Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Не зеленые растения
Почему растения имеют зеленые листья, а не красные?
Я знаю, что этот вопрос задавали и отвечали несколько лет назад (со многими great ответами), но я не мог не заметить, что никто не подходил к этому с evolutionary точки зрения (например, ответ на этот вопрос) ...
Короткий ответ
Пигменты появляются, поскольку какой-либо цвет не поглощается (т. Е. Они появляются в зависимости от длины волны света, которые они отражают).
Голубой свет был самой доступной длиной волны света для ранних растений, растущих под водой, что, вероятно, привело к первоначальному развитию / эволюции опосредованных хлорофиллом фотоэлементов, которые все еще встречаются на современных растениях. Голубой свет - самый доступный, самый высокоэнергетический свет, который продолжает расти, и поэтому у растений нет причин не продолжать использовать этот богатый свет высокой энергии для фотосинтеза.
Различные пигменты поглощают различные длины волн света, поэтому растения идеально встраивают пигменты, которые могут поглощать самый доступный свет. Это так, как и хлорофилл a и b поглощают в основном синий свет. Поглощение красного света, вероятно, развивалось, как только растения перемещались на суше из-за его повышенного обилия (по сравнению с водой) и более высокой эффективности фотосинтеза.
Длительный ответ
Ранние растения разрабатывают современную фотосистему
Оказывается, так же, как изменчивость пропускания различных длин волн света через атмосферу, некоторые длины волн света более способны проникать в более глубокие глубины воды. Голубой свет обычно перемещается на более глубокие глубины, чем все другие видимые длины волн света. Поэтому самые ранние заводы эволюционировали бы, чтобы сосредоточиться на поглощении этой части спектра ЭМ.
Однако вы заметите, что зеленый свет проникает относительно глубоко. Современное понимание заключается в том, что самые ранние фотосинтетические организмы были водными археями, и (на основе современных примеров этих древних организмов) эти археи использовали бактериологические шопы для поглощения большей части зеленого света.
Ранние растения росли ниже этих пурпурных бактериальных бактерий, производящих бактерии, и им приходилось использовать любой свет, который они могли бы получить. В результате система хлорофилла, разработанная в растениях, использовала доступный им свет. Другими словами, на основе более глубокой проникающей способности синего / зеленого света и потери доступности зеленого света для пелагических бактерий выше, растения развивали фотосистему, поглощающую в основном в синем спектре, потому что это был самый доступный для них свет .
Различные пигменты поглощают различные длины волн света, поэтому растения идеально встраивают пигменты, которые могут поглощать самый доступный свет. Это так, как и хлорофилл a и b поглощают в основном синий свет.
Вот два примерных графика ( отсюда и здесь ), показывающие спектр поглощения типичных пигментов растений:
Итак, почему растения зеленые?
Как вы можете догадаться из вышеприведенных абзацев, поскольку ранние растения под водой получили мало зеленого света, они эволюционировали с помощью фотосистемы, опосредованной хлорофиллом, которая не обладала физическими свойствами для поглощения зеленого света. В результате растения отражают свет на этих длинах волн и кажутся зелеными .
Но почему растения не красные? ...
Reason to ask this question:
Это, казалось бы, было бы правдоподобно, учитывая приведенную выше информацию. Поскольку красный свет проникает в воду невероятно плохо и в большинстве случаев недоступен на более низких глубинах, казалось бы, что ранние растения не будут разрабатывать средства для его поглощения и поэтому также будут отражать красный свет.
Фактически [относительно] близкородственные красные водоросли развивали красный отражающий пигмент. Эти водоросли развили фотосистему, которая также включает пигмент фикоэритрин, чтобы помочь поглотить доступный синий свет. Этот пигмент не эволюционировал, чтобы поглощать низкие уровни доступного красного света, и поэтому этот пигмент отражает его и заставляет эти организмы казаться красными .
Интересно, что здесь цианобактерии, которые также содержат этот пигмент, могут легко изменить его влияние на наблюдаемый цвет организма:
Соотношение фикоцианина и фикоэритрина может быть изменено в экологическом отношении. Цианобактерии, выращенные в зеленом свете, обычно развивают больше фикоэритрина и становятся красными. Те же цианобактерии, выращенные в красном свете, становятся голубовато-зелеными. Это взаимное изменение цвета было названо «хроматической адаптацией».
Кроме того, (хотя это все еще обсуждается) в соответствии с работой Морейры и др. (2000) (и подтверждается многочисленными другими исследователями) растения и красные водоросли, вероятно, имеют общую фотосинтетическую филогению:
три группы организмов произошли от первичного фотосинтетического эндосимбиоза между цианобактерией и эукариотическим хозяином: зелеными растениями (зеленые водоросли + наземные растения), красными водорослями и глаукофитами (например, цианофорой).
Так что же дает?
Answer:
Простой ответ: почему растения не красные, because chlorophyll absorbs red light .
Это заставляет нас задаться вопросом: не хлорофилл в растениях always поглощал красный свет (предотвращая появление красных растений), or did this characteristic appear later ?
Если первое верно, то растения не кажутся красными только из-за физических характеристик, которые развивались хлорофилловыми пигментами.
Насколько я знаю, у нас нет четкого ответа на этот вопрос.
- (другие, пожалуйста, прокомментируйте, если вы знаете какие-либо ресурсы, обсуждающие это).
Однако независимо от того, when поглощение красного света развилось, растения тем не менее эволюционировали, чтобы поглощать красный свет очень эффективно .
Ряд источников (например, Mae et al., 2000, Brins et al., 2000 и здесь ), а также многочисленные другие ответы на этот вопрос указывают на то, что наиболее эффективный фотосинтез происходит при красном свете. Другими словами, красный свет приводит к наивысшей «эффективности фотосинтеза».
Хлорофилл a также поглощает свет на дискретных длинах волн короче 680 нм (см. Рис. 16-37b). Такое поглощение поднимает молекулу в одно из нескольких более высоких возбужденных состояний, которые в течение 10-12 секунд (1 пикосекунд, пс) распадаются на первое возбужденное состояние P * с потерей дополнительной энергии в виде тепла. Фотохимическое разделение зарядов происходит только из первого возбужденного состояния реакционного центра хлорофилла а, Р *. Это означает, что квантовый выход - количество фотосинтеза на поглощенный фотон - одинаковый для всех длин волн видимого света короче 680 нм.
Почему растения остались зелеными?
Так почему растения не эволюционировали, чтобы использовать зеленый свет после перемещения / развития на суше? Как обсуждалось здесь , растения ужасно неэффективны и не могут использовать весь доступный для них свет. В результате, вероятно, нет конкурентного преимущества для разработки сильно различной фотосистемы (т. Е. С использованием зелено-поглощающих пигментов).
Поэтому растения Земли продолжают поглощать синий и красный свет и отражают зеленый цвет. Поскольку зеленый свет настолько обильно достигает Земли , зеленый свет остается наиболее сильно отраженным пигментом на растениях, а растения продолжают оставаться зелеными.
- (Тем не менее, обратите внимание, что другие организмы, такие как птицы и насекомые, скорее всего, видят растения очень по-разному, потому что их глаза могут различать цвета по-разному, и они видят больше отраженного ультрафиолетового света, который не может быть нашим).
ru.1answer.info
почему растения зеленые?
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 же
otvetof.org
Зеленое растение - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3
Зеленое растение
Cтраница 3
Зеленые растения могут существовать в неорганической среде. Они автотрофны как в отношении азота, так и углерода. [32]
Зеленые растения ( например, ростки Vicia faba) из водного, например 0 05 % - ного, раствора диквата своими корнями за короткий срок всасывают летальную дозу гербицида и погибают. Служить почвенным гербицидом дикват не может. [33]
Зеленые растения - автотрофные организмы, получают внешнюю энергию, необходимую для своей жизнедеятельности, непосредственно в форме солнечного света. Благодаря содержанию в своем составе фотосинтезирующих клеток, зеленые растения сами способны преобразовать энергию света в энергию химической связи - связи в единственную форму энергии, которая приемлема для живых организмов. [34]
Зеленые растения, участвующие в процессе фотосинтеза ( диатомовые, зеленые, синезеленые и другие водоросли), требуют для своего развития определенных условий - наличия биогенов и микроэлементов, а также определенной температуры. Синезеленые водоросли появляются при более высокой температуре, при наличии фосфора до 0 02 мг / л и азота до 0 08 мг / л воды. Зеленые водоросли требуют большого количества азота. [35]
Зеленые растения превращают энергию солнечного света в химическую энергию с помощью реакций, начальные стадии которых до сих пор остаются не совсем ясными. Восстановленный фер-редоксин передает электроны одному из пиридиновых нукле-отидов - никотинамидадениндинуклеотидфосфату ( НАДФ), который затем совместно с АТФ осуществляет восстановление ССЬ и последующий синтез высших углеводов. Индуцированное воздействием света образование АТФ и восстановленных пиримиди-новых нуклеотндов носит название фотофосфорилирования. [36]
Зеленые растения очень чувствительны к воздействию CS2 и легко ожигаются. [37]
Зеленые растения не только очищают воздух от углекислого газа и поддерживают постоянное количество кислорода в воздухе. Они дают человеку и животным соединения углерода - органические вещества. Весь углерод, имеющийся в организмах животных и человека, получен ими от растений в виде пищи. [38]
Сами зеленые растения представляют собой сгустки пищевых ресурсов для травоядных животных, которые р свою очередь являются сгустками ресурсов для хищников. Тела живых существ становятся также пищевым ресурсом для паразитов, а после гибели - для микробов-сапрофитов и для детритофагов. Значительная часть экологии посвящена изучению осуществляемого зелеными растениями биосинтеза ( сборки органических молекул на основе неорганических ресурсов), а также разложению его продуктов и вторичного биосинтеза, происходящих на каждой из последовательных стадий сети пищевых взаимодействий. Разработкой этой темы мы намерены заняться в гл. [39]
Ежегодно зеленые растения связывают и превращают в органические соединения 170 млрд. т углерода - по 3 т на 1 га поверхности земли. За 30 лет такого интенсивного усвоения запас углекислого газа воздуха мог бы исчерпаться, если бы в природе не существовало процессов, в результате которых углерод снова возвращается в атмосферу. Из него образуется 0 5 - 1 г виноградного сахара. [40]
Зеленым растениям пришлось бы вскоре прекратить фиксацию СО2, если бы низшие животные и микроорганизмы не обеспечивали возвращение этого газа в атмосферу в результате непрерывной минерализации органического материала. В общем балансе веществ на земном шаре почвенным бактериям и грибам принадлежит не меньшая роль, чем фо-тосинтезирующим зеленым растениям. Взаимозависимость всех живых существ на Земле находит наиболее яркое выражение в круговороте углерода. [42]
Подобно зеленым растениям и в отличие от как бы сотрудничающих с ними в круговороте серы гнилостных бактерий, неокрашенные серобактерии не нуждаются в готовой органической пище. [43]
Все зеленые растения обладают замечательной способностью создавать в процессе питания и роста из простых минеральных соединений сложнейшие органические вещества. К ним относятся белки, нуклеиновые кислоты, витамины, сахара, крахмал, жиры, клетчатка, каучук, эфирные масла и многие другие. Одни из этих веществ служат сырьем при изготовлении пищи для человека, из других - добывают материалы для пошивки одежды и постройки жилища. Из растительной продукции производят немало лекарств, дубильные препараты, красители и прочие необходимые в быту и технике химикаты. Из остатков растений, когда-то покрывавших Землю, образовались залежи каменного и бурого угля, нефти и газа ( метана), торфа и других полезных ископаемых. [44]
Хотя зеленые растения на протяжении многих миллионов лет синтезируют из двуокиси углерода органические соединения, сколько-нибудь заметного накопления органических веществ за это время не произошло. Лишь небольшая их часть в условиях без доступа воздуха сохранилась в фо рме сильно восстановленных соединений углерода; это нефть, природный газ и каменный уголь. В аэробных условиях все вещества биологического происхождения подвергаются распаду. Каким бы сложным нИ было то или иное вещество, в природе всегда найдется микроорганизм, способный полностью или частично его расщепить, а продукты этого расщепления будут использованы другими микроорганизмами. Таким образом, в совокупности микроорганизмы в биохимическом смысле всемогущи, и это дает основание говорить об универсальности микробов. В настоящее время, однако, нужно внести в это утверждение некоторые коррективы. [45]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
