У нас прохладно, и я надела синий шерстяной свитер. Конечно, синих овец не бывает. Чтобы сделать шерсть синей, нужно ее покрасить синей краской. Вещества, которые придают окраску, называются пигментами.
А почему этот самый пигмент, которым окрасили шерсть для моего свитера - синий?
Только не пугайтесь! Сейчас будет немного оптической физики. Самую малость. Биология - она такая. Там и физика, и химия, и математика. Не зря все вместе это - естественные науки. Науки про природу. А в природе всё связано со всем. Даже с астрономией и ядерной физикой. Но мы не будем углубляться так далеко в физические дебри! Наверное. Скорее всего)))
- Я вам расскажу, причем тут ядерная физика и астрономия, хорошо? Это не страшно)))
Вы же знаете, что наш белый свет можно разложить на целое разноцветие? Конечно, кто же не видел радуги! Радуга - это и есть все цвета видимого солнечного спектра.
Наше солнце - очень опасная штука. Это по своей физической природе взрыв. Очень мощный, очень далёкий и оооочень долгий, почти бесконечный термоядерный взрыв. Но Солнце от нас очень далеко - примерно в сто пятидесяти миллионах километров.
- Среднее расстояние от Земли до Солнца составляет 149 597 870 700 метров. И вот вам уже и астрономия!
Солнце такое горячее, что испускает много всяких частиц. В том числе и фотоны - световые частицы.
- Эти фотоны еще называют квантами света. И вот вам уже квантовая физика.
Фотоны имеют разную энергию. Самые энергичные и быстрые мы даже и не видим. Это ультрафиолетовое излучение. Оно очень опасно для нас!
Вы думаете, почему жизнь миллиарды лет пряталась в воде? Вот именно из-за этого злого ультрафиолета, которым солнышко поджаривало нашу планету.
Да оно и до сих пор поджаривает. Просто у Земли появился зонтик. А знаете, кто этот зонтик сделал? Цианобактерии и растения.
(Если вы помните, то архейские цианобактерии - это и есть нынешние хлоропласты растений! Про это мы говорили тут.)
Растения сперва напустили в нашу атмосферу кислорода. А из этого кислорода уже получился озон. Озон очень сильно поглощает ультрафиолетовое излучение. Теперь от Солнца к нам долетает только хороший добрый солнечный свет и тепло. А злой жёсткий ультрафиолет не долетает. Вот какие молодцы растения!
Ну и вот. Вылетев из Солнца, фотоны летят, летят, летят в космосе. А до Земли-то путь неблизкий. Полтораста миллионов километров им надо пролететь. И пока они летят, их дорожки становятся ровненькими, параллельными. Никто ни с кем не сталкивается, никто никого не пересекает.
Летят они летят, и вот долетели до атмосферы. И тут на пути солнечного света встречаются капельки воды. В капельке воды лучи отклоняются от своего прямого пути. Это называется преломление. Самые юркие фиолетовые сильнее, а самые неповоротливые, красные, - те отклоняются меньше всего. Ну а остальные где-то между ними. Вот и получилась радуга!
А причём тут пигменты?
А вот причём.
Если падающий солнечный свет отскочит от поверхности, все-все-все его составляющие отскочат - то такую поверхность мы видим, как белую. Белая поверхность отлично отражает свет. Поэтому она меньше нагревается, и в беленькой рубашечке палящим полднем лучше, чем в чёрненькой.
Потому что от чёрной поверхности, наоборот, не отскочит ни единого лучика. Чёрная поверхность отлично ловит все солнечные лучи и от этого сильно нагревается. Мы не любим ходить в чёрной одежде под палящим солнцем.
А что, если какие-то лучики отскочат, а какие-то нет? Вот те, которые отскочили, не поглотились поверхностью - те и дадут ей цвет.
Пигмент, которым выкрашена шерсть для моего свитера, поглощает все лучи, кроме синих. Поэтому мы и видим его как синий.
И тут еще одно базовое свойство цвета. Чтобы видеть цвет поверхности, надо её сперва осветить полным спектром.
Не зря же говорят, что ночью все кошки серы! Если нет света, нет и цвета.
Если света нет вообще, то организмы, как правило, и пигментов никаких не используют. Так, почвенные беспозвоночные белые или желтоватые. Точно так же и корни или другие части растений, которые всё время находятся в почве - они белые или желтоватые. Пещерные или глубоководные животные тоже бесцветные. У них и глаз-то обычно нет. Видеть мы тоже можем только со светом.
- В океанах на огромных глубинах есть места, где из разломов бьют кипящие гейзеры. Вокруг этих разломов формируется невероятные оазисы жизни. Но солнечный свет вообще никогда не попадает в эти глубины. И поэтому все жители там - белые. А некому смотреть-то!
Ну, а у нас-то есть свет! И его можно использовать. Что и делают миллиарды лет живые организмы. Они научились делать разные цветные вещества, пигменты. Для разных целей.
Иногда пигменты делают что-то очень важное, связанное с цветом - как, например, хлорофилл или меланин. Они специально улавливают свет, для них это важно.
Другие пигменты тоже что-то поглощают, но для них важно, что они отражают. То есть какого они цвета. Эти пигменты формируют окраску животных, растений и других организмов. Окраска что-то сообщает миру - "здесь вкусно", или "держитесь подальше", или "идите мимо, я вообще палочка".
Кстати, это могут быть те же самые пигменты)) например, меланин и свет поглощает, и делает окраску перьев и шерсти животных от черной до светло-бежевой.
А вот красный цвет гемоглобина, например, не связан с его функцией. Просто так получилось)) Такое тоже бывает. Мотыль, например, красный, хотя и живет в грунте водоёмов. Окраску ему придаёт дыхательный пигмент гемоглобин.
Пигменты есть у всех царств живых организмов - у бактерий, у грибов, у растений и у животных. Но животные пошли дальше всех. Они научились видеть и различать разные цвета.
Спасибо всем нашим предкам! Они не только сделали наш мир прекрасным и разноцветным, но и позволили нам увидеть это. А самые близкие наши предки, буквально наши дедушки, придумали, как это разноцветие запечатлеть.
А что про растительные пигменты?
Не переживайте! Всё будет. Буквально скоро!
Оставайтесь! Будет поучительно.