Голубые листья растений улучшают фотосинтез
Когда речь идет о преобразовании солнечного света во внутреннюю энергию, растения предпочитают зеленый цвет. Тем не менее, новое исследование показывает, что по крайней мере один кустарник идет против системы, проращивая синие листья, которые удивительно хорошо справляются с захватом небольшого количества солнечного света.
Новая статья, опубликованная в журнале Nature Research, показывает, что живущее в тени растение, Begonia pavonina, использует синие листья для улучшения фотосинтеза. Это растение произрастает под густым пологом тропических лесов в Малайзии, и стало известно именно благодаря своим голубоватым, переливающимся листьям. Ученые предположили, что цвет этот несет не только декоративную функцию, но и в самом деле помогает растению выживать в условиях крайне скудной освещенности. Читать далее
Переливчатость — это оптическое явление, благодаря которому цвет или оттенок цвета объекта изменяется в зависимости от угла наблюдения и освещения. Хорошо известны такие примеры, как капли бензина в лужах или сложные цветовые узоры на поверхности мыльных пузырей. Растения тоже обладают переливчатостью, но используют ее как блестящий «рекламный щит», привлекая к себе насекомых-опылителей. Новое исследование Хизер Уитни из Бристольского университета предполагает, что радужные свойства играют большую роль в процессе фотосинтеза.
Как и любое растение, B. Pavonina обладает листьями, внутри которых содержатся фотосинтезирующие элементы — хлоропласты. Эти органеллы и используют энергию от солнечного света для синтеза сахаров, которые могут быть использованы клетками растения. Хлоропласты, почти всегда окрашенные в разные оттенки зеленого цвета, содержат мембрану, которая защищает их внутренние части. Эти мембраны (тилакоиды) организованы в большие «стеки» и именно они и выполняют работу по улавливанию и поглощению квантов света. Но в отличие от большинства растений, B. Pavonina содержит иридопласты, структура которых, как оказалось, заметно отличается от классических аналогичных органелл.
Подобно опалам, эти структуры приобрели форму фотонного кристалла — 3D-структуры, организованной таким образом, чтобы их содержимое было одного размера с определенными волнами света. Такая конфигурация позволяет хлоропластам не просто преобразовывать энергию света в энергию химических превращений, она также контролирует и повышает способности органелл по захвату этого самого света. «По сравнению со стандартными хлоропластами, иридопласты куда эффективнее захватывают кванты света и используют их энергию лучшим образом», говорит Уитни. По ее словам, эффективность в первую очередь заключается в том, что попросту большее число энергии в конечном итоге идет на химические реакции, а не рассеивается впустую.
В малайзийских лесах свет достигает затененных растений в основном в зелено-красной части спектра. Иридопласты B. Pavonina лучше всего работают именно с этими специфическими длинами волн, что позволяет увеличить эффективность фотосинтеза растения на 5−10%. Для растений, живущих в лесной подстилке, это может стать очень важным фактором в борьбе за выживание. Впрочем, скорее всего B. Pavonina — не единственное растение, производящее подобные органеллы. Ученые считают, что и другие сине-лиственные растения могут делать то же самое. «Мы считаем, что подобный функционал может быть куда более распространен, чем мы полагали до сих пор. Некоторые из видов бегонии, как нам известно, обладают иридопластами, которые визуально не выглядят переливчатыми. Помимо этого, известен еще целый спектр подобных растений, но они до сих пор не изучены должным образом», говорит исследователь.
Это исследование может помочь и современной промышленности, ведь изучение способов поглощения света растениями может привести к тому, что и люди смогут повысить степень захвата света, к примеру, солнечными батареями, которые позволят им работать даже в условиях низкой освещенности.
