Εξήγηση: Πώς τα φυτά διαχέουν το υπερβολικό ηλιακό φως ως θερμότητα - Αύγουστος 2022

Για πρώτη φορά, ερευνητές στο MIT, το Πανεπιστήμιο της Παβίας και το Πανεπιστήμιο της Βερόνα παρατήρησαν άμεσα έναν από τους πιθανούς μηχανισμούς μέσω των οποίων τα φυτά διαχέουν το επιπλέον ηλιακό φως.

Φωτοσύνθεση στα φυτά, φωτοσύνθεση φυτών, φυτό με έξτρα ελαφριά θερμότητα, εξήγησεΠροηγούμενη έρευνα έχει δείξει πώς τα φυτά προσαρμόζονται γρήγορα στις αλλαγές στην ένταση του ηλιακού φωτός. Ακόμη και σε πολύ ηλιόλουστες συνθήκες, μόνο το 30 τοις εκατό του διαθέσιμου ηλιακού φωτός μετατρέπεται σε ζάχαρη και το υπόλοιπο απελευθερώνεται ως θερμότητα. (φωτογραφία αρχείου)

Η φωτοσύνθεση είναι μια διαδικασία διατήρησης της ζωής μέσω της οποίας τα φυτά αποθηκεύουν την ηλιακή ενέργεια ως μόρια σακχάρου. Ωστόσο, εάν το ηλιακό φως είναι υπερβολικό, μπορεί να οδηγήσει σε αφυδάτωση και καταστροφή των φύλλων. Για να αποφευχθεί μια τέτοια ζημιά, τα φυτά διαχέουν επιπλέον φως ως θερμότητα. Ενώ αυτό ήταν γνωστό, υπήρξε μια συζήτηση τις τελευταίες δεκαετίες σχετικά με το πώς τα φυτά το κάνουν πραγματικά.




jay leno καθαρή αξία 2017

Τώρα, για πρώτη φορά, ερευνητές στο MIT, το Πανεπιστήμιο της Παβίας και το Πανεπιστήμιο της Βερόνα παρατήρησαν άμεσα έναν από τους πιθανούς μηχανισμούς μέσω των οποίων τα φυτά διαχέουν το επιπλέον ηλιακό φως.

Δημοσιεύτηκε την Τρίτη στο Nature Communications, ένα περιοδικό με κριτές, η νέα έρευνα μπόρεσε να προσδιορίσει –χρησιμοποιώντας έναν εξαιρετικά ευαίσθητο τύπο φασματοσκοπίας– ότι η περίσσεια ενέργειας μεταφέρεται από τη χρωστική ουσία χλωροφύλλη, η οποία δίνει στα φύλλα το πράσινο χρώμα τους, σε άλλες χρωστικές ουσίες που ονομάζονται καροτενοειδή. Στη συνέχεια, τα καροτενοειδή απελευθερώνουν την ενέργεια ως θερμότητα.





Κατά τη διάρκεια της φωτοσύνθεσης, τα σύμπλοκα συλλογής φωτός παίζουν δύο φαινομενικά αντιφατικούς ρόλους. Απορροφούν ενέργεια για να οδηγήσουν τη διάσπαση του νερού και τη φωτοσύνθεση, αλλά ταυτόχρονα, όταν υπάρχει υπερβολική ενέργεια, πρέπει επίσης να μπορούν να απαλλαγούν από αυτήν, είπε η Gabriela Schlau-Cohen, η Thomas D. and Virginia W. Cabot Επαγγελματική Ανάπτυξη Επίκουρος Καθηγητής Χημείας στο MIT.

Το Express Explained είναι τώρα στο Telegram. Κάντε κλικ εδώ για να εγγραφείτε στο κανάλι μας (@ieexplained) και μείνετε ενημερωμένοι με τα πιο πρόσφατα



Προηγούμενη έρευνα έχει δείξει πώς τα φυτά προσαρμόζονται γρήγορα στις αλλαγές στην ένταση του ηλιακού φωτός. Ακόμη και σε πολύ ηλιόλουστες συνθήκες, μόνο το 30 τοις εκατό του διαθέσιμου ηλιακού φωτός μετατρέπεται σε ζάχαρη και το υπόλοιπο απελευθερώνεται ως θερμότητα. Η περίσσεια ενέργειας, εάν δεν απελευθερωθεί, οδηγεί στη δημιουργία ελεύθερων ριζών που μπορούν να βλάψουν τις πρωτεΐνες και άλλα σημαντικά κυτταρικά μόρια.



Μέχρι στιγμής, ήταν δύσκολο να παρατηρηθεί το φαινόμενο της διάχυσης θερμότητας, δεδομένου ότι συμβαίνει σε πολύ γρήγορη χρονική κλίμακα, σε femtoseconds ή τετράδα του δευτερολέπτου. Επίσης, η μεταφορά ενέργειας λαμβάνει χώρα σε ένα ευρύ φάσμα ενεργειακών επιπέδων.


alice eklund θάλαμο

Στη συνέχεια, το 2017, οι ερευνητές του MIT ανέπτυξαν μια τροποποίηση σε μια φασματοσκοπική τεχνική femtosecond, η οποία τους επέτρεψε να παρατηρούν σε ένα ευρύτερο φάσμα ενεργειακών επιπέδων – που εκτείνονται από το κόκκινο φως έως το μπλε φως. Χρησιμοποιώντας τη νέα τεχνική, οι ερευνητές μπορούσαν να παρατηρήσουν ότι οι χλωροφύλλες απορροφούν το κόκκινο φως και τα καροτενοειδή απορροφούν το μπλε και το πράσινο φως, με αποτέλεσμα να είναι σε θέση να παρακολουθούν τη μεταφορά ενέργειας.

Ο Schlau-Cohen εξήγησε, Διευρύνοντας το φασματικό εύρος ζώνης, θα μπορούσαμε να δούμε τη σύνδεση μεταξύ του μπλε και του κόκκινου εύρους, επιτρέποντάς μας να χαρτογραφήσουμε τις αλλαγές στο επίπεδο ενέργειας. Μπορείτε να δείτε την ενέργεια να κινείται από τη μια διεγερμένη κατάσταση στην άλλη.



Αφού τα καροτενοειδή δέχονται την περίσσεια ενέργειας, το μεγαλύτερο μέρος της απελευθερώνεται ως θερμότητα, αποτρέποντας έτσι τη βλάβη στα κύτταρα.