רוב הצמחים על פני כדור הארץ הם ירוקים. אלו שדות אינסופיים, כרי דשא, יערות ענקיים. לעתים קרובות מאוד מילדים אתה יכול לשמוע את השאלה: "אמא, למה הצמחים ירוקים?". בואו ננסה לענות על השאלה הזו מנקודת מבט של כימיה, פיזיקה והדיוט פשוט.
למה עלי הצמח ירוקים? כמעט מורכב
עלווה ועשב על הפלנטה שלנו הם צהובים, אדומים, אבל בעיקר ירוקים. הסיבה לכך היא שצמחים צובעים פיגמנטים זעירים. הם נמצאים בתאים של כל עלה דשא. חלקם נותנים לצמח צבע אדום, אחרים צהובים, ואחרים ירוקים. הפיגמנט הנפוץ ביותר הוא הכלורופיל, החומר שנותן לצמחים את צבעם הירוק.
מהו כלורופיל ופוטוסינתזה?
עלווה ועשב נצבעים בפיגמנט הנקרא כלורופיל (חומר ירוק המעורב בתהליך הפוטוסינתזה). כתוצאה מכך נוצרים חומרי הזנה ומופק חמצן.
בזכות אור השמש מתרחש תהליך ביוכימי מורכב, כתוצאה ממנוחומרים אנאורגניים ומים המתקבלים על ידי הצמח מהאדמה מומרים לחומרים אורגניים (שומנים, פחמימות, חלבונים, עמילן, סוכר). המשמעות העיקרית של הפוטוסינתזה היא שהצמח סופג פחמן דו חמצני ומייצר חמצן, שהוא חשוב לחיי כל האורגניזמים על פני כדור הארץ.
פיזיקה וכימיה של אור ירוק
בואו ניכנס לעומק מדוע צמחים הם ירוקים.
פיזיקאים מסבירים את הצבעים של כל העצמים לפי כמה הם סופגים/משקפים אור. לדברים שסביבנו יש צבע שמשקף אותם. לדוגמה, אם אובייקט לבן, אז הוא משקף את כל צבעי הספקטרום. אם שחור, אז כל הגוונים נספגים על ידי אובייקט זה. אור השמש הלבן מורכב משבעה צבעים שכל היצורים החיים, הצמחים והעצמים הדוממים מקבלים. דשא ועלווה מכל הגוונים משקפים רק ירוק (אין צורך בתהליך הפוטוסינתזה) וזו הסיבה שלכל הצמחים יש את הגוון הזה. והפיגמנט כלורופיל מחלץ אנרגיה לצמיחה והזנה מהספקטרום האדום והכחול.
מדענים יכולים להסביר מדוע רוב הצמחים מחזירים אור ירוק במקום לספוג אותו. לכל אחד מצבעי הספקטרום יש אנרגיה ומספר ספציפיים של פוטונים (חלקיקי אור זעירים). אנרגיה זו חיונית לפוטוסינתזה. המספר הגדול ביותר של פוטונים כלול באדום, בעוד לכחול יש את האנרגיה השימושית ביותר. פוטונים ירוקים אינם אנרגטיים ואינם שימושיים, ולכן הטבע אינו משתמש בהם.
מנקודת מבט של כימיה, הכל מוסבר אחרת. מדענים מאמיניםשצבעם של עצמים תלוי בריכוז של מתכות מסוימות. לדוגמה, הדם אדום מכיוון שההמוגלובין שבו מכיל ברזל. כמעט כל הצמחייה ירוקה מכיוון שמגנזיום קיים בכלורופיל. הדבר המעניין ביותר הוא שלתיאוריה הזו אין ראיות מוצקות. מדענים ניסו להחליף מגנזיום באבץ, אך למרות זאת, הצמחים נשארו אותו ירוק.
למה עלים מצהיבים בסתיו?
למה הדשא מצהיב בסתיו, העלווה מתייבשת ונושרת? זה נובע מחוסר אור שמש. כשהסתיו מתחיל, הימים נעשים קצרים יותר, קרירים וחשוכים יותר. צמחים רגישים לצמצום שעות האור. לכלורופיל חסר צבע השמש, והוא מתחיל להתפרק, הצבע הירוק הולך לאיבוד והופך לחום, אדום, צהוב, ארגמן.
למה לא כל הצמחים ירוקים?
למה בטבע, בנוסף לירוק, יש צמחים בצבעים אחרים? כי מלבד כלורופיל, צמחים יכולים להכיל פיגמנטים רבים אחרים. לדוגמה:
- אנטוציאנין הוא פיגמנט הסופג אור ירוק ומחזיר את השאר. עלים המכילים את החומר עשויים להיות בכל צבע מלבד ירוק.
- קרוטן הוא פיגמנט המשקף את הפלטה הצהובה והאדומה. עלים ועשבי תיבול, שבהם כמות הקרוטן גבוהה בהרבה מכלורופיל, הם אדומים או צהובים.
- Xanthosine הוא חומר הסופג את כל פלטת הצבעים, למעט צהוב. בהתאם, עלווה המכילהxanthosine - צהוב.
עכשיו יתברר גם למבוגרים וגם לילדים למה צמחים הם ירוקים. כולם יבינו את החשיבות של תהליך הפוטוסינתזה, איך צמחים משיגים חומרי הזנה וגדלים, ומדוע הם מצהיבים וקמלים בסתיו. חקור את העולם, זה מאוד מעניין!
