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  • 1 # 鍾銘聊科學

    植物為什麼是綠色這個問題,其實涉及的內容非常深,但如果你知道了這個問題的答案,你也就瞭解了植物的秘密。

    植物為什麼會是綠色?

    其實,物體之所以有顏色,離不開太Sunny。雖然在我們看起來,太Sunny沒有顏色,但牛頓曾經用三稜鏡證明了,太Sunny是一種複合光,裡面有7種顏色,分別是:赤橙黃綠青藍紫。

    之所以會有這些顏色,其實是波長的不同,以綠色為例,綠色就是波長為505-525nm的光。

    我們之所以會看到顏色,其實是因為光照射到物體表面,然後物體會吸收一部分,並反射一部分,其中反射出的光,就是我們看到的顏色。

    我們平時看到的葉子是綠色,是因為植物的葉子吸收了其他的光線,但不吸收綠色光子,所以只有綠色光子能夠反射到我們的眼睛,因此我們看到的植物就是綠色。

    從下圖中可以看到植物對藍光以及紅光的吸收較多,基本上不吸收綠色光線。

    之所以植物會反射綠色光子,其實因為綠色光子中攜帶的能量較大。我們知道,光攜帶著能量,而光的能量大小與波長有關,綠色光子攜帶的能量不容易使葉綠素A激發,從而導致光合反應能力下降,因此植物無法有效利用綠光進行光合作用,從而捨棄綠色光子。

    也正是因為如此,所以我們看到的植物幾乎都是綠色。如果有一種植物的葉子是黑色,這意味著它們會將所有的光子都吸收,將會因吸收能量過高而灼傷自己導致生物死亡。

    如果,在宇宙中有別的星球,如果別的恆星向外散發的能量較低,那麼植物為了更好地進行光合作用,或許會吸收所有光子,到那時該星球上的植物或許呈現“黑色”。

    當然,如果一個星系中的恆星向外散發的能量過強,或許該星球的植物顏色會呈現出其他不同的色彩。

    也就是說,植物顏色是綠色,只是針對地球環境而言。

    植物與光照強度

    植物的生長離不開光,但植物的光合作用不僅和波長有關,還和光的輻照度、二氧化碳、溫度等有關。

    我們知道,植物在生長過程中,也會遇到月光照射,月光中也攜帶者大量的光子,但是植物卻無法利用月光進行生長。

    之所以會如此,是因為月光的輻照度太低了,以滿月時為例,滿月的月光輻照度大約只有0.05-0.1lux的光照強度,多說一句,Lux是光照強度單位。

    植物在生長過程中,需要一定的光照強度,如果光照強度太低,那麼植物生產的能量將會無法滿足生長需要;只有當光照強度大於光補償點時,植物生產的能量才能夠滿足生存需要。

    不同的植物的光補償點強度不同,一般耐陰植物對光輻照強度需求更低一些。但即使是耐陰植物,也需要9700lux的光照強度。

    而太陽在最亮時,光照強度可以達到120000Lux;即使是在黑暗的暴風雨天氣中,光照強度也會在100lux-200lux之間。

    由此可見,太Sunny對於植物的生長至關重要。

    現在的大棚裡,農民也會使用人造光來刺激植物生長,不過由於植物需要的光照強度過大,如果純粹模擬自然光來進行打光,那麼每月的電費非常昂貴,所以人造光並不是為了替代太陽,而是增加不同顏色的光波。

    這是因為不同顏色的光波,對於植物的生長並不同,科學家發現,在植物的發芽階段,人工照射藍光有助於植物發育;在生長階段,補充20%左右的綠光會讓植物的株形更矮。

    因此,現代化農業會適當的補充一些不同顏色的光波,以有利於植物生長。

    總結

    自然界的植物顏色之所以以綠色為主,其實是因為植物無法吸收綠色光子,從而將綠色光子反射出去,從而被我們的眼睛所接受到。

    如果地球上的植物顏色是黑色,那麼植物將會因吸收能量較多而導致死亡,但如果一個星球所在的恆星散發的熱量過低,該星球的植物很可能以黑色的形式存在。

    除了太Sunny波之外,科學家們還發現了植物的生長和光的輻照度有關,這也是為什麼植物無法利用月亮光進行光合作用的原因。

  • 2 # 木又一家人

    植物進化以綠色為主,這個毫無疑問是與光照有著極大的關係。具體原因如下 (僅代表個人觀點):

    萬物生長靠太陽

    光照促進了植物顏色的進化。日常生活中所常見的植物,都是需要一定的光照才能滿足其日常生長的迴圈。

    在植物生長過程的光照,大部分的來源就是太陽(當然,也不排除像月亮、人造光之類的光照)。太陽在地球形成之初,已經存在了。以進化論解釋,太Sunny照改變著地球的大環境,地球被光照所籠罩。隨著時間的變化,物種的進化,尤其是植物,都是要以太陽為中心而發生進化的,植物當然也要透過自身的改變(進化) 來適應這個大環境。

    植物之所以呈現出綠色,本身是由於葉片中存在葉綠素所導致。這個葉綠素的主要作用就是透過光照進行光合作用,從而滿足自身生長的需要。更為形象的說,這個葉綠素的存在更像是因太陽而存在,因太陽而生。

    “萬物生長靠太陽” 這句話是沒有毛病的。太陽的存在,改變了地球的環境,植物當然也隨著進行自身的改變以適應,要不然這種植物可能就會被淘汰。物競天擇,優勝劣汰,就是這個原因。你要是不適應這個大環境,那你自己就消亡吧。

    非光照性植物的顏色

    前面所說的都是一些我們常見的,以太陽為生,為綠色的植物。接下來我們探討下,不以太陽為生怎麼辦?又呈現什麼顏色?

    這類植物主要分佈於海洋裡,尤其是深海的海底。這類植物整體來說和綠色的植物生長方式相似,但也有自己獨特的特點。深海里的植物少,這是大家所共知的。少的原因,雖不能說完全受光照影響,但我覺得與光照還是有很大關係的。海底的光照強度與陸地相比,海底的光照相當微弱。

    這些植物有些已經完全沒有了陸生植物的葉綠素,有的話也是很少的,這就決定了這些植物的顏色。所以,海底的植物並沒有陸生植物顏色那麼鮮亮豐富,大部分呈現出灰色和黑色。

    所以,海洋植物所呈現的顏色也都是自然選擇的結果。

    總結

    物競天擇,優勝劣汰,自然選擇促使了植物的進化。在Sunny普照的大地,要想生存,就得適應這個環境,改變自身以適應。這或許就是大多數植物在進化過程中為綠色的原因。

  • 3 # 量子科學論

    在地球上我們看到的大多數植物都是綠色的葉子,很少能看見其他稀奇古怪的顏色,其實這個問題跟太陽自身的光譜分佈有關係,也與植物在適應環境中的選擇進化有關係。

    我們知道,生物在進化的過程中所發生的基因突變是向隨機方向發展的,而基因又決定了生物的性狀,所以說植物的葉子可以是太Sunny譜中任意的一種顏色,但是基因突變導致的葉子所有顏色中,那個更加有利於植物生存的顏色會在大自然的選擇中被保留下來,而那些競爭力不強的顏色就會被淘汰,這就是自然選擇。

    很顯然,綠色的葉子更加有利於植物的生存,也就被保留了下來。但為什麼是綠色呢?而不是其他顏色?

    首先說下,為什麼我們看到的葉子是綠色的

    在地球上絕大多數的物體不能自然發光,我們能看到它們只是它們反射了太Sunny。人類對光的認識可以追溯到古希臘時期,但真正對光進行科學的分析是在17世紀,在此之前我們一直認為太Sunny是白色的,牛頓透過三稜鏡為我們證明了太Sunny是一種複合光,由多種不同的顏色組成。

    之所以白色的複合光進入三稜鏡以後能被分解成多種不同的顏色,是因為這些不同顏色的光所具有的波長不同,能量也不同,波長不同的光從一種介質進入另外一種介質的時候就會所具有的折射率也不同,其中波長最長的紅色光折射率最小,波長最短的紫色光折射率最大,因此當光透過三稜鏡後就被分解成由各種不同顏色組成的光譜。

    太Sunny由不同的顏色組成就解釋了我們在生活中所看到的花花綠綠的世界,我們之所以能看到綠色的樹葉簡單來說是因為樹葉吸收了太Sunny中其他波長的光子,而不吸收或反射出了綠色波長的光子,這些光子被反射進入我們的眼睛,我們就看到了綠色的樹葉。

    上圖可以看到植物的吸收光譜基本處在藍光和紅光,基本不吸收綠光,很少吸收黃光。因此我們平時所看到的樹葉的顏色基本就出來綠色和黃色之間變化。

    當然生活著看到的所有事物的顏色都是這個原理,它們不吸收某種波長的光子,我們就看到了相應波長的顏色。我們看的黑色和白色這兩種情況是物體將照射到它身上所有可見光幾乎全部吸收和反射的結果。下面的問題就是解釋為何植物會選擇這樣的吸收光譜,綠光和黃光為什麼不被植物喜歡?

    太Sunny譜

    上文說了生物的進化會被自然環境所選擇,而地球上能量的主要來源正是太Sunny,因此太Sunny的光譜分佈直接就影響到了地球上所有生物的進化方向。我們知道太陽發光發熱的原因是因為其核心的劇烈核聚變,在輕元素聚變為重元素的過程中所釋放的能量會透過高能伽馬射線和中微子的方式釋放出來。

    其中中微子可以不受阻礙的攜帶能量從太陽核心迅速的逃逸,而光子卻不能!高能伽馬射線會透過隨機漫步的方式從核心花費數萬年的時間傳播到太陽表面,在這個過程中,伽馬射線會透過與太陽中帶電粒子的碰撞而損失能量,損失的能量會加熱太陽的各個層。

    例如:輻射層、光球層、對流層,這些層溫度各不相同,但都會以黑體輻射的方式向外輻射能量,還有就是損失了能量的大量伽馬射線也會分散到不同波長的光譜中。

    因此,我們說太陽的光譜是連續的近似於黑體輻射的光譜,波長範圍從X射線一直延續到了無線電波段,但是在可見光波段達到了峰值。也就是說,太Sunny光譜的範圍雖說很廣,但是其可見光中的光子數量是最多的。

    這就解釋了為什麼地球上的生物在進化的過程中大多以接收可見光的方式來觀察外界或者利用太Sunny能量,因為這個範圍的光子數量和能量最多。這就是生物進化和環境的一種相互協調和融合,如果在宇宙中的其他地方,母恆星的質量更大的話,它所發出的藍光和紫外線就越多,那麼的生物也許會進化出利用紫外線的能力。

    如果母恆星的質量更小,發出的光就會越紅,因此那裡的生物就會進化出能夠利用紅外線的能力。

    以上就是太陽正整體光譜對生物進化的影響。接下來我們在看一下太Sunny在可見光譜中的分佈情況。

    上圖就是太Sunny在可見光波段的光譜分佈,大家可以看到在可見光譜中,綠光達到了峰值,而且綠光的波段範圍也比較廣,這說明在綠光區域擁有非常大的能量,如果植物選擇吸收所有的可見光譜,夏天的暴曬,能量就會高到灼傷植物,最好的選擇就是放棄中間的峰值綠光,而選擇的兩端數量較較少,能量最高的藍光和能量最低的紅光來進行光合作用,這樣更加穩妥。

    所以地球上的植物大多就以這樣的策略進行進化,不僅保護了自己在太Sunny下不被灼傷,而且也保障了光合作用所需的能量需求。

    如果在星球,母恆星可見光譜峰值的變化,也會導致那裡的植物選擇性的吸收恆星光,以達到最優的光合作用效果。如果母恆星光譜整體都偏移到了紅光,那麼那裡的植物就會吸收所有的光子來為自己提供能量,那麼這些植物看起來就是黑色的。

  • 4 # 星球上的科學

    隨著近日來溫度的升高,自然界中的各種植物都開始盛開,活力四射,一切都看起來都生機盎然。

    當你想到“植物”時,第一反應是綠色,還有我們常說“綠色植物”,而不是“藍色植物”或者是“紅色植物”,在大自然裡絕大多數的植物都是綠色的,那麼就有個問題值得我們深思了,為什麼自然界中的植物都是以綠色為主呢?

    為什麼我們能看到各種顏色?

    其實在地球上的大部分物體是不會發光的,之所以我們能看到它們的顏色也只是因為反射了太Sunny的緣故。

    光譜是指複色光經過色散系統(如稜鏡等)分光後,被色散開的單色光按波長或頻率大小依次排列起來的圖案。而根據光譜的分析原理又被髮射光譜分析與吸收光譜分析,如果根據被測成分劃分的話,又被稱為原子光譜和分子光譜。

    而根據太陽輻射經色散分光後按波長大小排列的圖案被稱為太Sunny譜,其中又包括無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線等幾個波譜範圍。

    其中人眼的可見光指的是在電磁波譜中我們人眼能夠感知看到的部分,在我們生活中經常能看到可見光就是是太陽和白熾燈,但是說可見光並沒有特別精確的範圍。

    只能說在大多數人的眼睛中能夠感知的電磁波的波長波長範圍是在400~760nm之間,但是還是有極少數人能夠在波長380~780nm之間感知到,因此我們可以籠統的說可見光的波長範圍在770~390奈米之間。

    為什麼植物偏偏是綠色的?

    學習生物的同學都應該知道,在綠色植物中一般都有葉綠體這個細胞器,而葉綠體中則含有有葉綠素以及少數的葉黃素、胡蘿蔔素,而葉綠素是所有色素中最重要的光合色素。

    不同的色素會吸收不同波長的光,而葉綠素吸收光譜的最強吸收區有兩個:一個在波長為640~660 nm的紅光部分;另一個是在波長為430~450 nm的藍紫光部分。

    所以對綠光的吸收最少,加之葉綠素又是綠色的,而植物要想獲取能量就必須依靠葉綠素進行光合作用,同時葉子內含有葉綠素與胡蘿蔔素時會吸收紅光、藍光、藍綠光,剩下的光線會發生反射現象。

    這個時候需要了解一個物理規律——透明東西的顏色是由它透射的光的顏色決定的,而不透明物體的顏色就是他反射的光的顏色,綠光發生反射自然葉子就會呈現出綠色,於是綠色的光就會進入我們的眼睛擊中光敏視網膜,錐形細胞就會受到刺激,所以我們眼中就會呈現綠色了。

    植物和光合作用一直都有著密切的聯絡,但是實際上葉綠素才是最關鍵的,植物的綠色隱含上也是葉綠素的作用。

    那麼葉綠素有什麼作用呢?

    生物學中,植物進行光合作用的場所就是葉綠體,而葉綠體上面附有豐富的葉綠素,而植物能夠發生光合作用就必須要依靠葉綠素去捕獲光的主要成分,以此來攝取能量,因此葉綠素可以說是植物進行光合作用的必備的“轉化機器”。

    在進行反應時,少部分葉綠素a會吸收並且轉化光能,與此同時水會分解成氧氣和[H],同時還產生了e-,這時候光能就轉化成了活躍的化學能,緊接著植物開始進行暗反應,在這個過程中就會把光合作用中活躍的化學能轉變成穩定的化學能,這一系列的反應都必須依靠葉綠素來完成。

    關於植物是綠色這個問題,其實從進化論的角度也是可以理解的。

    而太Sunny光譜的範圍很廣泛,但是在可見光中光子的數量是最多,因此地球上的生物在其進化過程中大多都以接收可見光的方式來觀察外界或者利用太Sunny的能量。

    植物一般依靠色素來吸收Sunny的能量,在太Sunny可見光的光譜分佈中應該看到了,綠光可以說是達到峰值,並且其波段範圍也是非常廣泛,這進一步明確表明在綠光的區域內有非常強大的能量。

    試想一下植物如果吸收了所有的可見光譜那麼在夏天的暴曬下,很有可能會灼傷植物,那麼最好的選擇當然就是放棄中間的綠光區域了,選擇吸收能量最高的藍光和能量最低的紅光來進行光合作用,因此反射出了綠光,所以植物就是綠色的!

  • 5 # 地外天使講科學

    植物的生存與進化,都是圍繞著感覺、遺傳和自養三重生理屬性演化的方向而發展的情況,尤其是自養生理屬性的表現特徵,能依靠太Sunny能和熱能的普照,透過演化生成的葉綠體與空氣中含有的各種物質元素成分(如二氧化碳、氣態水和氮等元素)進行化學反應過程的光合作用,並使植物的葉綠體持續增殖產生出糖類(葡萄糖)的營養物質,達成自養自己成長壯大之生態現象。

    植物的葉綠素先天是綠色的體現,因而,植物以綠色為主,是人的視覺對植物葉綠體顏色的一種視色反映,所以,人們看到的植物都是呈現出綠色的視覺現象。

    不知這樣的回答是否準確?!如讀者閱後覺得我說的對或有道理,希給個點贊並點選關注我,可閱讀到我相關生命科學領域前沿二千道的原創答題,定能閱覽到你感興趣的前沿科學知識。歡迎大家一起來討論和學習。宇明於東莞市。(注:原創作品,抄襲可恥。歡迎轉發。)

  • 6 # 明杭

    一、大自然中之所以存在如此豐富多彩的生命形式,其最根本原因源自植物的這份綠色。因為這份綠色,植物能夠將太陽能固定為化學能儲存在有機物中。

    如此,才有食草動物、食肉動物們進化和生存的空間。植物死後殘體又會在成為石油和天然氣,繼續作為能源供人類使用。人類無法像植物那樣直接利用光能,因此必須攝入綠色植物或者以綠色植物為食物的動物才能活下去。

    二、自然界中植物之所以能夠進行光合作用是因為它們都有葉綠體,葉綠體是光合作用發生的功能細胞器,在葉綠體中含有葉綠素,而葉綠素的波長在我們人類的肉眼中是綠色的。

    這種進行光合作用的能力對於地球來說十分關鍵,或者說對於地球上的生物近乎十分關鍵。

    另一方面在光合作用中,二氧化碳被吸收,氧氣被釋放出來。如果沒有綠色植物的光合作用,地球上就沒有這麼高含量的氧氣,沒有氧氣也就沒有遮擋紫外線的臭氧層。而高含量的氧氣又使得動物的進化朝著更強壯更聰明的方向前進。

    除非我們能夠找到可控核聚變的鑰匙,擁有人造太陽的能力,否則這樣的威脅永遠不會消失。

    所以究根結底,所有的地球生命都應對這抹綠色表示感恩。

    綠色,名副其實的生命之色。

  • 7 # 東北貓哥會養雞

    進化論解釋一下,其實就是倖存者原理,因為綠色的活下來了。

    實際進化論理論上,環境篩選生物。生物個體唯一目標就是活下去,活到產崽,傳遞基因,之後就愛咋咋地了。所以有那麼多下崽後不吃不喝看著卵死掉的動物比如鮭魚,比如章魚。比如竹子。而個體透過什麼方式活下去,基因不care,不管是吃屎去還是吃肉去,都無所謂。沒有誰高階。

    所以生物誕生之初,大家各顯本事,試錯,嘗試各種途徑,開始環境中硫化氫等化學物質比較豐富,透過化學反應獲得能量,後來環境變化,大家開始嘗試各種新的獲取能量方法。最後形成兩大陣營,一類是透過光合作用也就是吸收Sunny能量維持自己需要。就是藻類和植物等自養生物。另一類是吃自養生物也就是異養生物。動物,真菌等都是。

    自養生物光合作用依賴的是葉綠體,葉綠體裡含有“葉綠素(葉綠素a和葉綠素b)、類胡蘿蔔素(胡蘿蔔素和葉黃素),葉綠素a和葉綠素b主要吸收藍紫光和紅光,胡蘿蔔素和葉黃素主要吸收藍紫光。這些色素吸收的光都可用於光合作用,葉綠素在色素所佔比例最大,且吸收綠光最少,因此綠光被反射,細胞呈現綠色。”(轉自網路,侵刪。)

    葉綠素(葉綠素a和葉綠素b)、類胡蘿蔔素(胡蘿蔔素和葉黃素),葉綠素a和葉綠素b主要吸收藍紫光和紅光,胡蘿蔔素和葉黃素主要吸收藍紫光。這些色素吸收的光都可用於光合作用,葉綠素在色素所佔比例最大,且吸收綠光最少,因此綠光被反射,細胞呈現綠色。,而此時恰好沒有吸收綠色光的色素而已。同時因為生物並不是設計的,所以不需要是完美的,只要夠用就好。很多隻功能,結構也只是當時碰巧到那裡,而這個又正好合適就留下來了。

    如果有個色素在吸收綠色光線,那就該叫葉黑體,植物就是黑色的了。到時又該有人問,為什麼植物都是黑色的,進化論上解釋這個黑色有什麼優勢。

    實際上,由於葉綠體了不同色素吸收光線不一樣,色素比率不同葉子顏色也不全是綠色的,還有褐色藻類其實也是含有葉綠體的球。

  • 8 # 伊棋知點

    呈色的物理原理不透明物體的顏色是由它所反射的色光決定的。如果一個物體可以反射所有波長的光,那麼它呈現出的表面顏色就是白色,反之,若吸收所有波長的光,就呈現出黑色。葉綠素更喜歡紅、藍光

    地球上,所有生命能量來源都起源於太陽。太陽給予地球生命以能量可以說是一種恩賜。下圖的資料表明,植物的大部分能量來自紅色和藍色。不過,實際上植物可以使用約85%的其他顏色的光,而綠色被葉綠素反彈,就呈現出了綠色。從進化的角度來看,最初利用紅、藍光可能是偶然發生的。因為,自然進化的過程中不會只決定偏好某種顏色,並且生物進化是隨機的,沒有目標。一旦隨機出現的新特徵恰好允許一種生命形式勝過其他生命形式,就會被選擇性地強化,並遺傳下去。

    葉綠素光波吸收掃描傾向吸收藍、紅光不需要過多的能量,偶然的進化突變

    有可能是能量飽和效應。太陽發出許多能量,對植物而言,可能沒有必要嘗試捕捉所有的光譜,或者這樣做實際上是沒有好處的。過多的Sunny和熱量會使植物光合作用加快導致缺水、變幹。為了獲得光合作用的好處,可能需要減少一些能量來平衡它。就像一輛黑色的汽車在烈日下,可能會吸收所有的光譜,車內溫度會變得非常高。因此,對植物來說,可能藍色加紅色是最佳選擇。

    大多數科學家認為光合作用是一系列複雜的突變和適應,在地球歷史上只發生過一次。因此,所有的植物都有一個共同的祖先。生命偶然發現的一個起作用的過程恰好是葉綠素及其特有的綠色。它非常有效,不需要新的化學過程。植物為了某些目的使用了大部分光譜,但是,葉綠素從紅色和藍色中獲得了最多的能量和效率,就會被遺傳下來。

  • 9 # 一老沈一

    為什麼自然界中的植物以綠色為主?首先,這是植物攝取營養、新陳代謝的方式;其次,這件事的原因,可以從進化論的角度解釋,也可以只從生物學的角度解釋——但不管怎麼解釋,植物大多是綠色,和上帝等神衹的安排無關。

    一,植物的綠色是什麼?是葉綠素。在電磁波譜裡, 能量和波長成反比——波長越短,能量越高。葉綠素吸收的是光譜裡可見光部分,特別是紅光。它的強氧化劑形態叫P680,因為它主要吸收波長為680奈米的光。植物葉綠素的其他形態則吸收能量略低的光,波長700奈米。藍光和黃光對光合作用是沒用的,所以反射或透射掉了,因此,人們看到植物是綠色的。 二,千萬別小看植物的綠色,我們這個從太空看起來像翡翠一樣的星球,歸根到底是依靠植物的葉綠素吸收Sunny而進行光合作用——把光變成量子化學能,驅動著植物和動物的生命。 沒有光合作用,就不會有自由氧氣,也就不會有藍色的天空和海洋,因為它們之所以藍,是靠氧氣洗劫掉了其中的塵霾。 其實,如果沒有葉綠素,根本連海洋也不會有。沒有氧氣就沒有臭氧層,因而沒有什麼可以阻擋灼熱的紫外線。它們可以把水打碎成氫和氧——被打碎的氧會和岩石裡的鐵結合,使其變成鏽紅色;而氫作為最輕的氣體,會逃向外太空。金星和火星曾經有過的海洋,很可能就是這樣被紫外線輻射破壞殆盡的,它們都呈現一種鏽紅色。 當然,沒有光合作用也會有生命——地表裡或冰蓋下隱藏的幾個細菌。現在人們探索火星,尋找的就是它們。不過,即便它們存在,這樣的行星也是“死星”。正如英國科學家詹姆斯.洛夫洛克所說:這樣的星球不屬於真正的“蓋亞”。 三,光合作用,是植物的葉綠素實現的,是植物的最基本生存方式。葉綠素,是植物細胞內微小結構葉綠體的色素顏色。所以,葉綠素等於葉綠體。葉綠素埋在植物一套精細的膜系統裡面,這套膜是葉綠體內部的主要成分。它們的形態,很像一摞摞扁平的盤子,盤子之間有管道連線。這套系統的作用,是實現光合作用,更專業地說,是在水中提取電子。植物的葉綠體,是蛋白質和色素的複合體,從分子尺度而言,不啻是一座小城市——但都包含兩個巨大的複合體——被科學家稱為光系統I和光系統II,它們的任務,是捕捉一束光,把它變成活體物質。破解光合作用秘密的,是英國科學家羅賓.希爾,他1960年提出了“Z方案”理論——其大意是,太Sunny子像一把大錘,敲打光系統I,震起了一個電子;這個電子到達光系統II的時候,又被另一個太Sunny子的大錘震起;於是這個電子傳送給了二氧化碳,啟動了造糖的第一步。他的解釋,迅速得到了科學界的認同。因為,如果不是這種辦法,化學上就幾乎不可能把從水中移除電子和把二氧化碳變成糖耦合在一起。這和電子轉移的本質有關,特別是特定化合物對電子的化學親合力。水很穩定,它對自己的電子有很高的親合力。從水裡面偷走一個電子,需要很強的拉力,也就是需要極其強力的氧化劑。這個強力氧化劑就是葉綠素的一種飢渴的形態——它是強氧化劑、弱還原劑。 四,那麼,植物裡的葉綠素或者叫葉綠體是怎麼來的呢?DNA的研究已經證明,所有植物裡的葉綠素,都來自共同的祖先——藍細菌。藍細菌是世界上最早的生物之一,最早被稱為“藍藻”,又被稱為“藍綠藻”,是地球上最初產生的原核生物中的一種。加州大學的古生物學教授肖普夫說,已經發現的35億年前的細菌化石就是藍細菌。但是牛津大學的古生物學家馬丁.布萊瑟堅決不同意。兩個人激辯的結果是,肖普夫承認要大約晚1億年才出現了藍細菌;而布萊瑟則贊同,35億年前的古細菌也有了光系統。科學家們同意,藍細菌是唯一一種能夠靠“產氧”光合作用“劈開”水分子的細菌。藍細菌如何進入到植物當中,暫時還不能完全地解釋其機理,但肯定形成於10億年前。科學家們認為,藍細菌應該是某一天被簡單地“吞噬”了,但沒有被消化,反而成為宿主細胞的一部分,由此產生了“兩個偉大的帝國”——藻類和植物——這兩大帝國都擁有了只靠Sunny和水就能活下去的能力,靠的就是從吞到自己“肚子”裡的藍細菌“房客”那裡繼承來的光和裝置及技術。最早的植物,產生於志留紀。 2006年,華盛頓大學的知名教授鮑勃.布蘭肯希帶領他的團隊進一步證實,的確不少細菌具有光系統,但在橫向基因交流過程中,被藍細菌複製成了兩份,並透過自己的“Z方案”——葉綠體把兩份結合在了一起,因而具有了光合作用的能力。 五,倫敦大學的生物化學教授約翰.艾倫完整地描述了葉綠素的工作機理——起初,在一些細菌那裡,只有一個光系統,它很可能是利用光從硫化氫裡提取電子,然後塞給二氧化碳,形成糖作為自己的養料。在某個時候,相關基因複製成兩份,這可能發生在藍細菌的祖先裡面。這兩個光系統,因不同的使用方式而分家了——光系統I,依然執行著它本來的任務;光系統II,則特化成了直接靠電子迴路以Sunny為能源產生能量的裝置。根據環境的不同,兩個系統一開一關, 從來都不同時開啟。但隨著時間的推移,光系統II面臨了問題,因為它使用的是電子迴路——任何環境中,外來的電子都會把迴路堵住。很可能是細菌存在的海水裡的錳原子,提供了持續不斷的緩慢電子流,細菌用錳原子本來是為了保護自己免受紫外線輻射的。但為了解決迴路堵塞的問題,就是讓兩個光系統同時生效——電子從錳原子出發,流經兩大光系統,抵達二氧化碳,這一複雜的路徑的所有細節都必然導致後來的“Z方案”。關於光合作用如何釋放氧氣,伯克利大學的維塔爾.亞錢德拉小組解釋了葉綠體中的“放氧複合體”的功效——它像一個開關,把水控制在恰到好處的位置,並讓它的電子一個個掉出來。當所有能拿的電子都拿走之後,無價的廢料——氧氣——就被排放到外部世界。“放氧複合體”應該算是光系統II的一部分,位處其最邊緣,面向外部世界,就像是硬貼上去的一樣。它非常小,由四個錳原子和一個鈣原子組成——但是,幾乎全世界的氧,都是透過它們釋放出來的。

    (圖片選自網路)

  • 10 # 張響立

    你的世界是綠色的,別人的世界說不定叫黑色的。綠黑紅白等是物質存的自然界非有的一種體現。不一定你起的名稱是對的

  • 中秋節和大豐收的關聯?
  • 為什麼地球甚至宇宙中很多宏觀物質都是球形或曲線形,而不是方形或直線?比如自然形成的果子,行星、星系?