Mer enn 300 000 plantearter er blitt beskrevet på jorden. Selv fra skolen husker vi at hvis det ikke var for dette biologiske riket, så ville atmosfæren i sin nåværende form rett og slett ikke eksistere, klimaet ville være mye mindre behagelig, og matkjedene til forskjellige organismer rett og slett ikke kunne fylles.
Med andre ord, til en viss grad skylder vi alle våre eksistens til planter.
Plantefysiologi
På dagens jord okkuperer skog alene en tredjedel av landområdet, og knapt noen kan forestille seg planeten vår uten disse grønne områdene. Og hvorfor, faktisk, grønn? Kan du forestille deg en svart skog? Mørkeblått felt? Kanskje en lilla eng?
For mange astronomer er dette ikke bare morsomt, men en fullverdig jobb som inkluderer innsamling og analyse av en enorm mengde data. For å bare anta hvilken farge planter på andre planeter kan være, må du forstå veldig godt fysiologien til planter på jorden. La oss samarbeide for å utdype vår forståelse av plantelivet rundt solen vår for å forestille oss hva det kan være rundt andre stjerner.
Bare se på forskjellige livsformer. Trær, busker og busker, en rekke urter … Men de har alle noe til felles - de fotosynteser. Dette skyldes klorofyll, som er i stand til å absorbere kvanta av lys og konvertere denne energien til energien i kjemiske bindinger for å konvertere den uorganiske formen av karbon til organisk. Dette frigjør oksygen som et slags biprodukt.
Men det er ikke denne felles egenskapen til planter som fanger blikket. Først av alt legger vi merke til fargen deres. Hvorfor er de aller fleste planter på jorden grønne? Svaret ser ut til å være enkelt og åpenbart: fordi klorofyll, et pigment som er involvert i fotosyntesen, er grønt. Dette betyr at dette pigmentet tar opp et stykke blåfiolett og rød del av sollyset, men reflekterer nøyaktig den grønne delen av spekteret, som vi observerer.
Salgsfremmende video:
Men her er et problem som hundrevis av forskere slet med på en gang: hvorfor reflekterer planter det mest tilgjengelige lyset (grønt) for dem i stedet for å absorbere det?
Poenget er at konvertering av lysenergi til energien fra kjemiske bindinger ikke forekommer i hvert bestemt klorofyllmolekyl. Det forekommer i spesielle assosiasjoner av pigmenter og proteiner - de såkalte "reaksjonssentrene". Hundrevis av antenner er festet til hvert av disse reaksjonssentrene og er opptatt med å fange fotoner av lys. Men i selve reaksjonssenteret er det bare fotoner med rødt lys som kan brukes, fordi det er dem solen vår sender ut i størst mulig grad. Det er antall fotoner som spiller en avgjørende rolle.
Når det gjelder de blå fotonene, bærer de mer energi enn de røde. Når den blåfiolette delen av spekteret treffer klorofyllen i antennekomplekset, ser det ut til at denne fotonenergien vil avta på vei til reaksjonssenteret. Det grønne lysspekteret for de fleste planter er fortsatt vanskelig tilgjengelig. Men selv det grønne dukkertområdet har sine unntak. Tror ikke grønne syntetiserende organismer.
Ta noen brune alger, med eksemplet som det er lett å se at klorofyll ikke er det eneste pigmentet som er involvert i fotosyntesen. Vi husker at klorofyll, til stede i reaksjonssenteret, spiller en avgjørende rolle i fotosyntesen.
Så antenner som er egnet for et slikt reaksjonssenter, kan representeres ikke bare av klorofyll i seg selv, men også av andre pigmenter - hjelpestoffer. De fanger fotoner av et spekter som er utilgjengelig for klorofyll, og overfører denne energien til reaksjonssenteret.
Når det gjelder brune alger, som vokser på inntil hundre meters dyp, forstår du selv at solstrømmen vil svekkes når den overvinner vannsøylen. Følgelig trenger klorofyll ganske sterke antenner i form av fucoxanthins, som absorberer den blågrønne delen av solspekteret, som er den mest tilgjengelige på en slik dybde. Disse og andre pigmenter i karotenoidgruppen er nettopp det som gir brunalger sin karakteristiske brungule farge.
Vel, de fotosyntetiske organismer på planeten vår har et ganske bredt arsenal av pigmenter involvert i fotosyntesen. Hvordan kan vi bruke denne kunnskapen utenfor solsystemet?
Forskere sporer alle slags biosignaler fra andre planeter, fysiske og kjemiske tegn på prosessene som er iboende i det jordiske livet. Disse kan være biologisk syntetiserte atmosfæriske gasser som samme oksygen eller et spesielt spekter av lys reflektert fra planetens overflate, noe som indikerer tilstedeværelsen av spesielle fotosyntetiske pigmenter.
Astronomer kan ved å analysere lyset som reflekteres fra fjerne planeter etablere tilstedeværelsen av vann i flytende form på dem. Og siden det er vann og lyset fra en stjerne i nærheten, er det ingen hindring for løpet av fotosyntesen.
Akkurat som planter på jorden absorberer de røde og blåfiolette delene mens de reflekterer den grønne delen av spekteret, kan planter på andre planeter absorbere sitt eget spekter. Tross alt kan lys med nesten hvilken som helst bølgelengde føre til fotosyntesen - fra ultrafiolett til nærmeste infrarøde. Det hele avhenger av energien som forelderstjernen vil gi.
Så rundt førsteklasses varme stjerner som vil være blåere enn vår sol, vil fotosyntetiske organismer motta for mye lys, de fleste av dem vil bli tvunget til å reflektere. Og vi kan forestille oss hvordan hjelpepigmenter ikke bare kan felle en del av lyset utilgjengelig for hovedpigmentet, men også utføre en lysbeskyttende funksjon, som noe antocyanin gjør, og gir planten en blåaktig farge.
Men i galaksen vår er ikke slike lyse stjerner så vanlige. Mye mer vanlig er relativt små og kalde røde dverger eller stjerner i M-klasse. Unge stjerner av denne typen er ganske tøffe med planeter i nærheten, og spruter dem med sterke ultrafiolette blitz, noe som gjør det umulig for planter å eksistere på land. Men et scenario med deres eksistens under vann er mulig. Bare i dette tilfellet vil vi ikke kunne oppdage dem ved å bruke de tilgjengelige metodene.
Røde dverger skaper mer behagelige forhold for tilværelsen av fotosyntetiske organismer. Det er sant at de gir veldig lite synlig stråling til planetene rundt seg, noe som vil tvinge plantene til å absorbere så mye av lysenergien som er tilgjengelig for dem som mulig. Og hvilken farge absorberer mest fra det synlige spekteret? Det svarte. Og planter, akkurat som svarte klær blir oppvarmet i solen, vil også fange opp den maksimale mengden energi som er tilgjengelig for dem ved å donere et mørkt fotosyntetisk antrekk.
Kanskje vil den evolusjonsveien til planter utenfor solsystemet være den som de gjorde på jorden. Når alt kommer til alt, vil kolonisatorene i rommet ikke bare kunne bruke produktene fra fotosyntesen av fremmed flora, men også til å glede seg over vakre blomster. Kanskje fremtidige generasjoner vil være i stand til å glede sine kjære med buketter fra andre planeter.
Gitt det faktum at fotosyntesen på planeten vår er en veldig vellykket prosess, uten hvilken det var umulig å forestille seg livets eksistens i sin nåværende form, er det veldig sannsynlig at det vil skje utenfor solsystemet. Det er grunnen til at forskere er interessert i så tilsynelatende inkompatible ting som fysiologien til landplanter og søken etter liv på andre planeter.
Tverrfaglighet åpner for nye perspektiver for oss og lar oss løse problemer med enestående kompleksitet. Hvem vet, kanskje det er i krysset mellom astronomi og biologi som nye tilnærminger til jakten på utenomjordisk liv vil dukke opp.
