محققان پاسخ می‌دهند

چرا گیاهان سبزند؟ / انعطاف‌پذیری برای کنترل میزان انرژی مورد نیاز

محققان مدت‌هاست که می‌دانند گیاهان از نور خورشید برای فتوسنتز و تبدیل دی‌اکسید کربن و آب به غذا استفاده می‌کنند، اما دقیقا نمی‌دانند چرا ارگانیسم‌های فتوسنتز کننده مثل گیاهان سبز به نظر می‌رسند.

کد خبر: ۸۶۰۶۲۷

پنجشنبه - ۱۹ تير ۱۳۹۹ / July 09, 2020

به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری دانشجو، محققان برای تحقیق روی این موضوع که چرا گیاهان سبزند، خارج از محدوده زیست‌شناسی حرکت کردند و به فیزیک روی آوردند و سعی کردند با نگاهی به اینکه چگونه رنگ‌های منفرد، طیف کاملی را تشکیل می‌دهند، به این سوال جواب دهند.

ناتانیل گابور، فیزیکدان دانشگاه کالیفرنیا به همراه همکارانش برای این پژوهش مدلی را ساخت تا نوری که توسط این ارگانیسم‌ها یعنی گیاهان دریافت می‌شود را بازتولید کنند.

گفتنی است که نور خورشید برای ما سفید به نظر می‌رسد، زیرا شامل رنگ‌های بسیاری است که هر کدام از آن‌ها سطح انرژی مخصوص به خود دارد. سبز شدیدترین نوع نور خورشید است که به زمین می‌رسد، اما در حالی که گیاهان برای زنده ماندن به مقدار مشخصی از نور خورشید احتیاج دارند، مانند انسان‌ها اگر نور خورشید بیشتر از حد نیاز دریافت کنند، می‌سوزند.

اما موضوع اینجاست که آن‌ها مانند انسان نمی‌توانند خود را از نور شدید خورشید نجات دهند و به سایه پناه ببرند و از این رو اگر ابر‌ها به طور ناگهانی از جلوی خورشید کنار بروند یا باد بقیه برگ‌ها را از روی گیاهان کنار بزند، به راحتی در معرض نور شدید قرار می‌گیرند. پس برای اینکه در معرض خطر نیفتند باید روش دیگری در پیش بگیرند.

این در حالی است که قسمت سبز نور خورشید در بعضی مواقع خیلی شدید است و تغییر سریع ابر‌ها یا انواع پوشش‌های دیگر می‌تواند نور سبز را برای گیاهان بسیار طاقت‌فرسا کند. اینجاست که گیاهان واکنش نشان می‌دهند و اساسا نور سبز را رد می‌کنند.

محققان این مدل را برای ارگانیسم‌های فتوسنتز کننده از رنگ‌های دیگر آزمایش کردند و دریافتند که باکتری بنفش نور بنفش را رد می‌کند، زیرا بنفش قوی‌ترین و پرنوسان‌ترین نوری است که در زیستگاه خود دریافت می‌کنند. به همین ترتیب، باکتری‌های گوگرد سبز، بیشتر رنگ سبز مایل به زرد را رد می‌کنند، چون این رنگ قوی‌ترین و پرنوسان‌ترین طیفی است که در دریا یافت می‌شود.

براساس این مطالعه، گیاهان علاوه بر بازتاب نور در یک طیف خاص، از بخش‌های جداگانه طیف رنگ انرژی می‌گیرند. درواقع آن‌ها بسته به شرایط نور، استراتژی برداشت نور خود را با انتخاب بخش‌های مختلف طیف نور خورشید تطبیق می‌دهند. به عنوان مثال، در شرایط آفتابی و بسیار روشن، یک گیاه سبز، انرژی مورد نیازش را از نوری به غیر از سبز مثلا رنگ بنفش جذب می‌کند، ولی در مقابل، اگر هوا ابری باشد، همین گیاه انرژی مورد نیازش را از رنگ‌های نزدیک به سبز مثل رنگ زرد دریافت می‌کند.

این انعطاف‌پذیری به گیاهان امکان می‌دهد تا میزان انرژی مورد نیازشان را به خوبی کنترل کنند. زمانی هم که نور خیلی کم است، رنگی را جذب می‌کنند که انرژی بالاتری دارد. محققان امیدوارند که با استفاده از نتایج این آزمایش و درک بهتر گیاهان، در آینده پنل‌های خورشیدی موثرتر و سازگارتری طراحی کنند.