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白い植物の光合成:緑ではない植物がどのように光合成するか

白い植物の光合成:緑ではない植物がどのように光合成するか


グリーンフォトシンセシスではない植物がどのように合成されるのか疑問に思ったことはありませんか?植物の光合成は、太陽光が植物の葉や茎に化学反応を起こすときに起こります。この反応は、二酸化炭素と水を生物が利用できるエネルギーの形に変えます。クロロフィルは葉の緑色の色素ですそれは太陽のエネルギーを捕らえます。クロロフィルは、可視スペクトルの他の色を吸収し、緑色を反射するため、目には緑色に見えます。

緑ではない植物がどのように光合成するか

植物が日光からエネルギーを生成するためにクロロフィルを必要とする場合、クロロフィルなしの光合成が起こり得るかどうか疑問に思うのは論理的です。他の光色素も、光合成を利用して太陽のエネルギーを変換することができます。

日本のカエデのように赤紫色の葉を持つ植物は、植物の光合成の過程で葉にある光色素を使用します。実際、緑色の植物でさえ、これらの他の色素を持っています。冬に葉を失う落葉樹について考えてみてください。

秋になると、落葉樹の葉が植物の光合成を停止し、葉緑素が分解します。葉はもはや緑色に見えません。これらの他の色素の色が見えるようになり、紅葉に黄色、オレンジ、赤の美しい色合いが見られます。

ただし、緑の葉がキャプチャする方法にはわずかな違いがあります太陽のエネルギーと、緑の葉のない植物がクロロフィルなしで光合成を受ける方法。緑の葉は、可視光スペクトルの両端から太陽光を吸収します。これらは紫青と赤みがかったオレンジ色の光の波です。イロハモミジのような非緑の葉の色素は、さまざまな光波を吸収します。低照度では、非緑色の葉は太陽のエネルギーを取り込む効率は低くなりますが、太陽が最も明るい正午には違いはありません。

葉のない植物は光合成できますか?

答えはイエスです。サボテンのような植物には、伝統的な意味での葉がありません。 (それらの棘は実際には改変された葉です。)しかし、サボテン植物の体内または「茎」の細胞はまだクロロフィルを含む。したがって、サボテンのような植物は、光合成の過程を通じて太陽からのエネルギーを吸収して変換することができます。

同様に、苔や苔類のような植物も光合成します。コケや苔類はコケ植物、または血管系を持たない植物です。これらの植物には真の茎、葉、根はありませんが、これらの構造の修正版には、まだクロロフィルが含まれています。

白い植物は光合成できますか?

植物は、いくつかの種類のギボウシのように、白と緑の広い領域を持つ多彩な葉を持っています。ニシキイモのような他のものは、ほとんど緑色をほとんど含まない白い葉を持っています。これらの植物の葉の白い領域は光合成を行いますか?

場合によります。いくつかの種では、これらの葉の白い領域はわずかな量のクロロフィルを持っています。これらの植物には、大きな葉などの適応戦略があり、葉の緑の領域が植物を支えるのに十分な量のエネルギーを生成できるようにします。

他の種では、葉の白い領域には実際にクロロフィルが含まれています。これらの植物葉の細胞構造が変化し、白く見えるようになりました。実際には、これらの植物の葉には葉緑素が含まれており、光合成のプロセスを使用してエネルギーを生成します。

すべての白い植物がこれを行うわけではありません。朧月(モノトロパユニフローラ)は、例えば、クロロフィルを含まない草本の多年生植物です。そのを生成する代わりに太陽から自分のエネルギーを奪い、寄生虫がペットから栄養分やエネルギーを奪うように、他の植物からエネルギーを盗みます。

振り返ってみると、植物の光合成は、植物の成長と私たちが食べる食物の生産に必要です。この本質的な化学的プロセスがなければ、地球上の私たちの生活は存在しなかったでしょう。


赤い葉のある植物はどのようにサポートしますか緑のクロロフィルなしでそれ自体?

Q.私の木は一年中赤い葉を持っています。植物は緑のクロロフィルなしでどのようにそれ自体を支えますか?

A。 いくつかの寄生植物はクロロフィルを完全に欠いており、それらの緑の宿主から光合成の産物を盗みます、とブルックリン植物園の科学部長であるスーザン・K・ペルは言いました。赤葉の木のような他の植物、クロロフィルがたくさんありますが、分子は別の色素によってマスクされています。

クロロフィルは赤と青の光を吸収し、「反射して、したがって緑色に見える」とペル博士は述べた。クロロフィルは、二酸化炭素と水とともにこの電磁エネルギーを使用して、ブドウ糖と酸素を作ります。

ほとんどの植物には他の色素もあります:カロテノイド、通常は黄色からオレンジ色に見え、アントシアニンは赤から紫に見えます。通常、1つの顔料が優勢です。したがって、赤い葉のある植物は、おそらく通常よりもアントシアニンの量が多いと、ペル博士は言いました。しかし、クロロフィルはまだ存在し、機能しています。

「私たちは、すべての紅葉の色の変化は、すでに存在していることが明らかになった結果だと思っていました。休眠に備えてクロロフィルが分解されたときのカロテノイドとアントシアニン」と彼女は述べた。私たちは今、葉が実際に老年期に追加のアントシアニンを生成することを知っています、と彼女は言いました。

進化の利点は完全には理解されていない、とペル博士は言った。 1つの理論は、余分なアントシアニンが葉緑体(内の構造)の下に日陰を提供するというものです細胞)は葉緑素を分解し、植物がその構成要素、特に貴重な窒素を再吸収するのを助けます。別の理論は、強力な抗酸化物質であるアントシアニンが冬に備えて植物を保護するというものです。


緑ではない葉の光合成

これを共有:

Q:明らかに緑色ではない植物では、光合成はどのように起こりますか?濃い紫色の葉を持つ観賞用の梅の木など? [ポール、サンタクルス]

A:光合成(文字通り「光をまとめる」を意味する)は、約40億年前に私たちが知っているように、人生を飛躍的にスタートさせた非常にエレガントな化学プロセスです。ですから、あなたの質問に答えるには、短い化学のレッスンが必要です。基本的に光エネルギーの存在下で6分子の水(H2O)と6分子の二酸化炭素(CO2)が、1分子のグルコース糖(C6H12O6)を生成し、6分子の酸素(O2)を副産物として放出します。その糖分子が生きている世界を動かします。動物は植物を食べ、次に糖を代謝するために使用される酸素を吸い込み、太陽を放出しますブドウ糖に蓄えられ、副産物として二酸化炭素を放出するエネルギー。一言で言えば、それが人生です。

すべての光合成植物は、クロロフィルと呼ばれる色素分子を持っています。この分子は、光スペクトルの紫青と赤みがかったオレンジ色の部分からエネルギーの大部分を吸収します。緑を吸収しないので、それが私たちの目に反射し、葉が緑に見えます。クロロフィルによって吸収されないエネルギーを捕らえるカロテノイドと呼ばれる補助色素もあります。少なくとも600の既知のカロテノイドがあり、黄色のキサントフィルと赤とオレンジのカロテンに分けられます。それらは青い光を吸収し、私たちの目には黄色、赤、またはオレンジ色に見えます。アントシアニンは、光合成に直接関与しないもう1つの重要な色素ですが、赤い茎を与えます。葉、花、さらには果物の色。

多くの植物が観賞用として選ばれています なぜなら 彼らの赤い葉のほんの数例を挙げると、紫色の煙の茂みと日本のプラムといくつかの日本のカエデ。明らかに、彼らは緑の葉なしで非常にうまく生き残ることができます。低照度では、緑の葉が光合成に最も効率的です。ただし、晴れた日には、太陽のエネルギーを閉じ込める赤葉と緑の葉の能力に本質的な違いはありません。多くのベイエリアの植物の新しい葉や多くの熱帯種に赤が存在することに気づきました。赤いアントシアニンは、紫外線を吸収することにより、強い光エネルギーによる葉への損傷を明らかに防ぎます。口に合わない化合物がアントシアニンと一緒に生成されることが多いという証拠もあります。これは、潜在的な草食動物に対する毒性を宣伝する植物の方法である可能性があります。そのため、赤葉の植物は紫外線から少し保護され、葉を食べる害虫に警告を送りますが、薄暗い光では光合成効率が少し失われます。

植物学者は過去200年間、赤と緑の葉について疑問に思ってきましたが、この分野ではまだ多くの研究が行われています。ポール、あなたは良い仲間です。


光合成が起こらなくなったらどうしますか?

これは、ほとんどの子供たちが理科の授業で学ぶ概念です。光合成は、光エネルギーを化学エネルギーに変換します。基本的に、光合成は、植物や藻類でさえも生き残り、成長することを可能にする燃料補給プロセスです。では、光合成が突然止まったらどうなるでしょうか?

光合成が突然終了した場合、ほとんどの植物は短期間で死んでしまいます。彼らは数日間、場合によっては数週間持ちこたえることができましたが、彼らがどれだけ長く生きたかは、主に彼らが彼らの細胞内にどれだけの砂糖を蓄えたかの要因である。たとえば、大きな木は、エネルギー貯蔵と使用速度の遅さのために、数年間、場合によっては数十年も兵士として活躍できる可能性があります。しかし、植物の大部分は枯渇する終わりを迎え、栄養をそれらに依存している動物も同様です。すべての草食動物が死んだので、雑食動物と肉食動物はすぐに続きます。これらの肉食者は散らばったすべての死骸を食べることができましたが、その供給は数日以上続くことはありませんでした。そうすると、一時的に彼らに栄養を頼っていた動物は死ぬでしょう。

それは、光合成が存在しなくなるためには、地球が暗闇に突入しなければならないからです。これを行うには、太陽が消えて、地球の表面温度を終わりのない厳しい寒さの冬に突入させる必要があります。 1年以内に、華氏マイナス100度(摂氏マイナス73度)で底を打ち、純粋に凍ったツンドラの惑星になります[出典:オターバイン]。

皮肉なことに、太陽があまりにも明るく燃えた場合、光合成の発生を停止させる可能性があります。光エネルギーが多すぎると、植物の生物学的構造が損傷し、光合成が妨げられます。これが、一般に、光合成プロセスが1日の最も暑い時間帯にシャットダウンする理由です。

犯人が日光が多すぎても足りなくても、光合成が止まったら植物二酸化炭素(大気汚染物質)の有機物への変換を停止します。現在、私たちは光合成植物、藻類、さらにはバクテリアにさえ頼って空気をリサイクルしています。それらがなければ、酸素生成は少なくなるでしょう[出典:ハバード]。

たとえ地球上のすべての植物が死んだとしても、人々は、特に彼らの生活がそれに依存しているならば、機知に富んだままです。科学者によって開発されている人工光合成プロセスは、世界最大の問題解決者になる可能性があります。科学者たちは、人工の「葉」を使用して、太陽光をうまく利用し、光合成を再現することに成功しました。葉は実際にはシリコン太陽電池であり、水に入れて光を当てると、一方の側ともう一方の側からの水素の泡-本質的に酸素と水素を分割します。このアイデアは、クリーンエネルギーを生み出す可能性のある方法として設計されましたが、光合成の雰囲気を再現することにも影響があります[出典:チャンドラー]。


光屈性障害物競走

光がなければ、植物は光合成によって食物を作ることができません。

日光は植物にとって非常に重要であるため、光の方を向くように成長の仕方が変わります。

これは呼ばれます 光屈性、 ギリシャ語で「光」と「曲がる」を意味します。これは観葉植物で見ることができます。葉は成長して窓の方を向いています。あなたがそれを回すと、それは最終的に再び窓の方を向くように動きます。

この日光への魅力はどれくらい強いですか?植物は障害物の周りで成長して光を見つけることができますか?調べる時間です!

何が必要:

  • ふた付きの靴箱
  • 段ボールのいくつかの部分
  • マットブラックペイント(スプレーペイントが最も簡単です)
  • テープ
  • 小さな植木鉢または発泡スチロールのカップ
  • 培養土
  • 豆の種

あなたがすること:

  • 2枚カット箱と同じくらい深く、幅が約2/3の段ボール。
  • 箱の内側、ふたの内側、2枚の段ボールを黒いペンキで塗ります。これは、光の反射を減らすのに役立ちます。
  • 絵の具が乾いたら、段ボール片の1つを箱の内側にテープで貼り、箱の中央に伸びるようにします。 (間に箱の端が立つように実験します。植木鉢またはカップが段ボールの下に立つのに十分なスペースを残します。)もう一方の段ボールを、最初の段ボールの数インチ上の箱の反対側にテープで固定します。
  • ボックスの端を立てて、上端に小さな穴(10セント硬貨程度)を切ります。
  • 深さ3/4インチの豆の種を1つまたは2つ植えます植木鉢または発泡スチロールのカップの湿った培養土。箱の底に置き、蓋をします。 (箱の上部にある穴からしか光が入らないように、ふたがしっかりとはまっていることを確認してください。)
  • あなたの豆植物に水をやり続けて、それがどのように成長しているかを見るためにそれを1日1回チェックしてください。それがどのように成長するかを描いたり、写真を撮ったりします。

どうした:

豆の植物は、箱の中に置いた段ボールの障害物の周りで成長することを意味する場合でも、唯一の光源である箱の上部の穴に向かって成長します!

発芽して成長を始めるのに必要なエネルギーは種子に蓄えられていましたが、最終的にはその食物はすべて使い果たされ、植物は光合成によってさらに多くを作る必要があります。植物は、種子からのエネルギーを使って、生き残ることができるように光を見つけようとします。

(このプロジェクトは アマチュアナチュラリスト ニック・ベイカーによる。)


ビデオを見る: おうち生物 13. 光合成色素 高校生物