Pitanje:
Zašto biljke imaju zeleno lišće, a ne crveno?
Joe Clarke
2012-01-04 01:11:44 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Znam da su biljke zelene zbog klorofila.

Sigurno bi za biljke bilo korisnije biti crvene nego zelene jer zelene odbijaju zeleno svjetlo i ne apsorbiraju ga iako zeleno svjetlo ima više energije od crvenog svjetla.

Nema li klorofila alternative? Ili je nešto drugo?

Još me više zbunjuje zašto biljke ne apsorbiraju sav vidljivi spektar (što rezultira crnim lišćem).
@CrazyJugglerDrummer - Razmišljao sam o tome, ali nisam htio dobiti odgovor na klorofil bez da ljudi čitaju = P
Još je čudnije što su zelene alge evoluirale u vodi. A crvenu svjetlost apsorbira voda. Rhodophyta (crvene alge) crvene su zbog fikoeritrina, ali čini se da im je crvena boja korisna samo u morskim dubinama.
@AdamZalcman: Vjerojatno nema organske tvari s ovim apsorpcijskim spektrom, a dodavanje dodatnih pigmenata koji pokrivaju cijeli VIS spektar možda se neće isplatiti.
@MartaCz-C: Mislim da je to zbog [sunčevog spektra] (http://biology.stackexchange.com/a/462/303), a kao što ste rekli, voda jače upija crvenu svjetlost pa na dubokim razinama mora crvena svjetlost postaje sve neupotrebljivija i mogu li se pigmenti koji upijaju crvenu boju tada ispustiti u korist zelenih upijača
* Sigurno bi bilo korisnije *: ne ako je crveni pigment manje učinkovit u pretvaranju svjetlosti u energiju ...
Želio bih ukazati na razuvjerenje koje se dogodilo na google + Johna Baeza na temu https://plus.google.com/117663015413546257905/posts/emyoML3CrvY Sadrži relevantne poveznice zajedno s referencama na stvarne članke posvećene pitanju. Ovo je lijepa stvar za početak daljnje istrage.
Ako je nekoga zanima kratki videozapis na tu temu (~ 6,5 min), pogledajte videozapis Physics Girl: [Zašto biljke nisu crne?] (Https://www.youtube.com/watch?v=3BRP4wcSCM0) izjava o odricanju odgovornosti: Ovo nije moj video, ali mislim da je vrlo dobro istražen i informativan.
Znam da je prošlo nekoliko godina, ali upravo sam dodao [novi odgovor] (http://biology.stackexchange.com/a/56739/16866) na ovo pitanje koji se fokusira na ranu evoluciju biljaka. Nadam se da ovo pomaže!!
Pravi je odgovor da nemaju. Većina biljaka ima zeleno lišće, ne sve. Jednostavno, oni ne trebaju evoluirati ka tome da imaju lišće drugih boja, na isti način kao što i ljudi ne trebaju evoluirati da bi se riješili noktiju, kose i trtice. [Postoje čak i crne biljke] (http://www.artsnursery.com/blog/ten-awesome-plants-with-black-foliage).
Osam odgovori:
#1
+90
Tobias Kienzler
2012-01-04 17:25:56 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Sigurno bi bilo još korisnije da biljke budu crne umjesto crvene ili zelene, sa stajališta apsorpcije energije. I Sunčeve stanice doista su prilično mračne.

Ali, kako je Rory naznačio, fotoni više energije proizvodiće samo toplinu. To je zato što kemijske reakcije pokretane fotosintezom zahtijevaju samo određenu količinu energije, a bilo koja prevelika količina koju isporučuju fotoni više energije ne može se jednostavno iskoristiti za drugu reakciju 1 , već će stvoriti toplinu. Ne znam koliko problema zapravo uzrokuje, ali postoji još jedna točka:

Kao što je objašnjeno, ono što određuje učinkovitost pretvorbe solarne energije nije energija po fotonu, već količina fotona koji su na raspolaganju. Stoga biste trebali pogledati spektar sunčeve svjetlosti:

Solar Radiation Spectrum

Zračenje je gustoća energije, međutim nas zanima gustoća fotona, tako da ovu krivulju morate podijeliti s energijom po fotonu, što znači da je pomnožite s λ / (hc) (odnosno veće valne duljine trebaju više fotona da bi se postigla ista zračenja). Ako usporedite tu krivulju integriranu preko visokoenergijskih fotona (recimo, λ < 580 nm) s integracijom preko niskoenergetskih, primijetit ćete da ćete unatoč atmosferskim gubicima (crvena krivulja ono što je preostalo od sunčeve svjetlosti na razine mora) puno je više "crvenih" fotona nego "zelenih", pa bi stvaranje crvenog lišća izgubilo puno potencijalno pretvorene energije 2 .

Naravno, ovo još uvijek nema objašnjenja zašto lišće nije jednostavno crno - apsorbiranje sve svjetlosti sigurno je još učinkovitije, zar ne? Ne znam dovoljno o organskoj kemiji, ali pretpostavljam da ne postoje organske tvari s tako širokim spektrom apsorpcije i dodavanje druge vrste pigmenta možda se neće isplatiti. 3

1) Teoretski je to moguće , ali to je izrazito nelinearan postupak i stoga je malo vjerojatno da će biti od stvarne koristi (barem u biljnom mediju)
2) Budući da voda upija crvenu svjetlost jače od zelene i plave svjetlosti, dubokim morskim biljkama zaista je bolje biti crvene, kao što je Marta Cz-C spomenula.
3 I druge alternative, poput poluvodiča koji se koriste u solarnim ćelijama, malo je vjerojatno da će se naći u biljkama ...

Dodatno čitanje, predloženo Dave Jarvis:

Dodao bih i činjenicu da plavo svjetlo doseže površinu zemlje masno raspršenu zbog Rayleighovog raspršenja, pa je apsolutna količina energije koju nosi plavo svjetlo usporediva (ili čak i manja) od one u ostalim dijelovima vidljivog spektra.
@AlexanderGalkin: Istina, ali to bi već trebalo uvrstiti u crvenu krivulju (zajedno s atmosferskom apsorpcijom): za plavu možete vidjeti jače odstupanje od sunčeve svjetlosti (žuta krivulja) nego za crvenu / IR (nažalost nemam skup podataka, ali bio bi bolje vidljiv za gustoću fotona)
Da je lišće crno, postalo bi prevruće.
@David samo ako se apsorbirana energija ne koristi učinkovito, što bi, kao što sugerirate, bio razlog da lišće ne bude crno. Mogli biste imati i zeleno, ali neučinkovito i stoga vruće lišće, ali evolucija bi ih se već riješila
Zeleni listovi @TobiasKienzler ostaju hladni transpiracijom, ne zato što učinkovito koriste sunčevo zračenje.
Također ne zaboravite - evolucija proizvodi samo nešto što je dovoljno dobro - a ne optimalno. Kad bi se zeleno pokazalo dovoljno dobrim, tada bi postojao poticaj za razvoj crnih listova.
Također bih primijetio da postoje i drugi fotosintetizatori koji koriste energije koje biljke ne koriste - takozvane ljubičaste bakterije - a one mogu prethodi zelenim fotosintetizatorima. Vjerojatno je da se "zeleni jaz" izvorno razvio kao sredstvo za iskorištavanje svjetlosti koju nisu iskoristili konkurentski organizmi.
Mislim da je to onako kako [S.Albano] (http://biology.stackexchange.com/users/1522/s-albano) kaže: U normalnim uvjetima biljke sakupljaju više fotona nego što ih može obraditi fotosintetskom kemijom. Višak energije stvara * singletni kisik *, koji je vrlo toksičan. Biljke se rješavaju viška energije uz pomoć karotenoida u ksantofilnom ciklusu. Mislim da se daje prednost klorofilu jer on također ima uglavnom strukturnu ulogu. (Posebni par u reakcijskom centru, fotosintetske antene itd.)
Vrijedno je napomenuti da su listovi bijeli u infracrvenoj boji. Samo što to ne možemo vidjeti golim okom.
@sanmai To je prilično zbunjujuća izjava, što podrazumijevate pod "bijelim u infracrvenom zračenju"? Reflektirajuće?
@TobiasKienzler da, oni ne apsorbiraju infracrveni zrak jer [u njemu nema dovoljno energije za pokretanje fotosinteze] (https://www.reddit.com/r/askscience/comments/14jsms/can_plants_perform_photosynthesis_using_non/), a štoviše ne ne želim se pregrijati; dakle refleksija
To još uvijek ne objašnjava zašto su zelene, a ne žute ili ljubičaste boje.
Kažete da je "dubokomorskim biljkama doista bolje biti crvenim", međutim prema Wikipediji nema dubokih morskih biljaka. "Prirodno svjetlo ne prodire u [duboki ocean] (https://en.wikipedia.org/wiki/Deep_sea), s izuzetkom gornjih dijelova mezopelagika. Budući da fotosinteza nije moguća, biljke ne mogu živjeti u ovoj zoni . Iako malo svjetla prodire u [mezopelagijsku zonu] (https://en.wikipedia.org/wiki/Mesopelagic_zone), to je nedovoljno za fotosintezu ". - Wikipedija
Stvar s visokom energijom fotona REZULTAT je da su oni zeleni, a ne uzrok. Drugim pigmentom umjesto klorofila mogli bi ga sasvim fino apsorbirati.
#2
+33
Rory M
2012-01-04 01:55:02 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Vjerujem da je to zbog kompromisa između apsorpcije širokog spektra fotona i ne apsorpcije previše topline. To je zasigurno razlog zašto lišće nije crno - enzimi u fotosintezi u stanju u kojem bi bili denaturirani višak topline koja bi se stekla.

Ovo može donekle objasniti zašto se zelena reflektira, a ne crvena, kao što ste predložili - odbijanje veće energetske boje smanjuje količinu toplinske energije koju dobiva lišće.

Mislim da je sunčev spektar [također prilično relevantan] (http://biology.stackexchange.com/a/462/303).
To je više povezano sa specifičnom razinom energije fotona (vidi Tobias) nego s toplinskom toplinom koja se isporučuje sama po sebi. Toplina vjerojatno ne brine za umjerene / arktičke biljke koje su također zelene.
Toplina je najmanji problem biljke. Zato crne tulipane možemo uzgajati bez samohrane latice. ;)
#3
+22
Poshpaws
2012-01-10 01:59:53 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ovdje je prilično zabavan članak ovdje koji raspravlja o bojama hipotetičkih biljaka na planetima oko drugih zvijezda.

Zvijezde su klasificirane prema njihovom spektralnom tipu koji diktiraju njihove površinske temperature. Sunčevo je relativno vruće, a njegova spektralna raspodjela energije doseže vrhunac u zelenom području spektra. Međutim, većina zvijezda u Galaksiji su zvijezde tipa K i M koje emitiraju uglavnom u crvenoj i infracrvenoj boji.

Ovo je relevantno za ovu raspravu jer bi se svaka fotosinteza na tim svjetovima morala prilagoditi tim valnim duljinama svjetlosti da bi nastavila. Na planetima oko hladnih zvijezda biljni život (ili njegov ekvivalent) mogao bi biti crn!

U redu, ovo nije potpuno pita na nebu, smeće astrobiologa. Zapravo je prilično relevantno za potragu za bioznakovima i životom na drugim planetima. Da bismo modelirali spektar refleksije planeta koje promatramo (tj. Svjetlost koja se odbija od primarne zvijezde) moramo pokušati uzeti u obzir bilo koju potencijalnu vegetaciju.

Na primjer, ako uzmemo spektar refleksije Zemlju, vidimo karakteristični vrh u crvenom "crvenom rubu" koji je posljedica površinskog biljnog svijeta.

NASA također ima kratku stranicu na ovom ovdje.

lijepe poveznice, iako sumnjam da će se crne biljke vjerojatno dogoditi bilo gdje, jer bi za to najvjerojatnije trebalo previše različitih pigmenata
OK, možda ne potpuno crno, ali vrlo tamno. Postoje razne kopnene biljke koje imaju vrlo tamne listove (npr. Oxalis triangularis). Doduše, mnogi su kultivari, ali to pokazuje da postoje dostupni tamni pigmenti (pretpostavljam antocijani?)
[dobra točka] (http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Oxalis_triangularis5.jpg). Možda je u većini slučajeva upijanje zelene boje bilo prvo što se dogodilo (evolucijom) i bilo je dovoljno, ali samo nagađam ...
#4
+15
S. Albano
2012-10-11 10:10:24 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ovdje su u pitanju dva čimbenika. Prvo je ravnoteža između toga koliko energije biljka može prikupiti i koliko je može iskoristiti. Nije problem previše topline, već previše elektrona. Da je riječ o toplini, određenom broju cvijeća odabranih zbog njihove crne pigmentacije otpali bi latice. ;)

Ako biljka nema dovoljno vode, prehladno je, prevruće je, sakuplja previše svjetlosti ili ima neko drugo stanje koje sprečava pravilno funkcioniranje lanca transporta elektrona, elektroni se gomilaju u procesu koji se naziva fotoinhibicija.

Ovi se elektroni zatim prenose u molekule u koje ih ne bi trebalo prenijeti, stvarajući slobodne radikale, stvarajući pustoš unutar biljnih stanica. Srećom, biljke proizvode druge spojeve koji sprečavaju neke štete upijanjem i propuštanjem elektrona poput vrućeg krumpira. Ovi antioksidanti također su korisni za nas kada ih jedemo.

To objašnjava zašto biljke skupljaju količinu svjetlosne energije koju stvaraju, ali ne objašnjava zašto su zelene, a ne sive ili tamnocrvene boje. Sigurno postoje i drugi pigmenti koji bi mogli generirati elektrone za lanac prijenosa elektrona.

Odgovor na to je jednak onome zašto se ATP koristi kao glavna molekula za prijenos energije u organizmima, a ne u GTP-u ili nečemu drugom.

Klorofil a i b bile su samo prve stvari koje su se dogodile i ispunile su zahtjev. Svakako bi neki drugi pigment mogao prikupiti energiju, ali to područje prostora parametara nikada nije trebalo istraživati.

Mislim da ste u pravu, jer usko grlo nije u sakupljanju fotona, već u njihovoj obradi bez stvaranja previše singlet kisika. Jedan od važnih čimbenika mogao bi biti da klorofil ima također veliku strukturnu ulogu: on nije samo kolektor svjetlosti, već također omogućuje odvajanje naboja u posebnom paru reakcijskog centra i strukturno čini mnoge komplekse pigmenta i proteina.
#5
+12
theforestecologist
2017-02-27 22:50:33 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Znam da je ovo pitanje postavljeno i odgovoreno prije nekoliko godina (s mnogo sjajnih odgovora), ali nisam mogao ne primijetiti da tome nitko nije pristupio s evolucijskog perspektiva (poput odgovora na ovo pitanje) ...

Kratki odgovor

Pigmenti se pojavljuju kao da se boja ne upije (tj. pojavljuju se u obliku bilo koje valne duljine svjetlosti koju odražavaju).

Plava svjetlost bila je najraspoloživija valna duljina svjetlosti za rane biljke koje rastu pod vodom, što je vjerojatno dovelo do početnog razvoja / evolucije fotosistema posredovanih klorofilom koji se još uvijek vide u modernim biljkama. Plavo svjetlo je najdostupnija, najenergetskija svjetlost koja nastavlja dopirati do biljaka, pa stoga biljke nemaju razloga da i dalje ne iskorištavaju ovo bogato visokoenergetsko svjetlo za fotosintezu.

Različiti pigmenti apsorbiraju različite valne duljine svjetlosti, pa bi biljke idealno sadržavale pigmente koji mogu apsorbirati najdostupniju svjetlost. To je slučaj jer i klorofil a i b apsorbiraju primarno plavu svjetlost. Apsorpcija crvene svjetlosti vjerojatno je nastala kad se biljke presele na kopno zbog povećanog obilja (u usporedbi s pod vodom) i veće učinkovitosti u fotosintezi.


Dugi odgovor

Rano Biljke razvijaju suvremeni foto-sustav

Ispada da su, baš kao i varijabilnost u propusnosti različitih valnih duljina svjetlosti kroz atmosferu, određene valne duljine svjetlosti sposobnije prodrijeti u dublje vodene dubine. Plava svjetlost obično putuje u dublje dubine od svih ostalih vidljivih valnih duljina svjetlosti. Stoga bi se najranije biljke mogle razviti da se koncentriraju na apsorpciju ovog dijela EM spektra.

https://disc.sci.gsfc.nasa.gov/education-and-outreach/additional/science-focus/ocean-color/images/spectral_light_absorption.gif

Međutim, primijetit ćete da i zeleno svjetlo prodire relativno duboko. Trenutno shvaćanje glasi da su najraniji fotosintetski organizmi bile vodene arheje, a (na temelju suvremenih primjera tih drevnih organizama) te su arheje koristile bacteriorhopsin za upijanje većine zelenog svjetla.

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Biology/imgbio/plantblack.gif

Rane biljke su rasle ispod ovih ljubičastih bakterija koje proizvode bakterijahopinsin i morale su koristiti sve svjetlo koje su mogle dobiti. Kao rezultat, sustav klorofila razvio se u biljkama da bi koristio svjetlo koje im je dostupno. Drugim riječima, na temelju dublje prodorne sposobnosti plavog / zelenog svjetla i gubitka dostupnosti zelenog svjetla gornjim pelagičnim bakterijama, biljke su razvile fotosustav koji apsorbira prvenstveno u plavom spektru, jer je to svjetlost bila najdostupnija za njih .

  • Različiti pigmenti upijaju različite valne duljine svjetlosti, pa bi biljke idealno sadržavale pigmente koji mogu apsorbirati najdostupniju svjetlost. To je slučaj jer i klorofil a i b apsorbiraju primarno plavo svjetlo.

  • Evo dva primjera grafikona (iz ovdje i ovdje) koji pokazuju spektar apsorpcije tipičnih biljnih pigmenata:

    Photosynthesis

Pa zašto su biljke zelene?

Kao što možete pretpostaviti iz gornjih odlomaka, budući da su rano pod vodom biljke dobile tako malo zelenog svjetla, evoluirale su foto-sustavom posredovanim klorofilom koji nije imao fizička svojstva da apsorbira zeleno svjetlo. Kao rezultat, biljke reflektiraju svjetlost na tim valnim duljinama i izgledaju zeleno .

Ali zašto biljke nisu crvene? ...

Razlog postavite ovo pitanje:

Čini se da je to podjednako vjerojatno s obzirom na gornje informacije. Budući da crveno svjetlo nevjerojatno slabo prodire u vodu i uglavnom je nedostupno na nižim dubinama, čini se da rane biljke ne bi razvile način da ga apsorbiraju, pa bi stoga odražavale i crveno svjetlo.

  • U stvari, [relativno] usko povezane crvene alge jesu razvile su pigment koji odražava crvenu boju. Te su alge razvile foto-sustav koji također uključuje pigment fikoeritrin koji pomaže upijanju dostupnog plavog svjetla. Ovaj pigment nije evoluirao da apsorbira niske razine dostupne crvene svjetlosti, pa ga stoga ovaj pigment reflektira i čini da ti organizmi izgledaju crveno.

    • Zanimljivo je da prema ovdje, cijanobakterije koje također sadrže ovaj pigment mogu lako promijeniti svoj utjecaj na uočenu boju organizma:

      Odnos fikocijanina i fikoeritrina može se promijeniti u okolišu. Cijanobakterije koje se uzgajaju na zelenom svjetlu obično razvijaju više fikoeritrina i postaju crvene. Iste te cijanobakterije uzgajane na crvenom svjetlu postaju plavkastozelene. Ova uzajamna promjena boje nazvana je 'kromatskom prilagodbom'.

  • Nadalje, (iako je još uvijek u raspravi) prema radu od Moreira i sur. (2000.) (a potvrđuju i brojni drugi istraživači) biljke i crvene alge vjerojatno imaju zajedničku fotosintetsku filogeniju:

    tri skupine organizama nastale su iz primarne fotosintetske endosimbioze između cijanobakterije i eukariotskog domaćina: zelene biljke (zelene alge + kopnene biljke), crvene alge i glaukofiti (na primjer, cijanofora).

Pa, što daje?

Odgovor:

Jednostavan odgovor zašto biljke nisu crvene je jer klorofil upija crveno svjetlo .

To nas navodi na pitanje: Je li klorofil u biljkama uvijek apsorbirao crveno svjetlo (sprječavajući biljke da se pojave crveno) ili se ova karakteristika pojavila kasnije ?

  • Ako je prvo bilo točno, tada biljke ne izgledaju crveno samo zbog fizičkih karakteristika koje su evoluirali pigmenti klorofila.

  • Koliko znam, nemamo jasan odgovor na to pitanje.

    • (drugi molimo da komentiraju ako znate o bilo kakvim resursima koji raspravljaju o tome).
  • Međutim, bez obzira na kada apsorpcija crvene svjetlosti se razvila, biljke su unatoč tome evoluirale da vrlo učinkovito apsorbiraju crvenu svjetlost .

    • Brojni izvori (npr. Mae i sur. 2000, Brins i sur. 2000 i ovdje), kao i brojni drugi odgovori na to pitanje, sugeriraju da se najučinkovitija fotosinteza događa pod crvenim svjetlom. Drugim riječima, crveno svjetlo rezultira najvećom "fotosintetskom učinkovitošću".

      Klorofil a također apsorbira svjetlost na diskretnim valnim duljinama kraćim od 680 nm (vidi sliku 16-37b). Takva apsorpcija podiže molekulu u jedno od nekoliko povišenih pobuđenih stanja, koja propadaju za 10 -12 sekundi (1 pikosekunda, ps) do prvog pobuđenog stanja P *, uz gubitak dodatne energije kao topline. Fotokemijsko odvajanje naboja događa se samo od prvog pobuđenog stanja reakcijskog centra klorofila a, P *. To znači da je kvantni prinos - količina fotosinteze po apsorbiranom fotonu - jednak za sve valne duljine vidljive svjetlosti kraće od 680 nm.

Zašto su biljke ostale zelene?

Pa zašto biljke nisu evoluirale da bi koristile zeleno svjetlo nakon premještanja / evolucije na kopnu? Kao što smo razgovarali ovdje, biljke su užasno neučinkovite i ne mogu koristiti svu dostupnu svjetlost. Kao rezultat toga, vjerojatno nema konkurentske prednosti koja bi razvila drastično drugačiji fotosustav (tj. Uključuje pigmente koji upijaju zeleno).

Dakle, zemaljske biljke i dalje upijaju plavu i crvenu svjetlost i odražavaju zeleno. Budući da zeleno svjetlo tako obilno dolazi do Zemlje, zeleno svjetlo ostaje najjače odbijeni pigment na biljkama, a biljke i dalje izgledaju zeleno.

  • (Međutim, imajte na umu da i druge organizmi poput ptica i insekata biljke vrlo različito vide jer njihove oči mogu različito razlikovati boje i vide više jako reflektiranog UV svjetla koje naše ne mogu).
#6
+11
The Last Word
2014-06-02 16:26:32 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Biolog John Berman iznio je mišljenje da evolucija nije inženjerski postupak, pa je često podložna raznim ograničenjima koja inženjer ili drugi dizajner nije. Čak i kad bi crno lišće bilo bolje, evolucijska ograničenja mogu spriječiti vrste da se penju na apsolutno najviši vrh fitnes krajolika. Berman je napisao da bi postizanje pigmenata koji djeluju bolje od klorofila moglo biti vrlo teško. Zapravo se smatra da su sve više biljke (embriofiti) evoluirale od zajedničkog pretka koji je vrsta zelene alge - s idejom da je klorofil evoluirao samo jednom. ( referenca)

Biljke i drugi fotosintetski organizmi uglavnom su ispunjeni pigmentno-proteinskim kompleksima koje proizvode za upijanje sunčeve svjetlosti. Dio prinosa fotosinteze koji u to ulažu, stoga mora biti proporcionalan. Pigment u najnižem sloju mora primiti dovoljno svjetlosti da nadoknadi svoje troškove energije, što se ne može dogoditi ako crni gornji sloj upije svu svjetlost. Crni sustav stoga može biti optimalan samo ako ništa ne košta ( referenca).

Crvena i žuta svjetlost su duže valne duljine, svjetlost je niže energije, dok je plava svjetlost veća energija. Čini se čudnim da bi biljke ubrale crveno svjetlo niže energije umjesto zelenog svjetla više energije, osim ako ne uzmete u obzir da su, kao i sav život, biljke prvo evoluirale u oceanu. Morska voda brzo apsorbira visokoenergetsko plavo i zeleno svjetlo, tako da samo niža energija, crvena svjetlost duže valne duljine može prodrijeti u ocean. Budući da su rane biljke, a i danas većina biljnog života, živjele u oceanu, najučinkovitije je optimiziralo svoje pigmente da apsorbiraju crvene i žute koji su bili prisutni u oceanskoj vodi. Iako je zadržana sposobnost hvatanja plave svjetlosti s najviše energije, čini se da je nemogućnost sakupljanja zelene svjetlosti posljedica potrebe da se apsorbira niža energija crvene svjetlosti ( referenca). / p>

Još neka nagađanja na tu temu: ( referenca)

#7
+5
diogenes
2015-06-03 00:40:40 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Postoji nekoliko dijelova mog odgovora.

Prvo, evolucija je odabrala trenutni sustav (e) tijekom nebrojenih generacija prirodnim odabirom. Prirodni odabir ovisi o razlikama (glavnim ili manjim) u učinkovitosti različitih rješenja (kondicija) u svjetlu (ho ho!) Trenutnog okruženja. Ovdje je važan spektar sunčeve energije, kao i lokalne varijable okoliša poput apsorpcije svjetlosti vodom itd., Kako je istaknuo drugi ispitanik. Nakon svega toga, ono što imate je ono što imate i što se ispostavilo (u slučaju tipičnih zelenih biljaka), klorofili A i B te reakcije "svjetlosti" i "mraka".

Drugo, kako to dovodi do zelenih biljaka koje se čine zelene? Apsorpcija svjetlosti je nešto što se događa na atomskoj i molekularnoj razini i obično uključuje energetsko stanje pojedinih elektrona. Elektroni u određenim molekulama mogu se premještati s jedne energetske razine na drugu bez napuštanja atoma ili molekule. Kada energija određene razine udari u molekulu, ta se energija apsorbira i jedan ili više elektrona prelaze na višu razinu energije u molekuli (očuvanje energije). Oni elektroni s većom energijom obično se vraćaju u "osnovno stanje" emitiranjem ili prijenosom te energije. Jedan od načina na koji se energija može emitirati je kao svjetlost u procesu koji se naziva fluorescencija. Drugi zakon termodinamike (koji onemogućava postojanje vječnih strojeva za kretanje) dovodi do emisije svjetlosti niže energije i duže valne duljine. (n.b. valna duljina (lambda) obrnuto je proporcionalna energiji; crvena svjetlost duge valne duljine ima manje energije po fotonu od ljubičice kratke valne duljine (ROYGBIV kao što se vidi u vašoj običnoj dugi)).

U svakom slučaju, klorofili A i B složene su organske molekule (C, H, O, N s prskanjem Mg ++) s prstenom. Otkrićete da puno organskih molekula koje apsorbiraju svjetlost (a fluoresciraju također) imaju strukturu prstena u kojoj elektroni "rezoniraju" krećući se oko prstena s lakoćom. Rezonancija elektrona određuje spektar apsorpcije određene molekule (između ostalog). U članku Wikipedije o klorofilu potražite spektar apsorpcije dvaju klorofila. Primijetit ćete da najbolje apsorbiraju na kratkim valnim duljinama (plava, indigo, ljubičasta), kao i na dugim valnim duljinama (crvena, narančasta, žuta), ali ne u zelenoj. Budući da ne apsorbiraju zelene valne duljine, to je ono što je ostalo i to je ono što vaše oko doživljava kao boju lista.

Napokon, što se događa s energijom iz sunčevog spektra koja ima bili privremeno apsorbirani elektronima klorofila? Budući da nije dio izvornog pitanja, zadržati ću ovo kratko (isprike tamošnjim fiziolozima). U "reakciji ovisnoj o svjetlu", energetski elektroni se prenose kroz brojne među molekule da bi na kraju "podijelili" vodu na kisik i vodik i stvorili energetski bogate molekule ATP i NADPH. Tada se ATP i NADPH koriste za pokretanje "svjetlosno neovisne reakcije" koja uzima CO2 i kombinira ga s drugim molekulama da bi stvorila glukozu. Imajte na umu da tako dobivate glukozu (barem na kraju u nekom obliku, vegansku ili ne) da jedete i kisik udišete.

Pogledajte što se događa kada umjetno odvojite klorofile od prijenosnog sustava što dovodi do sinteze glukoze. http://en.wikipedia.org/wiki/Chlorophyll_fluorescence Primijetite boju fluorescencije pod UV svjetlom!

Alternative? Pogledajte fotosintetske bakterije.

#8
+1
John
2017-01-13 22:48:10 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Tobias Keinzler dobro objašnjava zašto crne biljke ne bi djelovale, ovo je objašnjenje zašto su biljke zelene , a ne neke druge boje.

Boja lišća temelji se na bilo kojoj boji bakterija (ili arheja) koje se ugrađuju u kloroplaste. Ili točnije boja njihovih pigmenata koji upijaju svjetlost. u prirodi postoji ogroman raspon boja za fotosintetske organizme, biljke su zelene jer je klorofil zelen, jednako je lako mogao biti crven ili ljubičast. http://www.ucmp.berkeley.edu/glossary/gloss3/pigments.html

Postoje pristojni dokazi da preci kloroplasta upijaju margine vidljivog spektra jer halobacterium apsorbiraju glavne sastojke, jer se korisnici klorofila nisu izravno natjecali s njima, upijajući ostatke svjetlosti. Tek kasnije kada su se uklopili u veće stanice, dominirali su i na kraju dali biljke. Biljke nisu zelene jer je zeleno bolje, biljke su zelene jer je to prvi djelotvorni fotosintetski pigment koji se razvio i koji se nije nadmetao s dominantnim fotosintetizatorom.

enter image description here



Ova pitanja su automatski prevedena s engleskog jezika.Izvorni sadržaj dostupan je na stackexchange-u, što zahvaljujemo na cc by-sa 3.0 licenci pod kojom se distribuira.
Loading...