоящееся, и обратно.Замечательное описание приключений солнечного луча, энергия которого, перейдя в органическое вещество, совершает поразительные изменения на нашей земле и осуществляет свою животворную космическую роль в сложных проявлениях жизни, дал К. А. Тимирязев.
Крахмал, превращаясь в растворенный сахар,- после долгих странствований по растению отложился, наконец, в зерне в виде крахмала или клейковины (белка). В этой или другой форме он вошел в состав хлеба, который послужил нам пищей. Он преобразился в наши мускулы, наши нервы. И вот теперь атомы углерода стремятся в нашем организме вновь соединиться с кислородом, который кровь разносит во все концы нашего тела. При этом луч Солнца, таившийся в нем в виде химического напряжения, вновь принимает форму явной силы. Этот луч Солнца согревает нас. Он приводит нас в движение. Быть может, в эту минуту он играет в нашем мозгу.
Роль зеленых растений в аккумуляции солнечной энергии
Меньше 1 процента энергии, поступающей от Солнца к растению, запасается им впрок. Лишь некоторые растения, имеющие очень большую поверхность листьев, могут аккумулировать до 3- 4 процентов солнечной энергии . Но как грандиозна эта работа зеленых друзей! Крупнейший ученый-геолог академик В. И. Вернадский называл организмы живыми горными породами . В своей книге «Очерки геохимии» он нарисовал грандиозную картину движения химических элементов на нашей планете, рассказал о законах образования различных горных пород и круговороте веществ в природе. В этом круговороте колоссальную роль играют самые разнообразные организмы, но первое место среди них, бесспорно, принадлежит зеленым растениям. Ведь только они поглощают энергию Солнца и тем самым создают условия для жизни на Земле!
Зеленые растения поглощают энергию солнца.
Вернадский подсчитал, что вес биосферы нашей планеты, то-есть всех живых существ, населяющих поверхность суши, почвенные и подпочвенные слои земли, воды ее океанов, морей и других водоемов, составляет миллион миллиардов тонн!
Чтобы представить себе, насколько велика эта масса, достаточно сказать, что по своему весу она в 2,5 раза больше всех имеющихся в земной коре запасов никеля, хрома, цинка, свинца, серебра и золота, вместе взятых.
