植物的自我“防晒”,其背后的科学

仅仅吸收特定颜色的光,光合生物就可以自动保护自己免受太阳光突然变化的影响,从而实现非常有效的能量转换。

光合作用,是植物、藻类等生产者和某些细菌,利用光能把二氧化碳、水或硫化氢变成碳水化合物的过程。它们能够通过光合作用利用无机物生产有机物并且贮存能量。

当太阳光照耀在叶子上时,植物会根据太阳光强度的大小进行调节,使其不受光强变化的影响。所以,能够进行光合作用的植物和细菌进化出许多应对策略。这背后的科学原理,则有待于人们,一层层地揭开它神秘的面纱。

最近,科学家们通过构建模型,在很多光合生物上观察了叶绿素分子收集太阳能的能力和特征。

植物的自我“防晒”,其背后的科学
寒地走灯藓细胞中的叶绿体。图源: 维基百科

科学家们了解到,仅吸收特定颜色的光,光合生物就可以自动保护自己免受太阳光突然变化的影响,从而实现非常有效的能量转换。

引申来讲,绿色植物呈现绿色,主要是因为它们只吸收特定区域的太阳光,来适应太阳能的变化。叶绿素吸收红光和蓝紫光,而绿色光能量太高,会引起植物自身受到伤害,所以植物选择性地将绿光反射掉了。

那么,太阳光谱是什么颜色呢?

植物的自我“防晒”,其背后的科学
图源: Pixabay

没错,就是彩虹的颜色。在某个夏季的午后,雨过天晴,一把七彩的天弓,悬于天空,红橙黄绿青蓝紫,真的是美不胜收。彩虹就是太阳光照射进空中的水滴,经过光线的折射和反射,形成的七彩光谱。

太阳是自然界能量最强、最稳定的自然辐射源,然而也是很多爱美人士的“噩梦”。

植物的自我“防晒”,其背后的科学
图源: Pixabay

美白,是我们身边大多数人的追求和梦想。太阳光紫外线,则是我们美白路上的一大阻碍。

有趣的是,光合生物也会通过各种策略来防止过度暴露于太阳下所引发的晒伤。就像是涂了防晒霜一样,它们可以自动开启防紫外线的功能。

自然的奥妙就在于,当你揭开了自然的秘密时,你就会发现自然愈发的美丽。

参考文献:

  1. Trevor B. Arp, Jed Kistner-Morris et al, “Quieting a noisy antenna reproduces photosynthetic light-harvesting spectra”, Science, 2020, 368, 1490-1495.
  2. Christopher D. P. Duffy, “The simplicity of robust light harvesting”, Science, 2020, 368, 1427-1428.
  3. Iqbal Pittalwala, “Why are plants green?” University of California – Riverside, June 25, 2020.

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