Frage:
Gibt es einen Grund, warum menschliches Sehvermögen und Pflanzen dieselbe Lichtwellenlänge nutzen?
Rory M
2012-01-06 02:18:06 UTC
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Der akzeptierte Bereich für die Wellenlängen des Lichts, die das menschliche Auge erfassen kann, liegt ungefähr zwischen 400 nm und 700 nm. Ist es ein Zufall, dass diese Wellenlängen mit denen im Bereich Photosynthetically Active Radiation (PAR) (der Wellenlänge des Lichts, das für die normale Photosynthese verwendet wird) identisch sind?

Alternativ gibt es sie etwas Besonderes an Photonen mit solchen Energieniveaus, das zu einer Stabilisierung der Selektion bei mehreren Arten führt, die so unterschiedlich sind wie Menschen und Pflanzen?

Die menschliche Spezies (und vermutlich viele unserer nahen Vorfahren) hat eine außergewöhnliche Fähigkeit, Grün- und Rottöne zu erkennen. Es gibt eine Theorie hinter diesem Sprichwort, dass wir diese Fähigkeit entwickelt haben, reife Früchte besser zu unterscheiden und so die Nahrungssuche zu optimieren. Die meisten anderen Säugetiere haben tatsächlich nicht die Fähigkeit, Farbe zu erkennen. P.S. Ich habe keinen direkten Bezug zu dieser Theorie, aber ich habe sie höchstwahrscheinlich in Campbell & Reeces Biologielehrbuch gelesen. D.S.
Vier antworten:
#1
+101
Poshpaws
2012-01-06 17:42:01 UTC
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Gute Frage.

Wenn Sie sich die spektrale Energieverteilung in der akzeptierten Antwort hier ansehen, sehen Sie, dass Photonen mit Wellenlängen von weniger als ~ 300 nm von Spezies wie Ozon absorbiert werden. Weit über 750 Infrarotstrahlung wird weitgehend von Arten wie Wasser und Kohlendioxid absorbiert. Daher hat die überwiegende Mehrheit der Sonnenphotonen, die die Oberfläche erreichen, Wellenlängen, die zwischen diesen beiden Extremen liegen.

Daher würde ich vorschlagen, dass sich Oberflächenorganismen angepasst haben, um diese Wellenlängen des Lichts zu verwenden, unabhängig davon, ob sie in Photorezeptoren oder verwendet werden bei der Photosynthese, da dies die verfügbaren Wellenlängen sind; Das heißt, Organismen haben sich angepasst, um diese Wellenlängen des Lichts zu verwenden, anstatt dass diese Wellenlängen per se speziell sind (obwohl es im speziellen Fall der Photosynthese einen Photonenenergie-Sweetspot gibt).

Zum Beispiel diese Studie legt nahe, dass einige Pilze tatsächlich in der Lage sind, ionisierende Strahlung im Stoffwechsel zu nutzen. Dies legt nahe, dass hypothetische Organismen in einer Welt, die in ionisierende Strahlung getaucht ist, Mechanismen entwickeln können, um diese Energie zu nutzen.

Zur weiteren Lektüre werden in diesem Aufsatz von Dartnell aus dem Jahr 2011 mehrere Rollen erörtert, die kosmische und planetare ionisierende Strahlung möglicherweise für den Ursprung des Lebens gespielt haben. http://online.liebertpub.com/doi/abs/10.1089/ast.2010.0528
Pflanzen und unsere Augen sind so entwickelt, dass sie eine erreichbare Wellenlänge verwenden, um mehr Effizienz zu erzielen. Die entwickelten Zwischenaugen und Pflanzen müssen eine hohe Wellenlänge verwendet haben, wenn kein Ozon vorhanden war. Wenn es eine Pflanze gibt, die eine hohe Wellenlänge verwendet, können Sie mir ein Beispiel geben?
#2
+20
Gianpaolo R
2012-02-12 19:47:28 UTC
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Die Auswahl, die Sie bei mehreren Arten treffen, kann auf einen gegenseitigen Vorteil zurückzuführen sein. Wenn Früchte sichtbare Wellenlängen absorbieren, können sie von anderen Tieren entdeckt und zusammen mit den Samen gefressen werden. Samen können dann im Wirt reifen und, sobald sie mit dem Kot beseitigt sind, eine neue Pflanze an einem anderen Ort wachsen lassen.

Dies gilt nicht nur für die Lichtabsorption, sondern auch für die Lichtemission: für einige Früchte Die Reifung verursacht eine blau-UV-Lumineszenz, die von einigen Insekten entdeckt werden kann.

Wenn sie sichtbares Licht absorbieren, reflektieren sie es nicht, wodurch sie schwerer zu sehen wären.
Sie absorbieren vorzugsweise eine oder mehrere Farben, so dass die anderen leicht zu sehen sind. Zum Beispiel absorbiert Chlorophyl mehr blaues und rotes Licht, sodass Sie Blätter als grün sehen.
#3
+8
MarcelineH
2014-06-22 13:41:36 UTC
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Als Faustregel in der Optik gilt, dass Licht mit Materialien interagiert, deren Merkmale Merkmale aufweisen, die der Wellenlänge des Lichts ähnlich sind. Zum Beispiel interagieren Radiowellen mit großen Wellenlängen mit großen Objekten wie Flugzeugen, wie im Fall von Radaren, und wirklich kleine Wellenlängen (Röntgenstrahlen & Gammastrahlen) interagieren mit wirklich kleinen Objekten wie Atomkernen. Wenn Sie das sichtbare Spektrum aufnehmen, interagiert Licht mit Materialien mit ähnlichen Abmessungen und / oder Energien wie C-C, C = O usw., die die meisten organischen Verbindungen ausmachen. Heck, Licht mit der geeigneten Wellenlänge kann sogar mit einem organischen Material interagieren (oder in diesem Fall gebeugt werden), das viele C = O-OH-Gruppen besitzt, die mit Abständen angeordnet sind, die der Wellenlänge des darauf strahlenden Lichts ähnlich sind (vorausgesetzt, sie sind regelmäßig beabstandet und es gibt viele von ihnen, um ein beobachtbares Ergebnis zu erzielen). Da alle Organismen auf Kohlenstoff basieren, dominieren C-C, C = O, C-O, C = _N usw. die Bestandteile der lebenden Materie von der Netzhaut des menschlichen Auges bis zu den lichtempfindlichen Verbindungen in Pflanzen. Aus der Perspektive der Wechselwirkung zwischen Licht und Materie bestehen alle Lebewesen aus mehr oder weniger gleichen Materialien. Dies ist der Grund, warum Pflanzen die ähnliche Wellenlänge verwenden, die das menschliche Auge für Photosyntheseprozesse erfassen kann.

Quelle: nur meine Intuition

Dies ist sehr sinnvoll und liefert in Kombination mit der Antwort "Anpassung basierend auf der Verfügbarkeit von Wellenlängen" die vollständige Antwort.
#4
+5
12345678910111213
2014-08-06 00:27:38 UTC
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Diese Frage bezieht sich auf die Frage: Warum sind einige Dinge transparent und andere undurchsichtig?

Um etwas sehen zu können, muss es undurchsichtig sein und von ausreichend Licht beleuchtet werden.

UV und kürzere Wellenlängen sind nicht so verbreitet wie sichtbares Licht auf der Erde. Die Welt würde zu dunkel erscheinen, um zu sehen, ob wir UV und kürzere Wellenlängen verwenden. Dies liegt daran, dass unsere Atmosphäre das meiste energiereiche Licht absorbiert.

Infrarot und längere Wellenlängen des Lichts passieren viele Objekte, die das Sehen erschweren würden. Hier erreicht weniger Licht die Erde und wird noch weniger gebrochen.

Überlegen Sie, wie sehr unsere Vision auf indirektem Licht beruht. Die Frequenzen, bei denen die meisten Objekte undurchsichtig sind, machen diese Frequenzen aufgrund der Akkumulation von gebrochenem Licht für das Sehen nützlich.

Warum sind viele Objekte im sichtbaren Lichtspektrum undurchsichtig? Längere Wellenlängen des Lichts haben in den meisten Fällen weniger Energie als die Valenzelektronen. Kürzere Wellenlängen haben zu viel Energie, sie verursachen chemische Reaktionen und sind auf der Erdoberfläche nicht sehr verbreitet.

Elektronen absorbieren und senden Licht und haben Schwellenwerte, die auf ihrer Chemie für das basieren, was sie absorbieren können. Keine Absorption = transparent. Es treten zu viel Energie und chemische Reaktionen auf, was bei der Synthese von Vitamin D durch UV-Licht unerwünscht oder wünschenswert sein kann.

Pflanzen extrahieren Energie für chemische Reaktionen aus Wellenlängen, die kürzer als Infrarot sind, was zu schwach ist, um die Photosynthese voranzutreiben, und nicht so häufig wie sichtbares Licht. Absorbieren Sie aber auch Wellenlängen, die länger sind als die ionisierenden Frequenzen, die nicht sehr häufig sind und normalerweise Schäden verursachen.

Sichtbares Licht ist das Lichtspektrum, das auf der Erde weit genug verbreitet ist, um zu sehen, aber nicht so energisch ist, dass es biologische Systeme schädigen würde. Die Eigenschaften für optimale Lichtfrequenzen in Sicht und Photosynthese überschneiden sich, da sie ähnliche Mechanismen für die Wechselwirkung mit Licht aufweisen. Was ist dieser Mechanismus? Die Chemie des kohlenstoffbasierten Lebens.



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