Почему листья растений зеленые?

Пышные кроны тропических джунглей, идеально подстриженная лужайка, листья деревьев на улицах и во дворах... Все они зеленые. Но почему? По какой причине все растения на планете предпочитают именно этот цвет? Наука пока не может ответить на этот вопрос наверняка, однако не так давно ученые предложили одну весьма правдоподобную гипотезу.

Почему у растений зеленые, а не черные листья?

Зеленый цвет кажется довольно парадоксальным выбором для растений. Ведь они потребляют солнечный свет, и было бы логично, если бы они пытались впитать в себя как можно больше энергии. Но если бы зелень поглощала все излучение, которое на неё попадает, она была бы черной и, скорее всего, называлась как-то иначе. Её цвет свидетельствует о том, что именно зеленый она отражает в наибольшей степени, и это тоже странно, так как солнечное излучение наиболее обильно как раз в этой части спектра. То есть по какой-то причине земная флора отвергает значительную долю потенциальной пищи.

Возможное объяснение этих загадок содержится в статье, которая была опубликована в июне 2020 года. Калифорнийские ученые пришли к выводу, что растения даже не пытаются поглощать наибольшее количество энергии. Кроме того, зелень весьма избирательна - ей не годится свет, который слишком сильно колеблется. Последний тезис, кстати, кажется весьма логичным. Не все листья растут на самой верхушке деревьев. Для большинства условия освещения постоянно меняются в зависимости от того, что происходит выше. Растения чем-то напоминают бытовые электроприборы - им неприятны внезапные скачки «напряжения». Слишком большое количество солнечного света может повредить их клетки, а его недостаток способен привести к дефициту жизненных сил. И, видимо, зелень научилась регулировать этот процесс, смягчая вредоносные всплески и «отключения» энергии. По мнению ученых, достичь этого удалось посредством правильного выбора цвета.

Дело в том, что, отвергая зеленый, растения поглощают свет во многих других частях спектра. Известно, что «голубые» волны несут больше энергии, а «красные» - меньше. По мнению авторов исследования, флора неким замысловатым образом усредняет этот поток - она развила в себе что-то вроде «стабилизатора напряжения». Количество солнечного света на той или иной длине волны иногда варьируется самостоятельно, независимо от того, что происходит в соседних участках спектра. И локальные всплески, скажем, в красной части нивелируются листьями за счет уменьшения потребления на всех других длинах волн. Согласно выводам ученых, растения настроены на то, чтобы поглощать свет в тех частях спектра, которые наиболее эффективно уравновешивают друг друга.

Чтобы проверить эту идею, исследователи заставили хлоропласт (часть растений, в которой происходит фотосинтез) поглощать энергию всего на двух длинах волн. Это помогло проверить, как эти органеллы реагируют на изменения освещенности, с которыми сталкиваются растения в природе. Ожидаемо выяснилось, что количество выработанной энергии напрямую зависит от выбранных длин волн. Более интересным оказался тот факт, что большое значение имеет также то, как сильно разнесены в спектре подающиеся на хлоропласт волны. Если разница была слишком велика, вырабатывающийся поток не отличался стабильностью. С другой стороны, если они были соседями по спектру, генерация энергии практически прекращалась. Таким образом, было установлено, что наиболее эффективно хлоропласт работает при строго определенных длинах волн и при достаточной разнице между ними.

На основании полученной информации ученые с помощью специально созданной модели определили, какой цвет является оптимальным для фотосинтезирующих организмов, если учитывать только количество солнечного света в среде их распространения. Как и ожидалось, это был зеленый. Однако у поверхности, в густой тени растущих деревьев, актуальнее становятся оттенки фиолетового. Если вспомнить, что в живой природе в таких местах обнаружены фотосинтезирующие бактерии этого цвета, все становится на свои места.

Похоже, это очередное доказательство того, что эволюция способна решать сложнейшие физические задачи. Она создала идеально точный механизм, позволяющий эффективно преобразовывать свет звезды в жизненную энергию. При этом был выбран один из самых приятных с эстетической точки зрения цветов, имеющихся в природе. Вы вообще представляете, как выглядел бы окружающий мир, если бы все растения отращивали черные листья?