Исследовательская работа "Изменение окраски листьев и листопад клёна остролистного". Изменения окраски цветов: эволюция или сотворение в действии? Антоцианы – красящие вещества в клетках растений

Вы проходите мимо цветка?
Наклонитесь,
Поглядите на чудо,
Которое видеть вы раньше нигде не могли.
Он умеет такое, что никто на земле не умеет.
Например...
Он берет крупинку мягкой черной земли.
Затем он берет дождя дождинку,
И воздуха голубой лоскуток,
И лучик, солнышком пролитой.
Все смешает потом (но где?!)
(Где пробирок, и колб, и спиртовок ряды?),
И вот из одной и той же черного цвета земли
Он то красный, то синий,
то сиреневый, то золотой!

В. Солоухин

Публикация статьи произведена при поддержке бюро переводов «Дружба Народов». В широкий спектр предложений бюро переводов «Дружба Народов» входят услуги технического, юридического, медицинского и устного перевода на 240 языков и диалектов. Профессионализм и высокая квалификация специалистов бюро переводов «Дружба Народов», обеспечивают выполнение услуг, способных удовлетворить требованиям самого взыскательного клиента. Узнать больше о предложении бюро переводов «Дружба Народов» и получить бесплатную онлайн консультацию по интересующим Вас вопросам можно на сайте http://www.druzhbanarodov.com.ua

Пигменты. Какие они бывают

Природа наградила нас необычайным даром – цветовым зрением, а вместе с ним дала возможность восхищаться красотой окружающего растительного мира. Мы с надеждой смотрим на нежную зелень весенней листвы и с грустью любуемся желто-оранжевой гаммой осеннего леса. Кто не восхищался красками цветущего луга, лесной опушки, осенней листвы, даров сада и поля? Цвет волос мы сравниваем с золотистыми колосьями хлеба, а цвет глаз – с синими васильками. Даже сами названия цветов – оранжевый, лиловый, индиго – тоже происходят от названий растений.

Но часто ли вы задавали себе вопросы: отчего зеленые листья осенью желтеют или краснеют? Почему лепестки ромашки белые, а первые весенние листочки тополя красноватые? Почему окружающие растения окрашены именно так, а не иначе, как возникает огромное богатство цветов и оттенков? Почему цветок утром розовый, а к вечеру уже синий? Почему в одном соцветии встречаются венчики цветков с различной окраской – от белой до розовой? Можно ли приготовить краску из цветков розы, василька, ноготков, чтобы холодной зимой радоваться ярким краскам лета? Как человек может применить знания о цвете растений в повседневной жизни? Можно ли цветом лечиться?

Конечно же, если растения окрашены, значит, в них есть красители – пигменты. Растительные пигменты являются предметом исследования многих научных дисциплин. Предмет физической химии – выделение пигментов из растений и определение их химического строения, биохимия исследует процессы, приводящие к образованию окрашенных веществ, физиология изучает их локализацию и миграцию в органах растений, хемотаксономия использует наличие разных пигментов для классификации растений.

Цвет определяется способностью пигмента к поглощению света. Электромагнитные волны с длиной волны 400–700 нм составляют видимую часть солнечного излучения. Волны длиной 400–424 нм – это фиолетовый цвет, 424–491 – синий, 491–550 – зеленый, 550–585 – желтый, 585–647 – оранжевый, 647–740 нм – красный. Излучение с длиной волны меньше 400 нм – ультрафиолетовая, а с длиной волны более 740 нм – инфракрасная область спектра. Максимальное цветоразложение солнечного света приходится на 13–15 часов. Именно в это время луг, поле кажутся нам наиболее ярко и пестро расцвеченными.

Если свет, падающий на какую-нибудь поверхность, полностью от нее отражается, эта поверхность выглядит белой. Если все лучи поглощаются, поверхность воспринимается как черная. Если же поглощаются только лучи определенной длины, то отражение остальных создает ощущение цвета. Например, кожура апельсина поглощает лучи синей части спектра. И мы видим апельсин оранжевым.

Окраска не всегда обусловлена избирательным поглощением света. Так металлический цвет листьев некоторых растений объясняется преломлением света и рассеянием его с поверхности особых «оптических» чешуек или клеток. Но в большинстве случаев ответственными за окраску являются пигменты.

Растительные пигменты – это крупные органические молекулы, поглощающие свет определенной длины волны. В большинстве случаев «ответственными» за появление окраски являются определенные участки этих молекул, называемые хромофорами . Обычно хромофорный фрагмент состоит из группы атомов, объединенных в цепи или кольца с чередующимися одинарными и двойными связями (–С=С–С=С–). Чем больше таких чередующихся связей, тем глубже окраска. Кроме того, поглощение света усиливается при наличии в молекуле кольцевых структур.

В растительных клетках чаще всего встречаются зеленые пигменты хлорофиллы, красные и синие антоцианы, желтые флавоны и флавонолы, желто-оранжевые каротиноиды и темные меланины. Каждая из этих групп представлена несколькими отличающимися по химическому строению, а следовательно, по поглощению света и окраске пигментами.

А еще цвет пигмента может меняться при изменении кислотности среды, температуры, при взаимодействии с различными веществами. Поэтому важное значение имеет химический состав клеток, особенно вакуолярного сока. Наконец, окраска растения зависит и от строения ткани, в которой содержатся пигменты: ее толщины, количества межклетников, плотности находящегося на поверхности клеток воскового налета…

В растительном мире широко распространен белый цвет: белые цветки, белые стебли, белые пятна на листьях. Белый красящий пигмент называется бетулин. Накапливаясь в клетках коры молодых деревьев, бетулин окрашивает ствол березы в тот прекрасный белый цвет, которым мы все восхищаемся. Но у других растений причиной белой окраски, например венчиков, являются обширные межклетники в сочетании с клетками, лишенными пигментов. Белый цвет им придает... воздух. В этом можно убедиться несколькими способами (Опыт 1).

А что определяет окраску розовых, сиреневых, синих и фиолетовых цветков? Как это ни удивительно, но эти цвета определяет одна группа пигментов – антоцианы, впервые выделенные из цветков василька синего.

Ярко-красные розы, голубые васильки, фиолетовые анютины глазки содержат растворенные в клеточном соке антоцианы. Яблоки, вишни, виноград, черника, голубика, сок листьев и стеблей гречихи, краснокочанной капусты, листьев и корнеплодов столовой свеклы, молодая красная кора эвкалипта, красные осенние листья своим цветом тоже обязаны антоцианам. Если орган растения имеет голубой, синий, фиолетовый цвет, то нет никакого сомнения в том, что его окраска обусловлена антоцианами.

Антоцианы – это гликозиды, возникающие при соединении различных сахаров с циклическими соединениями, называемыми антоцианидинами. Содержатся антоцианы в клеточном соке (вакуолях), значительно реже – в клеточных оболочках.

В присутствии щелочи в молекулах антоцианов происходит перегруппировка двойных и ординарных связей между атомами углерода, что приводит к образованию нового хромофора – в щелочной среде антоцианы приобретают синий или сине-зеленый цвет. Поэтому их можно использовать в качестве кислотно-щелочных индикаторов (Опыт 2). При действии минеральных и органических кислот антоцианы образуют соли красного, при действии щелочей – синего цвета. На цвет антоцианов влияет также способность этих пигментов образовывать комплексные соединения с металлами.

Рассмотрим теперь желтые пигменты, которые широко распространены в мире растений, но в некоторых случаях маскируются антоцианами, хлорофиллом и поэтому менее заметны.

Группа пигментов, способных придать клетке желтый или желто-оранжевый цвет, наиболее многочисленна – это каротиноиды, флавоны, флавонолы и некоторые другие. Флавоны и флавонолы – довольно устойчивые соединения, причем некоторые из них хорошо растворимы в горячей воде. Именно поэтому флавоновые пигменты были первыми красителями, которые наши предки использовали для окраски тканей. Близки к флавонам по строению другие красители желтого цвета – халконы и ауроны. В растениях они содержатся в цветках (лепестки, рыльца пестиков), листьях, плодах. Среди известных нам растений эти пигменты можно обнаружить в листьях и цветках кислицы, кореопсиса, львиного зева. Сосредоточены они в вакуолях эпидермальных клеток. Названия этих пигментов обычно происходят от названий растений, из которых они были впервые выделены. Например, кверцетин – пигмент коры и плодов дуба.

У некоторых, немногочисленных по сравнению с «антоциановой» группой, видов растений оранжевая и красно-коричневая окраска цветков (тагетес прямостоячий, настурция большая) или плодов (томаты, шиповник, ландыш майский) обусловлена не растворенными в клеточном соке антоцианами, а находящимися преимущественно в желтых и оранжевых пластидах (хромопластах) пигментами группы каротиноидов. Название этой группе, в честь одного из пигментов, содержащихся в оранжевых корнях моркови, дал биохимик растений М.С. Цвет. Каротиноиды содержатся практически во всех органах растений: в цветках, листьях, плодах и семенах. В листьях и зеленых плодах каротиноиды находятся в хлоропластах, где маскируются хлорофиллом, и в хромопластах.

Каротиноиды нерастворимы в воде, но хорошо извлекаются из пластид органическими растворителями (бензин, спирт). Их цвет, в отличие от антоцианов, не зависит от кислотности среды. У каротиноидов невозможно выделить какой-нибудь один характерный хромофорный фрагмент, потому что их молекулы включают цепочки атомов с чередующимися ординарными и двойными связями разной длины, – цепочке каждого типа соответствует свой индивидуальный хромофор. По мере удлинения цепи окраска пигментов изменяется от желтой к красной и даже красно-фиолетовой. В молекулах оранжевых и оранжево-красных пигментов β-каротина (пигмент моркови и сладкого перца), рубиксантина (пигмент шиповника) и ликопина (пигмент помидоров) имеется 11 двойных связей, чередующихся с ординарными, а в молекулах красного виолоксантина (пигмент некоторых красных фруктов) – 13.

Каротиноиды вместе с флавоновыми пигментами придают желтый цвет листьям и венчикам цветков огурца, тыквы, одуванчика, лютиков, купальницы, калужницы, чистотела, подсолнечника, плодам кукурузы, тыквы, кабачков, баклажанов, паслена, помидора, дыни, а также многих цитрусовых. Рекордсменом по числу каротиноидных пигментов является стручковый красный перец. А вот по концентрации каротиноидов чемпионами являются плоды абрикоса, корнеплоды моркови и листья петрушки.

Обычно в венчиках растений содержатся и антоцианы, и флавоны, и флавонолы. Например, в цветках львиного зева обнаружено два вида антоцианов (пеларгонидин и цианидин), два флавонола, в том числе кверцетин и несколько флавонов, например лютеолин – пигмент анютиных глазок.

А как обстоит дело с черными пигментами? Абсолютно черного пигмента у растений нет. В кожуре красных сортов винограда, лепестках некоторых цветков, черном чае, чаге (березовый гриб) содержатся черно-коричневые пигменты группы меланинов. Но в большинстве случаев, когда речь идет о черных цветках или плодах, мы имеем дело с накоплением темно-синих антоцианов.

Плоды черники, бузины черной, крушины выглядят черными, поскольку толстый слой окрашенных клеток мякоти полностью поглощает солнечный свет.

Коричневый цвет обусловлен накоплением в клетках больших количеств желтых пигментов, часто в сочетании с окрашенными в красно-коричневые тона дубильными веществами. Например, в плодах конского каштана обыкновенного, дуба черешчатого содержится очень много желтого пигмента кверцетина.

Причиной появления коричневой и черной окраски, кроме того, могут быть бесцветные вещества из группы катехинов. При окислении особыми ферментами они полимеризуются и дают «пищевые» дубильные вещества, окрашенные в красный и коричневый цвета. Катехины хорошо растворимы в горячей воде, накапливаются в вакуолях и в большом количестве содержатся в листьях многих растений, древесине, плодах, листьях (чай).

Самым главным пигментом растений, который обусловливает их принадлежность к отдельному зеленому царству, является, конечно же, хлорофилл. Он содержится в зеленых частях растений (от 0,6 до 1,2% от массы сухого листа).

В состав молекулы хлорофилла входит ион магния. В отличие от обширных групп антоцианов, каротиноидов, флавонов и флавонолов, в клетках всех высших растений имеется только две формы хлорофилла – зеленый с синеватым оттенком, хлорофилл а и зеленый с желтоватым оттенком, хлорофилл b . Хлорофилл a характерен для всех видов фотосинтезирующих растений. Хлорофилл b присутствует в листь-ях высших растений и в большинстве водорослей. Бурые водоросли, кроме того, содержат хлорофилл с , а красные – хлорофилл d .

Значительно реже встречаются в природе протохлорофиллы и хлорофиллиды. Зеленый цвет всех перечисленных пигментов обусловлен наличием в их молекулах ажурного порфиринового цикла, связанного с ионом магния, в чем можно убедиться, проведя простой опыт (Опыт 3).

Цвет хлорофилла, как и любого окрашенного вещества, обусловлен сочетанием тех лучей, которые пигмент не поглощает. Для растворов хлорофилла максимумы поглощения расположены в сине-фиолетовой (430 нм у хлорофилла а и 450 нм у хлорофилла b ) и красной (660 нм у хлорофилла а и 650 нм у хлорофилла b ) областях спектра. Эти лучи поглощаются хлорофиллом полностью. Голубые, желтые, оранжевые лучи поглощаются в гораздо меньшей степени, и их суммарное поглощение определяется общим количеством хлорофилла. Минимум поглощения лежит в зоне зеленых лучей. Совершенно не поглощается хлорофиллом только небольшая часть красных лучей, которые в спектре расположены на границе с инфракрасной областью. Это так называемые дальние красные лучи.

Избирательное поглощение хлорофиллом лучей разной части спектра можно пронаблюдать на опыте (Опыт 4) – по мере увеличения высоты столба жидкости в пробирке наблюдается изменение окраски раствора от ярко-зеленой до вишнево-красной. Значит, правы те, кто видел в густом лесу красное свечение, исходящее из-под полога леса.

Для листьев различного возраста, различных видов растений характерно многообразие оттенков зеленого цвета. Объясняется это тем, что в формировании окраски листа принимает участие не только хлорофилл, но и другие содержащиеся в листе пигменты: желтые каротиноиды, красные антоцианы. Убедиться в разнообразии окрашивающих лист пигментов можно на опыте (Опыт 5).

Таблица. Красители из растительного материала

Цвет окрашивания	Растение	Используемая часть

		Ягоды и корни
Kоричневый		Листья, кора
	Лук репчатый
	Ива белая
Фиолетовый	Черника и ежевика

	Боярышник	Kора, побеги, листья
	Зверобой
		Свежая кора
	Подмаренник
	Бузина черная
	Щавель конский
	Ольха серая
Оранжевый	Чистотел	Листья и стебли
	Щавель конский	Листья и стебли
	Подмаренник


	Kартофель	Листья и стебли
Лимонный	Барбарис
		Листья и цветы
	Манжетка	Стебли и листья

	Трилистник
	Иван-да-Марья

Зачем пигменты нужны растениям

Самая главная функция пигментов – фотосинтез. Ее осуществляет в первую очередь хлорофилл. Однако важную роль в фотосинтезе играют и некоторые каротиноиды. Они помогают молекулам хлорофилла вернуться в исходное состояние после передачи энергии и предохраняют их от фотоокисления. Используя разнообразные пигменты, растения «умудряются» использовать для фотосинтеза почти весь спектр видимого света, а также часть ультрафиолетового и инфракрасного диапазонов.

С пигментами связана светочувствительность растений, сезонная регуляция метаболизма, роста и цветения, подготовка и переход к фазе покоя, регуляция процессов прорастания семян.

Поглощая ультрафиолетовые лучи, флавоны и флавонолы предохраняют хлорофилл и цитоплазму клеток от разрушения. Очень важная функция, выполняемая каротиноидами, флавонами и антоцианами, состоит в нейтрализации свободных радикалов, нарушающих протекание биохимических процессов в растениях, т.е. эти пигменты обладают антиоксидантными свойствами.

Флавоновые пигменты иногда «применяются» растениями для самозащиты – в качестве противогрибковых или противомикробных агентов, выполняют функции резерва питательных веществ.

Пигменты, содержащиеся в лепестках, чашелистиках или листьях, окружающих соцветие, придают цветку окраску, привлекающую насекомых-опылителей. Яркая окраска – это «опознавательный знак», показывающий, где насекомые могут найти нектар и пыльцу. Бывает, что у одного и того же растения окраска цветков с возрастом изменяется. Это хорошо заметно у ранневесеннего растения медуницы: розовый цвет ее молодых цветков сменяется по мере старения синим. В этом случае смена окраски служит сигналом для насекомых – не теряйте времени даром!

Как использует растительные пигменты человек

Яркие краски растительного мира радуют наш глаз и доставляют эстетическое наслаждение. Но люди находят растительным краскам и утилитарное применение. Индиго, хна, басма, ализари (ализарин, мареновый корень) – названия этих натуральных красителей известны всем. Да и другие краски издревле получали из растительного сырья. Какого – зависело от географии. В средней полосе России, например, для окрашивания волокон и тканей в желтый цвет использовались цмин песчаный, череда трехраздельная, пупавка красильная, василек луговой, ястребинка зонтичная. В зеленые, коричневые, болотные тона окрашивает шерсть экстракт из наземной части зверобоя продырявленного; в желтые, зеленые, коричневые – вытяжка из корней укропа огородного, желтый краситель получается из молодых листьев березы.

Можно и самим получить растительную краску или чернила (Опыт 6).

Растения, богатые пигментами, находили и находят применение в медицине. Пигмент ликопин (изомер бета-каротина, придающий окраску плодам томата, арбуза и др.) обладает выраженной антиоксидантной активностью, понижает уровень холестерина в крови, повышает физическую и умственную работоспособность. Лютеин (им богаты, например, ягоды черники) вместе с образующимся из него зеаксантином - главные пигменты желтого пятна сетчатки глаза; они обладают высокой антиоксидантной и фотосенсибилизирующей активностью – защищают сетчатку глаза от разрушительного действия ультрафиолетовых лучей и преждевременного старения. Хлорофилл обладает стимулирующим и тонизирующим действием, повышает основной обмен, тонус кишечника, сердечно-сосудистой системы, дыхательного центра, стимулирует грануляцию и эпителизацию тканей, влияет на формулу крови, увеличивая количество лейкоцитов и гемоглобина, оказывает бактериостатическое действие. А еще хлорофилл усиливает иммунную функцию организма, ускоряя фагоцитоз, является предшественником витамина К, что обусловливает его использование для профилактики мочекаменной болезни, так как он сдерживает образование кристаллов оксалата кальция в моче, активизирует действие ферментов, участвующих в синтезе витаминов Е, А и К. Выводит из организма токсины, поддерживает здоровую кишечную флору, улучшает функции щитовидной и поджелудочной желез, а также действует как слабое мочегонное средство, способствует повышению лактации у кормящих матерей.

Меланиновые пигменты являются сильными антиоксидантами. Синтетический меланин в водных растворах ускоряет рост и созревание плодов, редуцирует деятельность камбия, ускоряет прорастание семян. В организме животных и человека меланины поглощают ультрафиолетовые лучи, защищая ткани глубоких слоев кожи от лучевого повреждения. Длительное введение водорастворимого меланина предотвращает язвообразование, снижает число кровоизлияний в слизистую желудка и препятствует снижению общей массы тела в условиях стресса. В процессе пищеварения меланин частично усваивается при участии микрофлоры кишечника, частично исполняет роль энтеросорбента, регулятора перистальтики, нормализует состав кишечной микрофлоры. Является активным антидотом при острых отравлениях, эффективно выводит из пищеварительного тракта токсины на ранней стадии отравления до их всасывания в кровь. Возможно применение меланина при лечении и профилактике онкологических заболеваний.

Хну (краску, получаемую из листьев кустарника лавсония) используют не только для окраски волос, которые становятся более жесткими, густыми и пышными, но и как бактерицидное средство. Препараты хны (мази и растворы красящих веществ) применяются при потении ног, при экземе, для лечения гнойных ран.

Растительные биофлавоноиды, представляющие собой группу биологически активных веществ (рутин, катехины, кверцетин, цитрин, гесперидин, эриодиктиол, цианидин) называют витамином Р . Всего известно около 150 биофлавоноидов. Особенно много их в цитрусовых, черной смородине, плодах шиповника, щавеле, зеленом чае, салате. Выделенный, например, из кожуры лимона этот витамин уменьшал ломкость и проницаемость капилляров. Этот витамин не вырабатывается нашим организмом и поэтому должен быть включен в ежедневный рацион питания.

Желтый флавиновый пигмент рибофлавин известен как витамин В2, а каротиноид ретинол – как витамин А.

Таблица 1. Растительные красители для пищевых продуктов

№ кода	Названия пищевых добавок
	Curcumins (куркумины)
	Riboflavins (рибофлавины)
	Tartazine (тартразин)
	Sunset Yellow FCF (желтый «солнечный закат»)
	Azorubine (азорубин)
	Ponceau (понсо 4R, пунцовый 4R)
	Patent Blue V (синий патентованный)
	Caramel (сахарный колер)
	Carotines (каротины)
	Beet red (красный свекольный)
	Anthoceanins (антоцианы)

Не все пигменты обладают фармакологическим действием. Но все они нетоксичны и отлично подходят для окрашивания продуктов питания. В таком произведении кулинарного искусства, как торт, белковый нежирный крем окрашен в желтый цвет флавоновыми пигментами, вся гамма цветов от красного до синего обеспечивается антоцианами, красивый фиолетовый цвет – это бетацианин из свеклы, а зеленый, конечно же, появляется благодаря хлорофиллам. Жирный крем окрашен в желтый, оранжевый и красный цвета каротиноидами. А вот синих жирорастворимых пигментов у растений нет, поэтому если масляный крем имеет ярко-синий цвет, значит, использовался синтетический краситель.

Говорить о пользе растительных пигментов и о значении их для нас можно бесконечно. Вот еще интересный пример – на способности растений менять окраску в зависимости от химического состава почвы основан биогеохимический метод поиска месторождений полезных ископаемых… «Ну и что?» – спросит кто-то. Да ничего… Просто, глядя на сочную зелень растений, пестрый ковер цветов, самодовольную красноту помидоров на дачном участке, подумайте о том, что все вокруг нас не случайно, все взаимосвязано, подумайте о том, как прекрасен, гармоничен и изумителен мир, в котором мы все живем.

Практикум

Опыт 1. Почему лепестки цветков белые?

Цель: убедиться в том, что белый цвет лепестков фиалки, ромашки, белой лилии и других цветов обусловлен не наличием красящего вещества, а развитой системой межклетников.

1. Рассмотрите под микроскопом лепесток белого цветка фиалки.

2. Удалите воздух из межклетников. Это можно сделать несколькими способами.

А. Осторожно сожмите лепесток пальцами. Воздух из межклетников выходит, и лепесток становится бесцветным и прозрачным, как лед.

Б. Погрузите лепестки в воду. Через несколько часов, когда вода через устьица проникнет в межклетники, лепестки станут бесцветными.

В. Лепестки поместите в шприц (без иглы) и заполните его водой. Установив шприц наконечником вверх, задвиньте поршень, чтобы вытеснить воздух. После этого закройте пальцем отверстие наконечника и отведите поршень вниз. В результате создавшегося разрежения из лепестков в воду начнут выделяться пузырьки воздуха. Через 1–2 мин воздух из межклетников выйдет. Вновь вдвиньте поршень в шприц – вода поступит в межклетники, и лепесток станет прозрачным.

3. Рассмотрите под микроскопом лепесток цветка фиалки, ставший прозрачным после опыта. Воздушные межклетники исчезли.

Вывод: белый цвет лепестков цветов обусловлен развитой системой межклетников.

Опыт 2. Изучение индикаторных свойств антоцианов

Антоцианы – водорастворимые пигменты. Их водную вытяжку можно получить из свеклы, из листьев краснокочанной капусты или из лепестков цветков с цветовой гаммой от розовой до фиолетовой. Для этого 0,5–1 г растительного вещества надо поместить в ступку и измельчить с небольшим количеством хорошо промытого песка, добавить около 5 мл воды и отфильтровать получившийся раствор. В зависимости от вида растения такая вытяжка может быть голубого, синего, фиолетового, розового, малинового цвета.

Антоцианы также содержатся в свекольном соке и соке плодов многих растений: смородины, черноплодной рябины, вишни, малины.

В чистую пробирку налейте 2–3 мл вытяжки пигментов, добавьте 1–2 капли разбавленной кислоты. Если полученная вытяжка антоцианов имела первоначально буроватую окраску, то после добавления капель кислоты она примет красивый розово-красный цвет. Изменения окраски связаны с перестройками в молекуле антоциана.

Определите рН раствора с помощью индикаторной бумаги и добавляйте по каплям разбавленную щелочь или немного, на самом кончике ножа, порошка питьевой соды. Пронаблюдайте за изменением окраски раствора по мере изменения рН. Цикл изменения окраски антоциановых растворов под действием кислот и щелочей можно повторить несколько раз.

Испытайте индикаторные свойства растворов антоцианов, выделенных из разных растений. (Растворы пигментов быстро портятся, поэтому их лучше хранить в холодильнике и готовить непосредственно перед опытом.) Вывод: антоцианы изменяют окраску в зависимости от рН среды, их водные растворы можно использовать в качестве кислотно-щелочных индикаторов.

Таблица 2. Изменения окраски водной вытяжки антоцианов различных растений в кислой и щелочной среде

Растение	Цвет раствора исходный	Цвет раствора в кислой среде	Цвет раствора в щелочной среде
Фиалка узамбарская	светло-синий	бледно-розовый	ярко-желтый
Земляника садовая (плоды)	ярко-розовый с красным	оранжевый
Львиный зев (красный)	красно-коричневый	бледно-розовый
Львиный зев (желтый)		бледно-розовый
Базилик (фиолетовый)	темно-желтый	бледно-зеленый	желто-коричневый
	светло-голубой	бледно-розовый	бледно-желтый
Смородина черная (сок плодов)	фиолетово-синий	темно-красный	темно-желтый
Смородина красная (сок плодов)		ярко-красный	ярко-желтый
Малина (сок плодов)	ярко-розовый с малиновым	ярко-розовый	ярко-зеленый, затем желтый
Свекла (сок корнеплодов)	свекольный	ярко-красный	ярко-сине-зеленый, затем темно-желтый
Вишня обыкновенная (сок плодов)	вишневый		ярко-зеленый, затем ярко-желтый
Черноплодная рябина (сок плодов)	коричнево-красный	грязно-красный	грязно-желтый
Зигокактус (декабрист)	светло-малиновый	бледно-розовый
Краснокочанная капуста	малиновый с сиреневым	ярко-розовый	синий, затем зеленый, затем желтый

Опыт 3. Доказательство влияния магния на цвет хлорофилла

Характерное для хлорофилла поглощение света определяется химической структурой его молекулы. Система сопряженных двойных связей играет большую роль в поглощении сине-фиолетовых лучей. Присутствие магния в ядре молекулы обусловливает поглощение в красной области. Нарушение структуры, например удаление из молекулы магния, приводит к изменению цвета хлорофилла. Удалить из хлорофилла магний можно, проделав реакцию взаимодействия хлорофилла с кислотой.

Для работы понадобятся свежие листья злаков или комнатных растений, 95% этиловый спирт, фарфоровая ступка с пестиком, воронка и фильтровальная бумага, 10% раствор соляной кислоты, уксуснокислый цинк, спиртовка, пипетка, 4 пробирки.

Осторожно! Не забывайте о правилах работы с концентрированными кислотами!

Сначала надо получить спиртовую вытяжку пигментов листа. Для этого к измельченным листьям (для опыта достаточно 1–2 листьев пеларгонии) добавьте 5–10 мл этилового спирта, на кончике ножа порошок СаСО3 (мел) для нейтрализации кислот клеточного сока и разотрите в фарфоровой ступке до однородной зеленой массы. Прилейте еще этилового спирта и осторожно продолжайте растирание, пока спирт не окрасится в интенсивно зеленый цвет. Полученную спиртовую вытяжку отфильтруйте в чистую сухую пробирку или колбу.

Рассмотрите полученный раствор хлорофилла в проходящем свете (он имеет зеленый цвет) и в отраженном свете (вишнево-красный – явление флуоресценции). Если добавить к вытяжке (в отдельной пробирке) несколько капель воды и встряхнуть, то прозрачный раствор хлорофилла мутнеет (явление флуоресценции исчезает).

Перенесите по 2–3 мл спиртовой вытяжки пигментов в три чистые пробирки. Одна из пробирок контрольная, в две другие добавьте по 2–3 капли раствора соляной кислоты. Цвет раствора меняется на бурый: в результате взаимодействия с кислотой магний в молекуле хлорофилла замещается двумя атомами водорода и образуется вещество бурого цвета – феофитин. Одну из пробирок с феофитином оставьте для контроля, а в другую внесите на кончике ножа уксуснокислый цинк и нагрейте на водяной бане до кипения. Атом цинка замещает атомы водорода (заместившие ранее магний) в молекуле хлорофилла и бурый цвет раствора вновь меняется на зеленый.

Вывод: цвет хлорофилла зависит от наличия металлоорганической связи в его молекуле.

Опыт 4. Изучение зависимости цвета вытяжки пигментов листа от количества хлорофилла

В этом опыте свет должен проходить через раствор хлорофилла снизу вверх – нам понадобится источник света, который можно разместить под пробиркой. Это может быть положенная горизонтально настольная лампа без абажура, осветитель для аквариума, мощный фонарь и т.п. Кроме того, нужно приготовить темно-зеленую спиртовую вытяжку пигментов листа, как указано в опыте 3.

Высокую пробирку оберните черной бумагой, чтобы свет не попадал на раствор сбоку, и поместите ее над источником света. Смотрите в пробирку сверху и добавляйте в нее небольшими порциями раствор хлорофилла.

Пока вытяжки в пробирке немного, ее цвет изумрудно-зеленый – за счет поглощения в первую очередь лучей сине-фиолетовой и красной областей спектра. Голубые, желтые и оранжевые лучи поглощаются в очень небольшой степени. Однако по мере увеличения количества вытяжки в пробирке суммарное количество поглощенного света в этих областях (сначала в голубой и желтой областях спектра, а затем и зеленых лучей) возрастает. На определенном этапе остаются непоглощенными только дальние красные лучи, и раствор в пробирке приобретает вишнево-красный цвет.

Вывод: хлорофилл поглощает лучи большей части видимого спектра, но интенсивность поглощения разных лучей неодинакова. Суммарное поглощение зависит от общего количества хлорофилла.

Опыт 5. Разделение смеси спирторастворимых пигментов

Приготовим спиртовую вытяжку пигментов листа (Опыт 3). Вытяжка имеет зеленый цвет, но на самом деле в ней, помимо хлорофиллов, содержатся и желтые пигменты группы каротиноидов – каротин и ксантофилл. Убедиться в этом можно несколькими способами.

На фильтровальную бумагу нанесите стеклянной палочкой каплю полученной спиртовой вытяжки пигментов листа. Через 3–5 мин на бумаге образуются цветные концентрические круги: в центре зеленый (хлорофилл), снаружи – желтый (каротиноиды).

Полоску фильтровальной бумаги шириной примерно в 1 см и длиной 20 см погрузите одним концом в пробирку с вытяжкой. Через несколько минут на бумаге появится зеленая полоса хлорофилла, а выше нее – желтые полосы каротиноидов (каротина и ксантофилла). В зеленой зоне можно различить две полосы: зеленую (хлорофилл а) и зелено-желтую (хлорофилл b).

Разделение пигментов обусловлено их различной адсорбцией (поглощением в поверхностном слое) на фильтровальной бумаге и неодинаковой растворимостью в растворителе, в данном случае – этиловом спирте. Каротиноиды хуже, по сравнению с хлорофиллом, адсорбируются на фильтровальной бумаге, передвигаются по ней дальше хлорофилла.

На различной растворимости пигментов в разных растворителях основан еще один способ их разделения. Для этой работы нам понадобится чистый (для заправки зажигалок) бензин.

Осторожно! Не забывайте о правилах работы с огнеопасными жидкостями!

В пробирку налейте 2–3 мл спиртовой вытяжки пигментов листа, добавьте столько же бензина и 1–2 капли воды. Закройте пробирку пробкой (можно и большим пальцем), энергично взболтайте в течение 2–3 мин и дайте отстояться.

Жидкость в пробирке разделится на два слоя: более легкий бензин наверху, спирт – внизу. Спирт будет окрашен в желтый цвет пигментом ксантофиллом, который в бензине не растворяется. Бензиновый слой будет зеленым за счет растворенного в нем хлорофилла. На самом деле там же, в бензиновом слое, содержится и каротин, но его цвет маскируется интенсивно зеленым цветом хлорофилла.

Чтобы убедиться в том, что в бензиновом слое действительно присутствует пигмент каротин, нам понадобится 20% раствор гидроксида натрия или гидроксида калия.

Осторожно! Не забывайте о правилах работы с концентрированной щелочью!

По химическому строению хлорофилл представляет собой сложный эфир дикарбоновой кислоты хлорофиллина и двух спиртов: метилового и фитола. При взаимодействии сложных эфиров со щелочами происходит реакция омыления – разрыв сложноэфирных связей с образованием соли данной кислоты и спиртов. В результате реакции омыления хлорофилла образуется натриевая или калиевая соль хлорофиллина, метиловый спирт и фитол.

Налейте в пробирку 2–3 мл спиртовой вытяжки пигментов, добавьте 4–5 капель 20% раствора щелочи, закройте пробирку пробкой (в данном случае именно пробкой, не пальцем!), взболтайте. Происходит реакция взаимодействия хлорофилла со щелочью. Цвет раствора не меняется, так как хлорофиллины натрия и калия имеют зеленую окраску.

Добавьте в пробирку бензин в таком количестве, чтобы общий объем жидкости в пробирке увеличился в два раза, взболтайте и дайте отстояться. Жидкость в пробирке разделится на два слоя – внизу спирт, наверху – более легкий бензин.

Нижний спиртовой слой окрасится в зеленый цвет благодаря присутствию в нем соли – хлорофиллина натрия, которая, в отличие от хлорофилла, в бензине нерастворима. Здесь же, в спиртовом слое, находится пигмент ксантофилл, но его окраска маскируется интенсивно зеленым цветом натриевой соли хлорофиллина. Верхний слой бензина будет окрашен в желтый цвет пигментом каротином.

Вывод: спиртовая вытяжка листа содержит хлорофилл и два желтых пигмента – каротин и ксантофилл. Цвет листа растения в первую очередь зависит от количественного соотношения этих пигментов, а также от возможного присутствия пигментов группы антоцианов.

В продолжение работы интересно взять для анализа экстракты листьев разного цвета – разных видов растений и разного возраста. Взрослые сформировавшиеся листья содержат больше хлорофилла, чем молодые. Старые листья содержат больше желтых пигментов. Поэтому окраска листа изменяется с возрастом: от желто-зеленой у молодых до интенсивно зеленой у взрослых и желтой у опадающих осенних листьев.

Опыт 6. Получение растительных красителей

I. Получение красителя из луковой шелухи

Экстракт шелухи лука широко применяется для окрашивания пищевых продуктов и тканей в желто-коричневый цвет.

Для работы понадобятся железо-аммонийные квасцы [(NH 4)2SO 4 × Fe 2 (SO 4) 3 × 24 H 2 O] и сульфат железа (II).

1. 100 г луковой шелухи залейте на 30–35 мин 1 л теплой воды, добавьте 1 чайную ложку питьевой соды и прокипятите 1,5 ч на слабом огне, слегка помешивая.

2. Экстракт слейте, а шелуху лука еще раз залейте небольшим количеством воды и прокипятите в течение часа. Снова слейте экстракт, смешайте с полученной ранее порцией и дайте отстояться. Для увеличения концентрации красителя полученный экстракт можно упарить.

Для получения стойкого окрашивания нужно использовать протравитель (4 г квасцов или 1 г сульфата железа на 2 л воды). Окраску можно проводить тремя способами:

а) с предварительным протравливанием: окрашиваемый материал прокипятите 15–20 мин в растворе протравителя, затем переложите в холодный раствор красителя и прокипятите 45–60 мин;

б) с одновременным протравливанием: раствор протравителя добавьте к раствору красителя, опустите туда окрашиваемый материал и, все время его переворачивая, доведите до кипения;

в) с последующим протравливанием: материал прокипятите около 1 ч в отваре красителя, затем добавьте в раствор протравитель и кипятите еще 40 мин.

3. Окрашенную ткань или пряжу прополощите в теплой воде, в которую добавлено немного столового уксуса.

При кипячении в экстракте из луковой шелухи материал постепенно окрасится в темно-коричневый цвет. При одновременном использовании квасцов или сульфата железа (II) материал окрасится в черный цвет.

Другие варианты окрашивания с помощью растительных материалов приведены в таблице 3.

Таблица 3. Окраска растительными красителями с протравой

II. Получение чернил из растительного материала

Некоторые виды растительного сырья, богатого дубильными веществами, могут быть использованы в качестве чернил. Для работы понадобится сульфат железа (II).

1. Приготовьте 20% водный раствор сульфата железа (II).

2. Залейте 2 г сухого чайного листа 50 мл горячей воды и нагревайте 30–40 мин на кипящей водяной бане.

3. Раствор отфильтруйте, к осадку добавьте еще 20–25 мл воды, прокипятите и снова отфильтруйте. Фильтраты объедините и упарьте до объема 8–10 мл.

4. К 2 мл теплого фильтрата добавьте 0,5–1 мл 20% раствора сульфата железа (II) до появления черного цвета. Чтобы загустить чернила, добавьте 1–2 г сахарного песка.

Вместо чая можно использовать другое сырье, богатое дубильными веществами: дубовую кору, корни лапчатки прямостоячей или щавеля курчавого, плоды конского каштана обыкновенного или бузины черной. Такого материала для работы понадобится 50–100 г.

Опыт 7. Изготовление самодельной индикаторной бумаги

Лучшими индикаторными свойствами обладает вытяжка из листьев краснокочанной капусты. Исходно она имеет малиново-сиреневый цвет. В сильнокислой среде (рН 2–3) приобретает красный, а при рН 4–5 – розовый цвет. Далее по мере нейтрализации розово-красный цвет изменяется сначала на сиреневый, затем на светло-синий (рН 6–7). При переходе значений рН в щелочную область цвет раствора становится зеленым (рН 8), желто-зеленым (рН 9–10) и в сильно щелочной среде (рН выше 10) – желтым.

Пропитав этой вытяжкой полоски фильтровальной бумаги и высушив их, можно получить хорошую индикаторную бумагу для достаточно точного определения рН растворов в кислой области. Чтобы приготовить индикатор на щелочь (красную индикаторную бумагу) вытяжку краснокочанной капусты перед пропитыванием фильтровальной бумаги нужно предварительно подкислить 1–2 каплями уксуса до появления розовой окраски.

Индикаторные свойства красителя из краснокачанной капусты сходны с лакмусом: область перехода окраски лежит в интервале рН 3–12. Для более точного определения рН раствора нужно составить цветную шкалу изменений окраски этого индикатора.

Полученную индикаторную бумагу можно использовать для определения рН различных веществ и кислотности почвы (табл. 4).

Таблица 4. Изменение окраски индикатора из краснокочанной капусты в растворах бытовых веществ

Вещество	Цвет индикатора	рН среды
Зубная паста «Colgate»	Светло-синий
Зубная паста «Aquarelle»	Светло-голубой
Чистящий порошок «Дени», «Миф»	Тёмно-синий
Чистящий порошок «Dosia»
Чистящий порошок «Тайд»	Светло-синий
Чистящее средство «Lock»	Не изменился
Чистящее средство «Oven cleaner», фирма «Amwei»	Насыщенно тёмно-синий цвет, практически чёрный
Мыло «Детское», «Тик-так»	Светло-синий
Мыло «Dove»	Не изменился
Яблочный сок (самодельный)	Ярко-розовый

Альбуцид (глазные капли)	Ярко-синий
Почва для фиалок	Слабый светло-голубой, более тёмный по краям
Почва универсальная овощная	Слабый светло-голубой
Почва универсальная для цветов	Не изменился
Снег около лесных посадок	Не изменился
Снег вблизи проезжей части	Светло-розовый

Литература

Артамонов В.И. Занимательная физиология растений. – М.: Агропромиздат, 1991.
Бердоносов С.С., Бердоносов П.С. Справочник по общей химии. – М.: АСТ Астрель, 2002.
Головко Т.К. Дыхание растений (физиологические аспекты). – СПб: Наука, 1999.
Детская энциклопедия. – М.: Академия педагогических наук РСФСР, 1959.
Заленский О.В. Эколого-физиологические аспекты изучения фотосинтеза / Тимирязевские чтения. – Л.: Наука, 1977. Вып. 37. 57 с.
Лебедева Т.С., Сытник К.М. Пигменты растительного мира. – Киев: Наукова думка, 1986.
Ольгин О. Опыты без взрыва. – М.: Химия, 1986.
Пчелов А.М. Природа и ее жизнь. – Л.: Жизнь, 1990.
Эткинс П. Молекулы. – М.: Мир, 1991.

Фото М. и О.Бариновых

Среди многообразия органических веществ встречаются особые соединения, которым характерны изменения окраски в различной среде. До появления современных электронных pH-метров индикаторы были незаменимыми «инструментами» для определения кислотно-основных показателей среды, и продолжают использоваться в лабораторной практике в качестве вспомогательных веществ в аналитической химии, а также при отсутствии необходимого оборудования.

Для чего нужны индикаторы?

Изначально свойство данных соединений изменять цвет в различной среде широко применялось для визуального определения кислотно-основных свойств веществ в растворе, что помогало определить не только характер среды, но и сделать вывод об образующихся продуктах реакции. Растворы индикаторов продолжают использоваться в лабораторной практике для определения концентрации веществ методом титрования и позволяют научиться использовать подручные способы за неимением современных pH-метров.

Существует несколько десятков подобного рода веществ, каждый из которых чувствителен к довольно узкой области: обычно она не превышает 3 пунктов по шкале информативности. Благодаря такому многообразию хромофоров и их малой активности между собой ученым удалось создать универсальные индикаторы, широко применяемые в лабораторных и производственных условиях.

Наиболее используемые индикаторы pH

Примечательно, что помимо идентификационного свойства, данные соединения обладают хорошей красящей способностью, что позволяет использовать их для покраски тканей в текстильной промышленности. Из большого числа индикаторов цвета в химии самыми известными и используемыми являются метиловый оранжевый (метилоранж) и фенолфталеин. Большинство других хромофоров в настоящее время используются в смеси друг с другом, либо для специфических синтезов и реакции.

Метиловый оранжевый

Многие красители получили название благодаря своим основным цветам в нейтральной среде, что присуще и этому хромофору. Метиловый оранжевый является азокрасителем, имеющим группировку - N = N ‒ в своем составе, которая отвечает за переход цвета индикатора в красный в и в желтый - в щелочной. Сами азосоединения не являются сильными основаниями, однако присутствие электродонорных групп (‒ OH, ‒ NH 2 , ‒ NH (CH 3), ‒ N (CH 3) 2 и др.) увеличивает основность одного из атомов азота, который становится способен присоединять протоны водорода по донорно-акцепторному принципу. Поэтому при изменении концентраций ионов H + в растворе можно наблюдать изменение окраски кислотно-основного индикатора.

Подробнее о получении метилового оранжевого

Получают метиловый оранжевый в реакции с диазотирования сульфаниловой кислоты C 6 H 4 (SO 3 H)NH 2 с последующим сочетанием с диметиланилином C 6 H 5 N(CH 3) 2 . Сульфаниловую кислоту растворяют в растворе натриевой щелочи, добавляя нитрит натрия NaNO 2 , а затем охлаждают льдом для проведения синтеза в максимально близких к 0°C температурах и приливают соляную кислоту HCl. Далее готовят отдельный раствор диметиланилина в HCl, который охлажденным вливают в первый раствор, получая краситель. Его дополнительно подщелачивают, и из раствора выпадают в осадок темно-оранжевые кристаллы, которые по истечении нескольких часов отфильтровывают и сушат на водяной бане.

Фенолфталеин

Свое название данный хромофор получил из сложения наименований двух реагентов, которые участвуют при его синтезе. Цвет индикатора примечателен изменением своей окраски в щелочной среде с приобретением малинового (красно-фиолетового, малиново-красного) оттенка, который обесцвечивается при сильном щелочении раствора. Фенолфталеин может принимать несколько форм в зависимости от показателей pH среды, причем в сильнокислых средах он имеет оранжевую окраску.

Этот хромофор получают путем конденсации фенола и фталиевого ангидрида в присутствии хлорида цинка ZnCl 2 или концентрированной серной кислоты H 2 SO 4 . В твердом состоянии молекулы фенолфталеина являются бесцветными кристаллами.

Ранее фенолфталеин активно использовали при создании слабительных веществ, однако постепенно его применение значительно сократилось в связи с установленными кумулятивными свойствами.

Лакмус

Этот индикатор стал одним из первых реактивов, используемых на твердых носителях. Лакмус является сложной смесью природных соединений, которую получают из некоторых видов лишайников. Его используют не только как но и как средство для определения pH среды. Это один из первых индикаторов, который начал использоваться человеком в химической практике: его применяют в виде водных растворов или пропитанных им полосок фильтровальной бумаги. Лакмус в твердом состоянии является темным порошком со слабым аммиачным запахом. При растворении в чистой воде цвет индикатора принимает фиолетовое окрашивание, а при подкислении дает красный цвет. В щелочной среде лакмус переходит в синий, что позволяет использовать его как универсальный индикатор для общего определения показателя среды.

Точно установить механизм и характер реакции, протекающих при изменении pH в структурах компонентов лакмуса не представляется возможным, так как в него может входить до 15 различных соединений, причем некоторые из них могут быть неразделимыми действующими веществами, что усложняет их индивидуальные исследования химических и физических свойств.

Универсальная индикаторная бумага

С развитием науки и появлением индикаторных бумаг установление показателей среды многократно упростилось, поскольку теперь не нужно было иметь готовые жидкие реактивы для каких-либо полевых исследований, чем до сих пор успешно пользуются ученые и криминалисты. Так, на смену растворам пришли универсальные индикаторные бумаги, которые благодаря широкому спектру действия практически полностью убрали необходимость использования любых других кислотно-основных индикаторов.

Состав пропитанных полосок может отличаться у различных производителей, поэтому примерный список входящих веществ может быть следующим:

фенолфталеин (0-3,0 и 8,2-11);
(ди)метиловый желтый (2,9-4,0);
метиловый оранжевый (3,1-4,4);
метиловый красный (4,2-6,2);
бромтимоловый синий (6,0-7,8);
α‒нафтолфталеин (7,3-8,7);
тимоловый синий (8,0-9,6);
крезолфталеин (8,2-9,8).

На упаковке обязательно приведены эталоны цветной шкалы, позволяющие определить pH среды от 0 до 12 (где-то 14) с точностью до одной целой.

Помимо прочего, данные соединения могут использоваться совместно в водных и водно-спиртовых растворах, что делает применение таких смесей очень удобным. Однако некоторые из этих веществ могут быть плохо растворимы в воде, поэтому необходимо подбирать универсальный органический растворитель.

Благодаря своим свойствам кислотно-основные индикаторы нашли свое применение во многих областях науки, а их многообразие позволило создать универсальные смеси, чувствительные к широкой области показателей pH.

Атнагулова Е.Р. 1

Магафурова Ф.Ф. 1

1 Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа № 154 города Челябинска»

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Цель работы

Исследовать причины изменения окраски различных органов растений

Задачи

1. Изучение литературы по определению пигментов в растениях.

2. Провести химические опыты по выделению пигментов: хлорофилла, ксантофиллаиз листьев пеларгонии, антоцианов из корнеплодов свеклы.

3. Определить зависимость изменения окраски различных органов растений от условий окружающей среды.

3. Выступить на школьной научно-практической конференции.

Гипотеза

Изменение окраски различных органов растений зависит от условий внешней среды.

Объект исследования

Различные части растений: листья пеларгонии, корнеплоды свеклы, цветки фиалки.

Предмет исследования

Растительные пигменты и изменение их окраски в зависимости от внешних условий.

Методы исследования

Описательный, сравнительный, экспериментальный, моделирование, визуальная диагностика.

Новизна работы

Использован цифровой микроскоп для изучения проводящих канальцев в листьях растений.

Практическая значимость

Без огромных экономических затрат можно находить новые месторождения полезных ископаемых, необходимых для развития и экономического процветания России

Влияния окружающей среды на изменение окраски различных органов растений.

Одним из главных признаков осени является изменение окраски листьев растений. У разных растений осенняя окраска различна, например, листья липы - желто-зеленого цвета, тополей и берез - желтого. Листья дуба окрашиваются в красный цвет. Это многообразие оттенков обусловлено различным сочетанием в осенних листьях трех групп пигментов: желто-оранжевых каротиноидов, зеленого хлорофилла, красного и синего антоцианов.

Изменение окраски листьев всегда начинается с прекращения синтеза хлорофилла в связи с понижением температуры. Хлорофилл - пигмент, который образуется в зеленых листьях под действием солнечной энергии. Осенью температура окружающей среды падает, солнце светит не так ярко, поэтому имеющийся в хлоропластах хлорофилл начинает постепенно разрушаться : у одних видов - полностью (листья дуба), у других - частично (слива). Осенью происходит затухание жизнедеятельности в связи с подготовкой к зимнему периоду покоя.

В хлоропластах зеленых листьев всегда присутствует зеленый хлорофилл и желто-оранжевыекаротиноиды (ксантофилл). Есть в клетках и антоцианы, но в отличие от хлорофилла они не связаны внутри клетки с пластидными образованиями, а чаще всего растворены в клеточном соке, иногда встречаются в виде кристалликов.

Актуальность проблемы

Однако, изменение окраски листьев, цветков, плодов - это не всегда только результат прекращения синтеза хлорофилла и затухания процессов жизнедеятельности растений. Существует много факторов внешней среды, которые влияют на изменение окраски различных органов растений. Наиболее часто при избытке того или иного химического элемента или его недостатке возникают изменения в различных органах растений. Для ученых-химиков, агрономов растения могут служить индикаторами содержания питательных веществ в почве, а также возможного наличия рудных месторождений. В наше время, когда ресурсы полезных ископаемых на планете истощаются, эта проблема выходит на первый план .

Мы провели серию опытов по выделению пигментов из листьев растений, а также исследовали влияние факторов внешней среды на изменение окраски различных органов растений.

Перед проведением опытов мы прослушали правила техники безопасности при работе в химической лаборатории и строго соблюдали их.

Опыт № 1.Выделение антоциана .

Реактивы: 10% раствор соляной кислоты (HCl), 10% раствор щелочи (NaOH), дистиллированная вода, спиртовка, держатель, спички, воронка, фильтровальная бумага. При работе со спиртовкой сначала всю пробирку прогрели, затем установили пламя в одном месте.При работе с кислотой и щелочью надели резиновые перчатки.

Несколько кусочков нарезанной свеклы прокипятили в небольшом количестве воды. Вода окрасилась от антоцианов в грязно-красный цвет. После фильтрования мы разлили раствор в две пробирки, в одну добавили несколько капель соляной кислоты, а в другую - несколько капель щелочи. В первой пробирке раствор сразу стал ярко-красного цвета, а в другой - желто-зеленого цвета (см. приложение 1).

Этот опыт доказывает, что антоциан в зависимости от того, в какой среде он находится, способен быстро изменять свой оттенок. Например, в бутонах медуницы лекарственной клеточный сок имеет кислую реакцию, поэтому венчик розоватого цвета, а уже отцветающие цветки медуницы лекарственной - синего цвета , так как среда клеточного сока щелочная. Изменение окраски цветка является сигналом для опылителей, сообщающим о том, какие цветки раскрылись недавно, то есть с большей вероятностью содержат пищу. Второй пример: клубни картофеля, выращенные на торфяных почвах, имеют синеватый оттенок, а при внесении в почву удобрения сульфата калия - розовый цвет. Таким образом, условия внешней среды непосредственным образом влияют на изменение окраски антоциана в растениях.

Следует отметить, что фрукты и овощи с синей, фиолетовой или красной кожицей или мякотью являются крайне полезным источником пищи для человека. Их употребление уменьшает риск возникновения онкологических заболеваний. Ежевика, черника, вишня, клюква, баклажаны, малина, краснокочанная капуста - продукты, содержащие рекордное количество антоцианов .Мы рекомендуем их к употреблению .

Опыт № 2. Обесцвечивание антоцианов сернистым газом.

Реактивы: сера (порошок). Оборудование: стеклянный колокол, железная ложечка, спички. Опыт мы проводили под вытяжкой, так как сернистый газ (SO 2 )раздражает верхние дыхательные пути человека. Одели также ватно-марлевую повязку.

Красный цветок пеларгонии положили под стеклянный колокол, который поставили в вытяжной шкаф. Подожгли серу в железной ложке и внесли под стеклянный колокол, плотно его закрыли. Наблюдали заполнение сернистым газом все пространство колокола, а через 5-7 минут - постепенное обесцвечивание лепестков венчика пеларгонии. Сернистый газ оказывает на антоциан удивительное действие: красные цветки стали превращаться в белые! (см. приложение 2).

Опыт № 3. Выделение хлорофилла и ксантофилла.

Реактивы: 95% этиловый спирт, бензин, мел. Оборудование: фарфоровая ступка, пробирка, воронка, фильтровальная бумага.

К измельченным листьям пеларгонии добавляем 10 мл этилового спирта, на кончике ножа мел для нейтрализации кислот клеточного сока, растираем в фарфоровой ступке до однородной зеленой массы. Приливаем еще этилового спирта, продолжаем растирание, пока спирт не окрасился в интенсивно-зеленый цвет. Фильтруем раствор в чистую сухую пробирку (см. приложение 3).

Разделяем пигменты по методу Крауса. Метод основан на различной растворимости хлорофилла и ксантофилла в спирте и бензине. Хлорофилл обладает большей растворимостью в бензине, чем в спирте.

Приливаем в пробирку 2-3 мл вытяжки, столько же бензина и 1-2 капли воды. Закрываем большим пальцем пробирку, энергично взбалтываем в течение 2-3 минут. Даем отстояться. Наблюдаем: жидкость в пробирке разделилась на 2 слоя: бензиновый (ярко-зеленого цвета) наверху, спиртовый (желтого цвета) внизу. Желтый цвет спиртовому раствору придает пигмент ксантофилл. В бензиновом слое находится пигмент хлорофилл, который имеет ярко-зеленый цвет (см. приложение 3).

Мы считаем, что пигменты придают растениям яркую окраску для привлечения насекомых - опылителей . Кроме того, присутствие пигментов в растениях имеет большое значение, как для самих растений, так и для человека. При участии зеленого пигмента хлорофилла в листьях зеленых растений идет уникальнейший и единственный в нашей Солнечной системе (а возможно, и во Вселенной!) процесс - фотосинтез . Из углекислого газа и воды при действии солнечных лучей и наличии хлорофилла в листьях растений образуется органическое вещество - глюкоза и кислород. Благодаря именно этому процессу существует жизнь на планете Земля.

Опыт № 4. Влияние ионов металлов на окраску цветков узамбарской фиалки .

Мы поливали узамбарскую фиалку с лепестками голубого цвета раствором марганцевокислого калия (KMnO 4) в течение месяца (1 раз в неделю).Для приготовления раствора перманганата калия брали несколько кристалликов KMnO 4 и растворяли в воде. Раствор приобретал ярко-розовый цвет. Цвет лепестков венчика стал меняться нарозовый. При поливе узамбарской фиалки с лепестками розового цвета раствором алюмокалиевых квасцов(KAl(SO 4)2 .12H 2 O), цвет венчика стал меняться наголубой (см. приложение 4).

Таким образом, в результате полива из почвы окрашенные растворы поступают в растения и накапливаются в клетках. Мы рассмотрели проводящие канальцыв цифровой микроскоп и вот что увидели (приложение 4).

Эксперимент .

Мы с мамой провели в саду такой эксперимент: под куст белой розы закопали медные провода, предварительно мелко нарезав их. Медные провода нам дал папа из старого телевизора. На следующий год в некоторых бутонах роз мы заметили голубоватый оттенок . Что же произошло? Мы знаем, что ионы меди Cu 2+ в растворе голубого цвета, поэтому при накоплении их в растении произошло изменение окраски.

Именно на способности растений изменять свой внешний вид в зависимости от химического состава почвы и воздуха основан биогеохимический метод поиска месторождений полезных ископаемых.

Теоретической основой этого метода служит учение академиков В. И. Вернадского и А. П. Виноградова об ореолах рассеяния химических элементов. Согласно этому учению, на месторождении какого-либо минерала наблюдается зона повышенной концентрации входящего в его состав элемента, или ореол рассеяния.

Многие растения придерживаются одинаковых по химическому составу почв и являются «спутниками» руд. В Америке есть свинцовая трава, растущая над залеганием свинцовой руды (Pb). В Бельгии вблизи выходов цинковой руды (Zn ) всегда растет галмейная фиалка, а на отвалах оловянных месторождений (Sn)растет седмичник.

На нашей малой родине, Урале, растет маленькая орхидея - венерин башмачок . Это растение внесено в Красную книгу России как редкий вид. Венерин башмачок растет на почвах, богатых кальцием(Ca). Поселившись неожиданно на островах Онежского озера, венерин башмачок подсказал ученым месторождение ценного минерала. Растения - помощники геологов, часто они указывают на подземные залежи полезных ископаемых на глубинах до 20-25 метров.

Заключение

Опытным путем мы установили, что в растительных клетках содержится зеленый пигмент хлорофилл, желто-оранжевый ксантофилл, красный и синий антоцианы.

Наша гипотеза подтвердилась: факторы внешней среды оказывают влияние на окраску различных органов растений.

Зная зависимость изменений в окраске растений от условий окружающей среды, можно определить месторождения полезных ископаемых, а также химический состав почвы, глубину залегания грунтовых вод, содержание в почве питательных веществ.

Список литературы

Артамонов В. И. Зеленые оракулы - М.:Мысль, 1989.

Батурицкая Н. В. Фенчук Т. Д. Химические опыты с растениями: Кн. для учащихся. - М., 1991.

http://www.lepestok.kharkov.ua/bio/s20061201.htm

http://himik.my1.ru/publ/antociany_krasjashhie_veshhestva_rastenij/1-1-0-16.

Приложение 1

Антоциан изменяет окраску в кислой и щелочной среде

Приложение 2

В атмосфере сернистого газа лепестки пеларгонии обесцвечиваются

Приложение 3

Хлорофилл лучше растворяется в бензине (верхний слой), а в нижнем слое спирта находится ксантофилл.

Приложение 4

Вот что мы увидели в цифровой микроскоп:

Проводящие канальцы имеют розовую окраску, так как из почвы поступает окрашенный раствор перманганата калия (KMnO 4 ).

Приложение

Приложение Г

Пигмент хлорофилл лучше растворяется в бензине (верхний слой). Ярко-зеленое окрашивание.

В нижнем слое пигмент ксантофилл, растворенный в спирте . Желто-зеленое окрашивание.

Антоциан изменил окраску в кислой среде.

В щелочной среде антоциан становится желтого цвета.

Определение времени нанесения травмы по изменению окраски кровоподтеков / О.И. Бойко // Труды судебномедицинских экспертов Украины; ред. проф. Ю.С. Сапожникова и проф. А.М. Гамбург. - Киев: государственное медицинское издательство УССР, 1958. - С.196-201.

Ассистент О.И. БОЙКО

(Кафедра судебной медицины Киевского медицинского института)

Определение времени нанесения травмы по изменению окраски кровоподтеков / Бойко О.И. — 1958.

библиографическое описание:
Определение времени нанесения травмы по изменению окраски кровоподтеков / Бойко О.И. — 1958.

html код:
/ Бойко О.И. — 1958.

код для вставки на форум:
Определение времени нанесения травмы по изменению окраски кровоподтеков / Бойко О.И. — 1958.

wiki:
/ Бойко О.И. — 1958.

Травматический кровоподтек, т. е. «излияние крови при разрыве сосудов в месте повреждения в подлежащие ткани» (М.И. Райский), является одним из самых частых видов несмертельных повреждений.

По нашим данным, кровоподтеки встречаются у 68-70% всех пострадавших, обращающихся в судебномедицинскую амбулаторию.

Кровоподтеки могут быть округло-овальными, удлиненными в виде полос, прямоугольными прерывистыми, в виде сетки, неправильной или неопределенной формы. Чаще всего встречаются кровоподтеки округло-овальной формы, которые, по нашим данным, наблюдались в 375 случаях из 722; в 46 случаях кровоподтеки четко передавали форму предмета. Локализация кровоподтеков позволяет судить о месте удара, а в некоторых случаях, совместно с их размерами и формой, и о виде насилия. Наличие весьма характерных небольших кругловатых кровоподтеков - как бы отпечатков от пальцев рук, например, на внутренней поверхности бедер, вокруг рта и носа (при попытке заглушить крик), говорит о возможности покушения или факте изнасилования (при нахождении во влагалищной слизи на одежде следов спермы).

Кровоподтеки, располагающиеся на передней и боковых поверхностях шеи, могут свидетельствовать о том, что предпринималась попытка удавления руками.

По нашим данным, кровоподтеки с указанной локализацией имели место в семи случаях, из них в двух случаях имела место попытка к изнасилованию, в трех - изнасилование и в двух - попытка к удавлению руками.

По размерам кровоподтеки весьма различны. В наблюдаемых нами случаях они колебались в пределах от 0,2×0,5 см до 15×22 см. Размеры кровоподтеков обычно зависят от локализации и от калибра разорвавшегося сосуда.

В местах с более развитой, рыхлой клетчаткой кровоподтеки имеют свойство распространяться по периферии и вглубь.

Среди ряда вопросов, возникающих при освидетельствовании, основным и не всегда легко разрешимым является определение времени нанесения кровоподтека.

Известно, что излившаяся кровь пропитывает ткани и свертывается, поэтому на месте кровоподтека всегда имеется кровяной сверток. Он обычно просвечивает через кожу и имеет различный цвет в зависимости от времени.

Изменением цвета кровоподтеков издавна пользуются для определения времени нанесения травмы, но достаточной ясности в этом вопросе еще нет.

По Девержи, например, синий цвет появляется на третий день, зеленый на пятый-шестой, желтый на седьмой-восьмой, исчезает кровоподтек на 10-11-й день.

По Дитриху, большие кровоподтеки становятся синими на третий день, зелеными - на седьмой, желтыми - на восьмой, исчезают на 14-й день.

Гофман говорит об изменениях в цвете кровоподтеков, но календарных дат не дает.

По Н.А. Оболонскому, в продолжение 30-40 часов интенсивность кровоподтека увеличивается, на третий день появляется зеленоватая кайма, которая становится все шире. Наконец, зеленоватое окрашивание переходит на все пятно, а кайма получает желтоватый оттенок, со временем переходящий на всю поверхность кровоподтека. На шестой-восьмой день кровоподтек исчезает.

По Н.В. Попову, синий цвет появляется через один-три дня, признаки зеленого цвета появляются на третий-шестой день, на 8-15-й день кровоподтек приобретает желтый цвет и исчезает. А. И. Осипова-Райская отмечает, что «расписать по дням смену цветов при цветении кровоподтеков нельзя. Можно только утверждать, что: 1) в первые два дня кровоподтеки бывают красноватые, багрово-синие и фиолетовые; 2) с третьего дня изредка может появиться желтоватый или зеленоватый оттенок. К пятому дню такая окраска еще чаще встречается. Дальнейшее дифференцирование цвета во времени, если и возможно, то лишь при учете ряда дополнительных факторов» (влияние которых пока мало известно, по мнению автора).

Л.С. Свердлов указывает, что в большинстве случаев кровоподтеков (в 86%) начальная багрово-красная окраска переходит в зеленую с четвертого по седьмой день, в желтую - с третьего по восьмой и с шестого по десятый день или в трехцветную.

При изучении литературных данных о кровоподтеках, нам удалось установить, что некоторые авторы дают довольно определенные сроки изменения окраски кровоподтеков во времени, что, с нашей точки зрения, не совсем верно.

Нельзя рассматривать кровоподтеки как что-то изолированное от всего организма, необходимо учитывать общее состояние его, реакцию на процесс рассасывания, которая не одинакова у различных лиц.

Исходя из потребностей судебномедицинской практики, мы решили уделить внимание этому вопросу, стараясь найти закономерность в изменении цвета кровоподтеков во времени или исключить ее.

Мы производили исследование кровоподтеков не только в судебномедицинской амбулатории, но также и в стационаре у лиц, которые наряду с кровоподтеками имели более серьезную травму: переломы костей нижних и верхних конечностей, ребер, тазовых костей и др.

Всего было освидетельствовано 89 человек. Пострадавшими являлись лица в возрасте от шести до 76 лет, причем женщин при освидетельствовании, в судебномедицинской амбулатории было в два с лишним раза больше, чем мужчин, в стационаре - наоборот.

Количество кровоподтеков у одного пострадавшего колебалось от одного до 14; чаще всего их насчитывалось от пяти до 10.

89 человек имели 722 кровоподтека.

Освидетельствование в большинстве случаев производилось через день, до полного исчезновения кровоподтеков.

Основная масса кровоподтеков приходилась на верхнюю и среднюю часть тела:

Исследованные нами кровоподтеки были следующей окраски: багрово-синей, темно-красной, темно-синей, зеленой, желтой и изредка буровато-коричневой. Но чаще всего встречалась смешанная окраска кровоподтека, в различных вариантах перечисленных цветов, кроме темно-красного.

Кровоподтеки с темно-красной окраской встречались в конъюнктиве, радужной оболочке, в слизистой век и губ.

Ограниченные мелкие кровоизлияния темно-красного цвета в конъюнктиве и радужной оболочке наблюдались в 19 случаях, из них в 16 случаях кровоизлияния исчезали на девятый день, в трех остальных - на 12-14-й день (возраст пострадавших был 55-57 лет), не меняя своего первоначального цвета до полного исчезновения.

Более разлитые кровоизлияния, наблюдаемые в 12 случаях (пострадавшие были в возрасте от 12 до 63 лет), исчезали на 15-18-й день, уменьшаясь в размерах от периферии к центру, не меняя своего цвета до полного исчезновения, только лишь изредка наблюдался желтоватый оттенок на месте бывшего кровоизлияния.

Кровоподтеки в области век наблюдались у 69 пострадавших различного возраста. Кровоподтеки, возникшие при непосредственном ударе в область век, распространялись в слизистую век, а в некоторых случаях и в конъюнктиву глаз. Последние на коже век с течением времени меняли свою окраску; первоначальная окраска чаще всего была сине-багровая, реже - темно-синяя, на третий-четвертый день по периферии появлялась полоска зеленого цвета, которая постепенно увеличивалась в размерах, и к концу четвертых-пятых суток обозначалась по краям желтая полоска, за исключением слизистой век и конъюнктивы, где кровоизлияния не меняли своей первоначальной, темно-красной окраски до полного исчезновения. Исчезали указанные кровоподтеки чаще всего на 12-14-й день.

В четырех случаях, где наряду с кровоподтеками век имели место переломы костей носа с кровоизлиянием в слизистую век и конъюнктиву, смена проходила в таком же порядке, как и в вышеуказанных случаях; рассасывание же наступало значительно позже (на 20 - 22-й день). В случаях же опускания кровоподтеков в рыхлую клетчатку век с другой части лица кровоизлияний в слизистую век и конъюнктиву не наблюдалось, первоначальная окраска на коже век была чаще всего синебагровая, на третий-четвертый день она переходила по периферии в желтую, минуя стадию зеленого цветения, исчезали такие кровоподтеки немного быстрее - на восьмой-десятый день (в 37 случаях).

Кровоподтеки мягких тканей головы, располагающиеся в волосистой части ее, встретились в 28 случаях; проследить за изменением их окраски было довольно трудно, так как они в большинстве случаев скрыты волосяным покровом. Из 28 кровоподтеков 12 были выражены довольно хорошо (пострадавшие детского возраста и взрослые, с редкими светло-русыми волосами) - в виде шишек без изменения цвета кожных покровов головы, окрашивания кожных покровов не появлялось до полного исчезновения кровоподтеков; исчезали же они на 10-12-й день.

В пяти случаях кровоподтеки приобретали сине-багровый или темно-синий цвет, на четвертые-пятые сутки появлялось грязно-зеленое окрашивание по периферии, которое распространялось на весь кровоподтек на седьмые-восьмые сутки, окраска становилась все менее интенсивно выраженной, исчезали кровоподтеки на 12-16-й день, без явно выраженного желтого цвета. В остальных 11 случаях кожа на месте припухлости изменялась в окраске, хотя последнюю трудно было выявить из-за густых длинных темных волос.

В местах, лишенных волос (облысение), нами было исследовано семь кровоподтеков, все они были небольших размеров (от 0,3×0,5 до 2×2,5 см). Их первоначальная багрово-синяя окраска на третий-четвертый день переходила в желтую и на седьмой-восьмой - в буро-коричневатую. Исчезали кровоподтеки на восьмой-десятый день.

Нами исследовано 29 кровоподтеков слизистой губ, размерами от 1×1,5 см до 5×6 см, большинство из них имели темно-красную окраску, у незначительной части окраска была сине-багровой с фиолетовым оттенком. Исчезали кровоподтеки на восьмой - десятый день, а в некоторых случаях на 15-й день, не меняя своего цвета до полного исчезновения.

Мелкие поверхностные кровоподтеки, размером от 0,5×1 до 1,5×2,5 см, наблюдались у 43 пострадавших различного возраста, они располагались в области щек, груди, шеи, верхних и нижних конечностей. Как правило, первоначальное окрашивание кровоподтеков в этих случаях темно-синее, на третий-четвертый день они принимали желтый цвет, минуя стадию зеленого цветения, и исчезали на шестой-седьмой день, оставляя буро-коричневатую окраску на один - два дня, особенно хорошо выраженную на частях тела, не покрытых одеждой.

Кровоподтеки размерами от 2,5×3 до 4×5 см в наблюдаемых нами случаях чаще всего на третий-четвертый день меняли цвет с сине-багрового или темно-синего на зеленый с примесью темно-синего, а на пятый-шестой день на желтый. Исчезали кровоподтеки на 9-10-й день.

Кровоподтеки, размерами превышающие 4×5 см и доходящие до 15×22 см, имели смешанную окраску. Чем больше был кровоподтек по своим размерам, тем более была выражена смешанность всех цветов, за исключением темно-красной и буро-коричневатой.

Необходимо отметить особенность кровоподтеков, размеры которых колебались в пределах 10×14 см и 15×22 см, темно-синяя или сине-багровая окраска держится почти до полного исчезновения кровоподтека, уменьшаясь в размерах от периферии к центру, желтый и зеленый цвет, окружающий сине-багровый, также уменьшается от периферии к центру, следуя за первоначальным.

У двух последних групп первоначальная окраска была чаще всего сине-багровая, на третий-четвертый день переходила по периферии в зеленую, на пятый-шестой - в желтую, но в центре наблюдалась темно-синяя окраска.

Кровоподтеки указанных размеров держатся примерно от 15 до 22 дней, а в некоторых случаях и больше.

Множественные кровоподтеки у одного и того же лица, причиненные одновременно, меняют свою окраску по-разному, в зависимости, главным образом, от величины.

При исследовании кровоподтеков у лиц, имевших тяжелую травму, мы отмечали следующее: изменение окраски кровоподтеков происходило в такой же последовательности, как и у практически здорового человека, но в большинстве случаев каждая стадия цветения задерживалась на два-три дня, особенно это было заметно у лиц с травмой, нанесенной непосредственно в область головы. Процесс рассасывания кровоподтеков и исчезновение их задерживались на пять-шесть дней и больше, а иногда даже больше 20 дней.

Кровоподтеки в области закрытых переломов верхних и нижних конечностей мы наблюдали в девяти случаях; из них в шести случаях кровоподтеки оставались и после снятия гипсовой повязки (было два кровоподтека с темно-синей окраской у пострадавших в возрасте 53 и 62 лет и четыре - со смешанной окраской с преобладанием темно-синей), у остальных трех пострадавших детского возраста кровоподтеков после снятия гипса не наблюдалось.

Приведенные выше данные исследования касаются кровоподтеков у двух групп лиц: у практически здоровых и у тех, у которых наряду с кровоподтеками имела место и более серьезная травма.

Сравнивая эти две группы, можно сказать, что в основном кровоподтеки, наблюдавшиеся у практически здоровых лиц, рассасываются быстрее, чем у лиц с тяжелой травмой.

Замедление в рассасывании кровоподтеков у лиц с тяжелой травмой можно объяснить, согласно с учением И.П. Павлова о высшей нервной деятельности, угнетением центральной нервной системы, которое наступает вскоре после травмы, что снижает реактивность всего организма. Это лишний раз доказывает правильность выводов о том, что чисто местных повреждений нет.

При определении времени причинения повреждения по окраске кровоподтека необходимо исходить из факта единства и целостности живого организма.

Наука о цвете – цветоведение изучает многие вопросы, которые интересны художникам. Например: правильное смешивание красок, как изменяется цвет при разном освещении, на разных расстояниях, влияния на цвет соседнего цвета и много других подобных вопросов. Вопросы цвета изучаются уже достаточно давно. Еще в 1810-ом году Гёте написал «Учение о цветах». Цветоведение выявляет закономерности цветовых явлений в природе, тем самым помогая художникам живописцам. Эта статья о самых главных аспектах в цветоведении.

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ЦВЕТА.

Если положить любых три одинаково белых предмета: один на хорошо освещенном месте, второй в менее освещенном, а третий в плохо освещенном месте – можно увидеть, что чем менее освещенное место – тем серее будет казаться этот предмет. Если же, тоже самое проделать с синим, зеленым или красным предметом – то он по-прежнему будет восприниматься как синий, зеленый или красный. Все дело в том, что все черные, серые и белые цвета только по светлоте отличаются друг от друга. Хотя в окружающем мире не существует чисто белых, серых и черных цветов. Они всегда имеют какой-нибудь оттенок. Белые, серые и черные краски так же бывают с разными оттенками. Даже обычная белая краска, у разных производителей может отличаться, поэтому если нужно подрисовать что-то уже начатое одной белой краской – лучше искать краску того же производителя, краска которого использовалась и вначале. Потому что разница двух белых цветов может быть слишком очевидна и абсолютно неуместна. Так же дело обстоит и с серыми и черными цветами.

Цвета, которые отличаются друг от друга только светлотой – называются ахроматическими (бесцветными). Это чисто черный, чисто белый и чисто серый цвет.

Ахроматические цвета . Положение на шкале от черного до белого цвета называется - светлота .

Эти цвета перестают быть ахроматическими, если присутствует хоть какой ни будь, незначительный цветовой оттенок. Все остальные цвета называются хроматическими (в переводе с греческого – цветными). Они отличаются не только светлотой, но и цветом (красный и синий), а также цветовым тоном (красный, оранжевый, желтый).

Хроматические цвета . Из хроматических цветов состоит цветовой спектр .

При смешивании краски, светлоту и темноту цвета можно регулировать, добавляя в нее черную или белую краску. К примеру, если в красный цвет добавить белый, то получится розовый, а если в тот же красный добавить черный, то получиться коричневый. Для того чтобы сделать цвет менее насыщенным, надо добавить в него серую краску такой же светлоты как и сам цвет, при этом цвет станет менее насыщенным, мутным, но не станет ни светлее, ни темнее чем был изначально. Насыщенность определяется степенью отличия ахроматического и хроматического цветов одинаковой светлоты.

Насыщенность цвета это степень удаленности хроматического цвета от ахроматического цвета той же светлоты.

Хотя очень часто насыщенность и светлоту или темноту регулируют, смешивая краски хроматических цветов. При этом, когда смешиваются более двух разных цветов – цвет становиться более ахроматическим и для того чтобы сделать его менее насыщенным, добавлять серую краску не обязательно.

Хроматические цвета бывают различными по насыщенности, светлоте, и цветовому тону, эти критерии и называют основными свойствами цветов, потому что они абсолютно точно характеризуют цвет. Даже незначительное изменение любой из этих характеристик приведет к изменению в цвете.

НЕИЗБИРАТЕЛЬНОЕ И ИЗБИРАТЕЛЬНОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ СВЕТА.

Когда белый свет проходит через призму, он разделяется на цветные лучи, если перед ними поставить белый экран, то на нем отразится спектр - полоска со всеми цветами радуги. Если поставить перед этими лучами серый или черный экран, то на нем отразится тот же спектр, только все его цвета будут темнее, и чем темнее будет экран – тем темнее будут цвета спектра. А если поставить на пути лучей экран любого другого «цветного» цвета – спектр изменится. В нем может измениться распределение яркости, могут появиться бесцветные зоны или он станет короче, без красно-оранжевых или сине-фиолетовых цветов. Поверхности ахроматических цветов, отражают цветные лучи одинаково, а хроматических – по-разному: какие-то меньше, какие-то больше. Под цветным освещением, черные, белые и серые предметы, как бы слегка окрашиваются в цвет освещения. Поверхности остальных цветов визуально меняются иначе. Например: синий станет насыщеннее, если освещение синеватое, если освещение любого другого цвета, то он потемнеет, может даже до сине-черного и будет казаться менее насыщенным. Также будет с красным и зеленым цветами. Так происходит потому что объекты, которые не светятся, отражают часть света, который их освещает, а часть поглощают. Предметы всех цветов, часть света поглощают, преобразовывая энергию света, в другие энергии, в основном в тепловую. Именно поэтому, белые предметы нагреваются на солнце значительно меньше черных. Причем отражение и поглощение цветного света, одинаково для всех поверхностей ахроматических цветов. Именно такое поглощение света и называется неизбирательным. Предметы хроматической окраски, поглощают лучи одних цветов в большей степени, а других в меньшей. Красные объекты больше поглощают зеленые лучи, чем красные, а зеленые наоборот, больше поглощают красные, чем зеленые. Так и проявляется избирательное поглощение света.

Если взять зеленое стекло и направить на него зеленый свет, то свет пройдет через него, если, к примеру, направить на него синий свет – он частично поглотится стеклом и оно станет казаться темнее и бесцветней. Если сложить вместе красное и зеленое стекла, они будут пропускать мало света и будут казаться очень темными. А желтое и синее стекло, сложенные вместе, будут свободно пропускать зеленый свет. Лучи разного цвета, по-разному пропускаются (поглощаются) стеклами разных цветов.

ЦВЕТОВОЙ КРУГ.

Цветовой спектр начинается с темно- красных цветов, а заканчивается синим и фиолетовым цветами. Если смешать красный и фиолетовый цвета – получим пурпурный цвет. Самое начало спектра немного схоже по цвету с его концом. Если добавить в спектр пурпурный цвет, разместив его между красными и фиолетовыми цветами, можно замкнуть кольцо цветов. Пурпурный станет как бы промежуточным, получится то, что принято называть цветовым кругом. Такие круги бывают разными по количеству цветов, но человеческий глаз может различить не более 150-и из них.

Цветовой круг можно разделить на две части: теплые цвета, такие как красный, оранжевый, желтый и желто-зеленый; и холодные цвета: зелено-голубой, голубой, синий и фиолетовый. Их разделяют так потому, что теплые цвета схожи по цвету с огнем и солнцем, а холодные с водой и льдом. Хотя, это все относительно. В цветовом круге, противоположные по тону цвета, находятся друг напротив друга: красный противоположен зеленому, оранжевый – голубому, желтый – синему, зеленый – фиолетовому.

ИЗМЕНЕНИЕ ЦВЕТОВ ОТ ОСВЕЩЕНИЯ.

Искусственный свет (от лампы или свечки) кажется желтоватым, по сравнению с дневным. Все предметы при таком освещении приобретают желтоватый или даже немного оранжевый оттенок. Если неопытный, начинающий художник напишет пейзаж под таким освещением, то при дневном свете, он будет казаться желтоватым, потому что вечером желтизна не замечается. Если человек будет смотреть на определенную поверхность, он будет улавливать особенности освещения и восстанавливать характерный для этой поверхности цвет, отбрасывая оттенок навязанный освещением. Находясь в фотолаборатории, очень сложно будет найти бумажку красного цвета, при включенной красной фотографической лампе. Все бумажки в этой лаборатории будут казаться белыми.

Изменение цветов в зависимости от освещения . При дневном свете (сверху) и искусственном (внизу).

Одинаковые предметы, если их положить на свету или в тени, визуально будут немного менять цвет. На закате листья деревьев кажутся красноватыми, потому что хлорофилл отражает часть красных или красноватых солнечных лучей. При ярком освещении цвета будут, как бы выбеливаться. Когда начинает темнеть, тона перестают различаться. Первыми становятся плохо видны красные, потом оранжевые, дальше желтые и дальше все остальные по порядку расположения в спектре. Дольше всех остаются видимыми синие цвета. Утром все цвета становятся видимыми в противоположном порядке: первыми мы начинаем различать синие и голубые. Желтые цвета днем кажутся светлее всех остальных, а вечером голубые кажутся самыми светлыми. Все эти изменения цвета при разном освещении, нужно учитывать, рисуя живопись.

СВЕТОТЕНЬ.

Светотень это основное средство передачи объемности формы в изобразительном искусстве. Посредством светотени можно передать и освещение. При средней степени освещения, на средне-светлых предметах, можно увидеть наиболее богатые переходы от света к тени. В тенях иногда видны рефлексы (оттенки которые придает свет, отражающийся от разных объектов, находящихся рядом).

Рефлексы еще наблюдаются в бликах. Блики на неметаллических поверхностях всегда имеют цветность освещения, а на металлических – цветные блики. У серебристых или серебряных предметов – они голубоватые, а у медных и золотистых они оранжевые и желтые. Еще для передачи объемности, можно применять эффект отступающих и выступающих цветов. Теплые цвета являются выступающими, потому что большинству людей предметы таких цветов кажутся расположенными ближе, чем на самом деле. А предметы холодных цветов, отступающих, наоборот кажутся более далекими чем есть. Чем более светлый и насыщенный цвет, тем он, кажется, более выступает и наоборот – чем менее насыщенный и более темный, тем более отступает.

ИЗМЕНЕНИЕ ЦВЕТОВ НА РАССТОЯНИИ.

Атмосфера земли содержит мельчайшие частицы, такие как влага, молекулы воздуха, пыль. Создавая мутную среду, они препятствуют прохождению света. Красные, оранжевые и желтые лучи проходят сквозь атмосферу лучше, чем голубые, синие и фиолетовые, которые рассеиваясь в разные стороны, придают небу его голубой цвет. Чем больше пыли и влаги в воздухе, тем больше цвет света, рассеиваемого в воздухе, близится к белому, как при тумане.

Свет, который отражается от светлого, хорошо освещенного объекта, расположенного далеко, проходя через атмосферу, приобретает теплый оттенок и темнеет, теряет часть синих и голубых лучей. Свет, отраженный от темного, мало-освещенного объекта, который находится далеко, проходя через атмосферу, подбирает рассеянные в ней синие и голубые лучи, становясь при этом более светлым и приобретая голубоватый оттенок.

Цвет, на больших расстояниях, меняется не только под воздействием дымки. Оранжевый цвет на расстоянии 500 метров становится красноватым, а на расстоянии до 800 метров – почти красным. Желтые предметы, издалека тоже кажутся красноватыми, при условии, что они хорошо освещены. Зеленые – становятся больше похожи на голубые, а голубые наоборот зеленеют. На расстоянии почти все цвета светлеют, за исключением синего, фиолетового и пурпурного, которые темнеют при удалении.

СМЕШИВАНИЕ КРАСОК.

Для того чтобы легко смешивать краски – пригодится знание теории смешения красок.

Красная, желтая и синяя краски называются основными красками, потому что из них можно получить больше всего разнообразных цветов. Этих трех цветов, при рисовании, часто бывает не достаточно, нужны еще черный и белый.

Образование красочной смеси определенного цвета, во многом связано с особенностями поглощения частицами красок, при прохождении сквозь их смесь, разных спектральных лучей. Каждая частица поглощает, как бы вычитает, некоторую часть световой энергии, которая в нее проникает. Такой процесс называется вычитательным, вычитанием цвета. К примеру: когда свет падает на смесь желтой и синей красок, он частично отражается, но его большая часть проникает внутрь и проходит через частицы то одной, то другой краски. Через желтые частицы пройдут все лучи желтой и зеленой части спектра, а через синие – его синей и зеленой части. При этом синие частицы, в некоторой степени, поглотят: красные, оранжевые и желтые лучи, а желтые частицы поглотят голубые, синие и фиолетовые. Получается, что зеленые лучи остались не поглощенными, что и определило то, что из смеси желтой и синей красок, мы получили зеленую краску.

Механическое смешение цветов.

Если наносить полупрозрачные слои красок разных цветов друг на друга, то цвет, который нанесен самым последним, будет преобладать в цвете полученной смеси.

При высыхании, все краски на водной основе, светлеют и в разной степени теряют насыщенность. Если нарисованную такими красками картину поместить под стекло или вскрыть лаком – цвета на ней будут выглядеть более насыщенными и темными. Это объясняется тем, что поверхность картины без какого либо покрытия, отражает рассеянный белый свет.

ОПТИЧЕСКОЕ СМЕШЕНИЕ ЦВЕТОВ.

Для написания живописи, кроме механического смешивания цветом, можно еще использовать оптическое смешение.

Если к любому хроматическому цвету, подобрать и добавить, в определенном количестве, еще один хроматический – получим новый ахроматический цвет. Эти два хроматических цвета, которые были подобраны, будут называться взаимно-дополнительные цвета. Такие цвета четко определены: для малиново-красного дополнительным есть зелено-голубой для огненно-красного – зелено-голубой оранжевого – голубой желто-зеленому – пурпурно-фиолетовый лимонно-желтому – синий ультрамарин. Пары таких цветов найти не сложно, потому что в цветовом круге они лежат друг напротив друга.

При оптическом смешении не дополнительных цветов – мы получаем цвета промежуточных тонов (синий + красный = фиолетовый).

Если смешать оранжевый и голубой, мы получим такой же ахроматический цвет, как если бы сначала смешали красный с желтым, чтобы получить оранжевый, который потом в последствии смешали бы с голубым. Результат не будет зависеть от того, из каких лучей спектра составляются цвета, которые мы смешиваем. Этим и отличается оптическое смешение цветов (слагательное) от механического (основанного на вычитании световых лучей).

Если зарисовать лист разными по цвету, маленькими пятнышками или мелкими штрихами и мазками – то по законам оптического смешения, на расстоянии они сольются в один общий, однотонный цвет. Так выглядит оптическое смешение, которое называют пространственным. Его используют в живописи, когда нужно придать определенному участку прозрачность и легкость, по сравнению с другими участками.

КОНТРАСТНОСТЬ ЦВЕТОВ.

Не смотря на то, что краски сейчас в продаже представлены в широчайшем ассортименте, для рисования светящихся предметов и самых темных горных расщелин, идеально подходящих по яркости красок – нет. Художники справляются с передачей данных предметов и природных явлений, с помощью правильного использования взаимодействия цветов.

Один и тот же цвет, на фоне различных цветов, выглядит по-разному. Любой объект, на фоне более темного цвета, чем он сам, будет казаться более светлым и, наоборот, на фоне светлее – будет выглядеть более темным, чем является на самом деле. И чем больше разница между светлотой или темнотой фона и предмета, расположенного на нем – тем более темным или светлым он будет видеться, не зависимо от того хроматического или ахроматического он цвета. Изменение цвета в окружении других цветов, или при со-прикасании с другим цветом, называют одновременным контрастом цвета.

Контраст, при котором меняется светлота цвета, из-за воздействия соседних цветов или цветов которые его окружают, называется светлотным контрастом.

Ахроматические цвета на разных хроматических фонах приобретают окрашенность. Например: если серый предмет разместить на красном фоне, то он станет зеленоватым, на зеленом фоне – розоватым, на желтом – синеватым. Контраст, при котором меняется не светлота, а насыщенность или цветовой тон – называется хроматическим. А цвета, которые возникают на предмете, называются цветами одновременного контраста. Чтобы свести на нет действие хроматического контраста (чтобы не исказить серый цвет предмета на красном фоне), нужно предмету придать оттенок фона. Если придать серому предмету розоватый оттенок, то на красном фоне его цвет больше не исказится и он будет смотреться чисто серым.

Если нарисовать серый объект на красном фоне, и обвести его по контуру, то этот контур снизит влияние контраста или совсем сведет его на нет. Если разделить линиями несколько соседствующих цветов – тоже можно снизить их влияние друг на друга, частично или полностью убрать действие хроматического контраста.

Наиболее четко выраженный контраст, можно увидеть на границах, где соприкасаются цветовые пятна, на краях этих цветовых пятен. Если посмотреть на белый куб, у которого одна сторона затемненная, а вторая более освещена можно увидеть, что затемненная сторона, возле грани с освещенной, смотрится более темной, а освещенная, у грани с затемненной, выглядит более светлой. Такой контраст, который мы видим именно по краям цветовых пятен, называется краевым контрастом.

Все эти особенности контраста, нужно учитывать, так как, если не уделить им должного внимания при рисовании, не получится передать рельефность поверхностей на изображении, или предметы на нем будут выглядеть искаженными, не будет видно, что какие-то их части выступают, а какие-то уходят вглубь.

ЦВЕТ ГРУНТА И ЕГО РОЛЬ В ПРОЦЕССЕ РИСОВАНИЯ.

Если на грунт наносить краски полупрозрачными слоями (лессировочное письмо), то влияние цвета грунта, на цвета всех нанесенных красок и на общий вид картины, будет очевидным. Но и при корпусном письме (когда краски наносятся плотным, не полупрозрачным слоем) цвет грунта будет иметь значение, так как какое-то количество света, будет проникать через верхний, цветной слой красок и доходить до грунта, а потом, отражаясь от него, менять общий тон картины, но это будет практически не заметно.

Самое большое значение цвет грунта приобретает тогда, когда грунт не закрашивается полностью, когда его цвет участвует в композиции картины, с целью, например, повысить яркость остальных цветов на картине. Основываясь на законах контраста, выбирая темный грунт, к таким методам, не редко прибегали старые художники-мастера, итальянцы и испанцы.

Одинаковый этюд, написанный на грунте двух разных цветов – будет выглядеть по-разному. На фоне белого грунта, все цвета будут казаться более темными, поэтому нужно будет использовать более светлые цвета, чем те, которые были бы нужны, для написания на фоне серого грунта. Так как на сером грунте, наоборот, все цвета будут казаться более светлыми и нужно будет использовать более темные цвета.

Белый грунт является универсальным и начинающим художникам не рекомендуется использовать для работы грунт других цветов, пока они не изучат все влияния цветов друг на друга и не научатся в совершенстве применять их на практике.

ОЦЕНКА ЦВЕТА НА КАРТИНЕ.

Все цвета, которые мы видим на картине и в природе, мы видим уже измененными их действием друг на друга и действием на них освещения. Увидеть каждый цвет в отдельности, без каких либо изменений, мы не можем. Если на картине выбрать какой ни будь один элемент, а все остальные прикрыть чем то – его цвет будет отличаться, от того цвета который он приобретает, если смотреть на всю картину, но все равно он будет претерпевать изменения из-за особенностей освещения. Для того чтобы правильно подобрать цвета для картины, нужно учесть, как, в результате чего, изменяются эти цвета на выбранном вами мотиве, а также правильно и равномерно распределить интенсивность цветов. Наиболее интенсивные цвета стоит использовать на переднем плане, а цвета с наименьшей интенсивностью - на заднем.

ОТНОШЕНИЯ ЦВЕТОВ.

Задача художника - передать каждый цвет таким образом, чтобы он правильно воспринимался в условиях освещения, которое запечатлено на картине, верно соотносился с нарисованным объектом, а его интенсивность соответствовала, тому на каком пространственном плане находится объект. Для этого нужно уметь правильно подбирать соотношения между цветами.

Кроме насыщенности, светлоты и цветового тона, у цветов еще есть фактурные свойства. Цвета, передающие цвет поверхности, которая имеет четкое расположение в пространстве, отличаются от таких же цветов, которые, к примеру, служат просто для придания цвета фону. Они называются цветами поверхностей. Благодаря таким отличиям, мы всегда можем приблизительно определить, на каком расстоянии находится какая-нибудь цветная поверхность. Цвета, не служащие для отображения рельефа, которые используются для рисования, чего ни будь не имеющего четкого местоположения (например: радуга или небо, мы не можем определить расстояние до них на глаз), называются бесфактурными цветами. Цвета, которыми рисуют прозрачные среды, которые воспринимаются не в плоскости, а объемно (воздух, вода), называются объемными цветами.

Существует также понятие плотности цвета, которая определяется плотностью нанесения слоя краски. Краска, нанесенная на поверхность слоем разной плотности, в разных местах, делает картину более живой.

Отношения цветов определяются по фактурным характеристикам, по плотности и по основным свойствам. Чтобы не сбиться с верных цветовых отношений, во время рисования, нужно периодически давать отдых глазам (закрывать глаза хотя бы ненадолго), так как они утомляются от цвета. Например: если долго смотреть на зеленое пятно, а потом быстро перевести взгляд на лист белой бумаги – Вы увидите на этом листе такое же пятно, только сиренево-розового цвета. Появление таких, не настоящих, эффектов происходит от усталости глаз от цвета. Они называются – отрицательные последовательные образы. Еще, утомление зрения проявляется, в случае если наблюдаемые цвета начинают рябить. Если долго смотреть на лист цветной бумаги – его цвет будет становиться менее насыщенным. Это тоже признак усталости глаз. Если происходит, что-то из перечисленного выше – нужно на время прервать написание картины.

ЦВЕТ В КОМПОЗИЦИИ КАРТИНЫ.

С помощью цвета, можно уравновесить композицию живописной картины. Цвета, которые напоминают цвет земли или камней, кажутся тяжелыми, в то время как цвета, напоминающие цвет воздуха или неба, воспринимаются более легкими. Но, нужно учитывать, что даже если нарисовать одним из «легких» цветов, предмет, который на самом деле тяжелый (например: горы) - цвет, все равно, будет казаться тяжелым. Чтобы уравновесить композицию, нужно обращать внимание не только на весомость цветных объектов, но и на их заметность. Меньше всего бросается в глаза синий цвет, а красный и оранжевый – привлекают внимание больше всего.

С помощью светлотного контраста, а также яркости и броскости цвета, можно выделить на картине объекты, к которым нужно привлечь больше внимания.

Если проверить на практике, все сказанное в этой статье, поупражняться в живописи, внимательно понаблюдать за натурой, подробней ознакомиться с цве товедением – Вам будет проще стать настоящим художником-пейзажистом.

Пигменты. Какие они бывают

Зачем пигменты нужны растениям

Как использует растительные пигменты человек

Практикум

Для чего нужны индикаторы?

Наиболее используемые индикаторы pH

Метиловый оранжевый

Подробнее о получении метилового оранжевого

Фенолфталеин

Лакмус

Универсальная индикаторная бумага

Как не заразиться «мышиными болезнями» на даче

Тест для определения времени психологический

Рецепт Мацнабрдош (Армянская окрошка) Рецепт приготовления классической окрошки на кефире

Категории

Последние статьи

Последний вселенский собор

Пхали из свеклы по-грузински

Естественные и патологические водянистые выделения в период беременности

Английский порридж: как сделать лакомство из овсянки

Война и мир краткое содержание 3 4

Что такое инвестиционный проект

Налог на имущество организаций

Корректировочный счет фактура на уменьшение

Отражение процентов по кредитам, связанным с приобретением основных средств, изменилось

Реклама

Пигменты. Какие они бывают

Зачем пигменты нужны растениям

Как использует растительные пигменты человек

Практикум

Для чего нужны индикаторы?

Наиболее используемые индикаторы pH

Метиловый оранжевый

Подробнее о получении метилового оранжевого

Фенолфталеин

Лакмус

Универсальная индикаторная бумага

Возможно вам будет интересно:

Категории

Последние статьи

Реклама