為什麼自然界中的植物以綠色為主?從進化論的角度怎麼解讀?

2020-11-30 騰訊網

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陽光的緣故。

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發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陽光譜，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納米之間。

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繫，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。

根據進化論我們知道生物的進化由自然環境所選擇，而太陽光是我們地球能量的主要來源，間接的我們可以認為太陽光的光譜分布能夠影響地球上所有生物的進化方向。

而太陽光光譜的範圍很廣泛，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陽光的能量。

植物一般依靠色素來吸收陽光的能量，在太陽光可見光的光譜分布中應該看到了，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!

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