พืชส่วนใหญ่บนโลกมีสีเขียว เหล่านี้เป็นทุ่งนาที่ไม่มีที่สิ้นสุดทุ่งหญ้าป่าใหญ่ คุณมักจะได้ยินคำถามจากเด็กๆ เสมอว่า "แม่ ทำไมต้นไม้ถึงเป็นสีเขียว" ลองตอบคำถามนี้ในแง่ของเคมี ฟิสิกส์ และคนธรรมดาๆ กัน
ทำไมใบพืชถึงเขียว? แค่ซับซ้อน
ใบและหญ้าบนโลกของเรามีสีเหลือง สีแดง แต่ส่วนใหญ่เป็นสีเขียว ทั้งนี้เนื่องจากพืชมีเม็ดสีเล็กๆ พวกมันอยู่ในเซลล์ของใบหญ้าและใบไม้ทุกใบ บางชนิดทำให้ต้นพืชมีสีแดง บางชนิดมีสีเหลือง และยังมีสีเขียวอีกด้วย เม็ดสีที่พบมากที่สุดคือคลอโรฟิลล์ สารที่ทำให้พืชมีสีเขียว
คลอโรฟิลล์และการสังเคราะห์แสงคืออะไร
ใบไม้และหญ้าถูกแต่งแต้มด้วยเม็ดสีที่เรียกว่าคลอโรฟิลล์ (สารสีเขียวที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการสังเคราะห์แสง) เป็นผลให้สารอาหารถูกสร้างขึ้นและผลิตออกซิเจน
ต้องขอบคุณแสงแดด กระบวนการทางชีวเคมีที่ซับซ้อนจึงเกิดขึ้นสารอนินทรีย์และน้ำที่พืชได้จากดินจะถูกแปลงเป็นสารอินทรีย์ (ไขมัน คาร์โบไฮเดรต โปรตีน แป้ง น้ำตาล) ความหมายหลักของการสังเคราะห์ด้วยแสงคือ พืชดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์และผลิตออกซิเจน ซึ่งมีความสำคัญต่อชีวิตของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดบนโลก
ฟิสิกส์และเคมีของไฟเขียว
เจาะลึกว่าทำไมต้นไม้ถึงเป็นสีเขียว
นักฟิสิกส์อธิบายสีของวัตถุทั้งหมดว่าดูดซับ/สะท้อนแสงได้มากเพียงใด สิ่งต่าง ๆ รอบตัวเรามีสีที่สะท้อนออกมา ตัวอย่างเช่น หากวัตถุเป็นสีขาว วัตถุนั้นจะสะท้อนสีทั้งหมดของสเปกตรัม หากเป็นสีดำ เฉดสีทั้งหมดจะถูกดูดซับโดยวัตถุนี้ แสงแดดสีขาวประกอบด้วยเจ็ดสีที่สิ่งมีชีวิต พืช และวัตถุไม่มีชีวิตทั้งหมดได้รับ หญ้าและใบไม้ในทุกโทนสะท้อนแสงสีเขียวเท่านั้น (ไม่จำเป็นสำหรับกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง) และนี่คือสาเหตุที่พืชทุกชนิดมีเฉดสีนี้ และเม็ดสีคลอโรฟิลล์ดึงพลังงานเพื่อการเจริญเติบโตและโภชนาการจากสเปกตรัมสีแดงและสีน้ำเงิน
นักวิทยาศาสตร์สามารถอธิบายได้ว่าทำไมพืชส่วนใหญ่สะท้อนแสงสีเขียวแทนที่จะดูดซับแสง แต่ละสีของสเปกตรัมมีพลังงานเฉพาะและจำนวนโฟตอน (อนุภาคเล็ก ๆ ของแสง) พลังงานนี้จำเป็นต่อการสังเคราะห์แสง โฟตอนจำนวนมากที่สุดมีสีแดง ในขณะที่สีน้ำเงินมีพลังงานที่มีประโยชน์มากที่สุด โฟตอนสีเขียวไม่กระฉับกระเฉงและไม่มีประโยชน์ ธรรมชาติจึงไม่ใช้มัน
ในมุมมองของเคมี ทุกอย่างอธิบายต่างกันออกไป นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าว่าสีของวัตถุขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของโลหะบางชนิด ตัวอย่างเช่น เลือดเป็นสีแดงเพราะฮีโมโกลบินในนั้นประกอบด้วยธาตุเหล็ก พืชพรรณเกือบทั้งหมดเป็นสีเขียวเพราะแมกนีเซียมมีอยู่ในคลอโรฟิลล์ สิ่งที่น่าสนใจที่สุดคือทฤษฎีนี้ไม่มีหลักฐานที่แน่ชัด นักวิทยาศาสตร์พยายามแทนที่แมกนีเซียมด้วยสังกะสี แต่ถึงกระนั้น พืชก็ยังเป็นสีเขียวเหมือนเดิม
ทำไมใบไม้เปลี่ยนเป็นสีเหลืองในฤดูใบไม้ร่วง
ทำไมต้นหญ้าถึงเปลี่ยนเป็นสีเหลืองในฤดูใบไม้ร่วง ใบไม้แห้งและร่วงหล่น? เกิดจากการขาดแสงแดด เมื่อฤดูใบไม้ร่วงเริ่มต้น วันจะสั้นลง เย็นขึ้น และมืดลง พืชมีความไวต่อการลดลงของเวลากลางวัน คลอโรฟิลล์ขาดสีของดวงอาทิตย์ และเริ่มสลาย สีเขียวหายไป กลายเป็นสีน้ำตาล แดง เหลือง แดงเข้ม
ทำไมต้นไม้ไม่เขียวทั้งหมด
ทำไมในธรรมชาตินอกจากสีเขียวแล้วยังมีต้นไม้สีอื่นด้วย? เพราะนอกจากคลอโรฟิลล์แล้ว พืชยังมีรงควัตถุอีกมากมาย ตัวอย่างเช่น:
- แอนโธไซยานินเป็นเม็ดสีที่ดูดซับแสงสีเขียวและสะท้อนแสงส่วนที่เหลือ ใบไม้ที่มีสารอาจมีสีอะไรก็ได้ยกเว้นสีเขียว
- แคโรทีนเป็นเม็ดสีที่สะท้อนจานสีเหลืองและสีแดง ใบและสมุนไพรซึ่งมีปริมาณแคโรทีนสูงกว่าคลอโรฟิลล์มาก มีสีแดงหรือเหลือง
- แซนโทซีนเป็นสารที่ดูดซับจานสีทั้งหมด ยกเว้นสีเหลือง ดังนั้นใบไม้ที่ประกอบด้วยแซนโทซีน - สีเหลือง
ตอนนี้ทั้งเด็กและผู้ใหญ่จะเข้าใจตรงกันว่าทำไมต้นไม้ถึงมีสีเขียว ทุกคนจะเข้าใจถึงความสำคัญของกระบวนการสังเคราะห์แสง วิธีที่พืชได้รับสารอาหารและเติบโต และทำไมพวกมันถึงเปลี่ยนเป็นสีเหลืองและเหี่ยวเฉาในฤดูใบไม้ร่วง สำรวจโลก น่าสนใจมาก!