Leleményes természet

2022.03.13. 12:00

Tudja-e, miért olyan ritka a kék szín a természetben? (videó)

A kék szín – a közhiedelemmel ellentétben – nagyon ritka a természetben. Tíz növényből kevesebb, mint egynek van csak kék virága, az állatok között pedig kifejezetten ritka a kék szín. A válasz erre a jelenségre annak kémiájából és fizikájából ered, hogy hogyan jönnek létre a színek – és hogyan látjuk őket. Csak egyetlen ismert állatfaj ismert, amely kék pigmenttel rendelkezik, a többiek más miatt kékek – például olyan a tollazatuk vagy a pikkelyük struktúrája, hogy így veri vissza a fényt, ami miatt kéknek látjuk őket.

Ezért és így láthatók a színek

Azért vagyunk képesek színeket látni, mert mindkét szemünk 6-7 millió fényérzékeny sejtet, az úgynevezett csapokat tartalmazza. Három különböző féle csap van egy normál színlátású személy szemében, és mindegyik egy bizonyos fényhullámhosszra a legérzékenyebb: a vörösre, a zöldre, vagy a kékre.

Egy virág az ember és a méh szemével nézve

Forrás: DÁVIDHÁZY ANDRÁS

A csapok millióitól származó információ bioelektromos jelekként érik el az agyunkat, és mi azt a színt látjuk, amit egy adott objektum visszaver. Amikor egy színes objektumra nézünk, mint például egy csillogó zafírra, vagy egy vibráló hortenziavirágra, az objektum abszorbeálja a ráeső fehér fény egy részét; a fény többi részének, amit visszaver, színe van és ezt látjuk.

Amikor egy kék virágot nézünk – például egy búzavirágot –, azért látjuk kéknek, mert ez a szín a spektrum azon része, amit a virág visszaver.

Kék Nemophila növények tengere a Japán Ibrakiban

Forrás: SUJITRA CHAOWDEE / Shutterstock

A növények a természetesen előforduló pigmentek összekeverésével érik el a kék színárnyalatot.

Leegyszerűsítve ez a folyamat némileg olyan, mint amikor a festőművész színeket kever ki.

A növények leggyakrabban a vörös pigmenteket, az antociánokat használják fel a színkombinációk létrehozásához, ami  a savasság variálásával is változtatható. A visszavert fénnyel kombinálva ezek a módosítások hozzák létre például a delphinums, az  ólomgyökér, vagy a harangvirágok, a hortenziák, az ölbenyíló kommelinák, a hajnalkák és búzavirágok kék tónusú színét.

A búzavirág egyike a viszonylag gyakoribb kék színű virágos növényeknek

Forrás: romiri / Shutterstock

A kék virágú növények igen ritkák, és majdnem semmilyen növénynek sincs kék levele – kivéve egy maroknyi, a trópusi esőerdők talaján található növényt. Ennek fő oka a fény fizikája.

A pigmentek a spektrum olyan színében jelennek meg, amit nem abszorbeálnak, hanem visszavernek. A leggyakoribb növényi pigment a zöld klorofill, tehát a növények általában zöldnek látszanak, mert a klorofill nem nyeli el, hanem visszaveri a zöld fényt. A növények azonban szeretik a spektrum kék tartományát, mivel ennek több energiája van, mint bármely más színnek a látható spektrumban.

 

Így keveri ki a természet a kék lekülönbözőbb árnyalatait

Ha egy növénynek kék színű a levele, akkor a legnagyobb energiájú fényt visszaveri, és csak a gyengébb minőségű fényt használja fel, ami végül is limitálja a növekedését. Ez nem egy jó stratégia, és ezért van az, hogy a legtöbb növény el is kerüli ezt. A látható spektrumban a vörösnek van a legnagyobb hullámhossza, ami azt jelenti, hogy más színekhez képest nagyon alacsony energiájú.

Az elektromágneses spektrumnak csak szűk tartománya a látható fény 

Forrás: WIKIMEDIA COMMONS

Egy virágnak, hogy kék legyen, képesnek kell lennie olyan molekulát előállítani, ami el tud nyelni nagyon kis energiamennyiséget, hogy abszorbeálja a spektrum vörös részét. Ilyen molekulákat generálni – amelyek igen nagyok és komplexek – nehéz feladat a növények számára, és ez a fő oka annak, hogy a világ közel 300 ezer virágzó növényfajának kevesebb, mint 10 %-a hoz létre csak kék virágokat.

A természetben ritkák a kék virágok

Forrás: Fotokon / Shutterstock

A kék virágok evolúciójának az az egyik lehetséges hajtóereje,

hogy a kék igen jól látható a pollinátorok számára,

mint amilyenek például a méhek. A kék virágok létrehozása lehet, hogy komoly előnnyel jár az ilyennel rendelkező növények számára egy olyan ökoszisztémában, ahol a pollinátorokért folyó verseny erős.

Vérbükk (Fagus sylvatica atropurpurea)

Forrás: almgren / Shutterstock

Ami az ásványokat illeti, kristály struktúráik kölcsönhatnak az ionokkal, ami meghatározza, hogy a spektrum mely részeit nyelik el és melyeket verik vissza. A lapis lazuli ásvány – amelyet főleg Afganisztánban bányásznak és a ritka, kék ultramarin színt produkálja -, triszulfid ionokat tartalmaz  – 3 egymással kötésben lévő kénatom egy kristályrácsban –, ami képes felszabadítani, vagy megkötni egy elektront. Ez az energiakülönbség az, ami lényegében létrehozza az ásvány ultramarin kék színét.

Forrás: Ondrej Prosicky / Shutterstock

Az állatok kék színe viszont nem a kémiai pigmentekből származik.

A pigmentkeverés vagy módosítás helyett a kék sok állatban a fény hullámhosszát megváltoztató struktúrák létrehozásával valósul meg.

A Morpho nemzetségéhez tartozó kékszárnyú lepkéknek bonyolult, rétegzett nanostruktúráik vannak a szárnypikkelyeiken, amelyek „manipulálják” a fényrétegeket, így bizonyos színek kioltják egymást, és csak a kéket verik vissza. A lepke  szárnyának pikkelyei oly módon hajlítják meg a fényt, hogy az egyetlen fényhullámhossz, amelyet visszaver, a kék. Ha a pikkelyek más alakúak volnának, a kék szín eltűnne.

A kék szajkónak élénk, ragyogó kék színű tollai vannak

Forrás: Fiona M. Donnelly

Hasonló történik a kék alapszínű madarak, mint például a kék szajkó (Cyanocitta cristata) tollaiban található struktúrákban, vagy a kék doktorhalfélék (Paracanthurus hepatus) pikkelyeiben, és a súlyosan mérgező kékgyűrűjű polipok (Hapalochlaena maculosa) feltűnően villogó gyűrűiben. A kék szajkó minden egyes tolla a fényt szóró, mikroszkopikus gyöngyökből áll oly módon elosztva, hogy a kék kivételével minden más fényhullámhosszt töröl.

A Nessaea obrinus lepke a ritka képességgel, hogy igazi kék pigmentet produkál

Forrás: https://commons.wikimedia.org/Notafly

Az emlősöknél még ritkábbak a kék árnyalatok, mint a madaraknál, a halaknál, a hüllőknél és a rovaroknál. Néhány bálnának és delfinnek kékes színű bőre van; a főemlősöknek, mint például az arany piszeorrú majmoknak (Rhinopithecus roxellana), vagy a mandrillnak (Mandrillus sphinx) kék alapszínű az arcuk valamint a fenekük is.

De ha sok munkába kerül a kék alapszín létrehozása, felmerül a kérdés, hogy mi az evolúciós oka a kék szín előállításának ? Mi lehet ennek az ösztönzője?

 

Evolúciós előnyök és stratégiák

A kék virágok evolúciójának – amint már láttuk – az lehet az egyik legfőbb hajtóoka, hogy a kék szín kiugrik a környezetéből és feltűnő a beporzó rovarok számára.

Egy olyan növény, amelynek a környezetétől eltérő színű virága van, unikális a beporzókat is magához vonzhat.

A beporzó méhek szín preferenciája ösztönözhette valószínűleg a ma látható virágszínek diverz tartományának a kialakulását, beleértve a kéket is.

A pompás paradicsommadár udvarlási tánca:

Ami az állatokat illeti, a szemkápráztató kék színek bármelyik csoportnál, a lepkéktől a békákig vagy a papagájokig bezárólag, egyaránt hasznosak  lehet abban, hogy a párzásnál felhívják magukra az ellentétes nemű fajtárs figyelmét, vagy pedig – mint a nyílméreg békáknál – elriasszák a ragadozókat.

Borítókép: a nyílméregbékák brilliáns kék testükkel riasztják el a predátorokat (Shutterstock)

 

Hírlevél feliratkozás
Ne maradjon le a feol.hu legfontosabb híreiről! Adja meg a nevét és az e-mail-címét, és mi naponta elküldjük Önnek a legfontosabb híreinket!