Domanda:
C'è un motivo per cui la vista umana e le piante utilizzano la stessa lunghezza d'onda della luce?
Rory M
2012-01-06 02:18:06 UTC
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L'intervallo accettato per le lunghezze d'onda della luce che l'occhio umano può rilevare è approssimativamente tra 400 nm e 700 nm. È una coincidenza che queste lunghezze d'onda siano identiche a quelle nell'intervallo Radiazione fotosinteticamente attiva (PAR) (la lunghezza d'onda della luce utilizzata per la normale fotosintesi)?

In alternativa c'è qualcosa di speciale sui fotoni con quei livelli di energia che sta portando alla stabilizzazione della selezione in più specie diverse come esseri umani e piante?

La specie umana (e presunti molti dei nostri antenati stretti) hanno una straordinaria capacità di rilevare le sfumature del verde e del rosso. c'è una teoria dietro a questo che dice che abbiamo sviluppato questa capacità per distinguere meglio i frutti maturi e quindi ottimizzare il foraggiamento. La maggior parte degli altri mammiferi infatti non ha la capacità di rilevare il colore. P.S. Non ho alcun riferimento diretto a questa teoria, ma molto probabilmente l'ho letto nel libro di testo di biologia di Campbell & Reece. D.S.
Quattro risposte:
#1
+101
Poshpaws
2012-01-06 17:42:01 UTC
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Bella domanda.

Se guardi la distribuzione dell'energia spettrale nella risposta accettata qui, vediamo che i fotoni con lunghezze d'onda inferiori a ~ 300 nm vengono assorbiti da specie come l'ozono. Molto oltre 750 radiazioni infrarosse sono in gran parte assorbite da specie come l'acqua e l'anidride carbonica. Pertanto, la stragrande maggioranza dei fotoni solari che raggiungono la superficie ha lunghezze d'onda che si trovano tra questi due estremi.

Pertanto, suggerirei che gli organismi di superficie si saranno adattati a utilizzare queste lunghezze d'onda della luce sia che vengano utilizzati nei fotorecettori o nella fotosintesi poiché queste sono le lunghezze d'onda disponibili; cioè, gli organismi si sono adattati a utilizzare queste lunghezze d'onda della luce, piuttosto che queste lunghezze d'onda essendo speciali di per sé (sebbene nel caso specifico della fotosintesi ci sia un punto debole dell'energia dei fotoni).

Ad esempio questo studio suggerisce che alcuni funghi potrebbero effettivamente essere in grado di utilizzare le radiazioni ionizzanti nel metabolismo. Ciò suggerisce che organismi ipotetici su un mondo immerso nelle radiazioni ionizzanti possono sviluppare meccanismi per utilizzare questa energia.

Per ulteriori letture, questa recensione di Dartnell nel 2011 discute i molteplici ruoli che le radiazioni ionizzanti cosmiche e planetarie possono aver giocato nell'origine della vita. http://online.liebertpub.com/doi/abs/10.1089/ast.2010.0528
Le piante ei nostri occhi si sono evoluti per utilizzare la lunghezza d'onda raggiungibile per avere una maggiore efficienza. Gli occhi e le piante intermedie evoluti devono aver utilizzato l'alta lunghezza d'onda quando non c'era ozono Se c'è una pianta che usa l'alta lunghezza d'onda, puoi farmi un esempio?
#2
+20
Gianpaolo R
2012-02-12 19:47:28 UTC
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La selezione a cui fai riferimento in più specie potrebbe essere dovuta a un vantaggio reciproco: se i frutti assorbono lunghezze d'onda visibili, possono essere individuati da altri animali e mangiati insieme ai semi. I semi possono quindi maturare all'interno dell'ospite e, una volta eliminati con le feci, far crescere una nuova pianta in un luogo diverso.

Questo non è valido solo per l'assorbimento della luce, ma anche per l'emissione di luce: per alcuni frutti , la maturazione provoca una luminescenza UV blu che può essere individuata da alcuni insetti.

Se assorbono la luce visibile, non la riflettono, il che li renderebbe più difficili da vedere.
Assorbono preferenzialmente uno o più colori, rendendo gli altri facili da vedere. Ad esempio, la clorofilla assorbe più luce blu e rossa, quindi vedi le foglie verdi.
#3
+8
MarcelineH
2014-06-22 13:41:36 UTC
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Una regola pratica nell'ottica è che la luce interagisce con materiali che hanno caratteristiche con dimensioni simili alla lunghezza d'onda della luce. Ad esempio, le onde radio con lunghezze d'onda grandi interagiscono con oggetti di grandi dimensioni come gli aeroplani, come nel caso dei radar, e lunghezze d'onda veramente piccole (raggi X & raggi gamma) interagiscono con oggetti molto piccoli come nuclei di atomi. Se si prende lo spettro visibile, la luce interagisce con materiali con dimensioni e / o energie simili come C-C, C = O ecc. Che costituiscono la maggior parte dei composti organici. Diamine, la luce con la lunghezza d'onda appropriata può anche interagire (o essere diffratta in questo caso) con un materiale organico che possiede molti gruppi C = O-OH distanziati di distanze simili alla lunghezza d'onda della luce che viene proiettata su di essa (a condizione che siano regolarmente distanziati e ce ne sono molti per produrre un risultato osservabile). Poiché tutti gli organismi sono a base di carbonio, C-C, C = O, C-O, C = _N ecc dominano i costituenti della materia vivente dalla retina dell'occhio umano ai composti fotosensibili nelle piante. Quindi dal punto di vista dell'interazione luce-materia tutti gli esseri viventi sono composti più o meno dagli stessi materiali e questo è il motivo per cui le piante usano la lunghezza d'onda simile che l'occhio umano può rilevare per i processi fotosintetici.

Fonte: solo la mia intuizione

Ciò ha molto senso e, in combinazione con la risposta "adattamento basato sulla disponibilità delle lunghezze d'onda", fornisce la risposta completa.
#4
+5
12345678910111213
2014-08-06 00:27:38 UTC
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Questa domanda è correlata alla domanda: perché alcune cose sono trasparenti e altre opache?

Per poter vedere qualcosa è necessario che sia opaco e che una luce sufficiente lo illumini.

I raggi UV e le lunghezze d'onda più corte non sono prevalenti come la luce visibile sulla terra. Il mondo sembrerebbe troppo scuro per vedere se usassimo UV e lunghezze d'onda più corte. Questo perché la nostra atmosfera assorbe la maggior parte della luce ad alta energia.

Gli infrarossi e le lunghezze d'onda della luce più lunghe passano attraverso molti oggetti che renderebbero difficile la visione. C'è meno luce qui che raggiunge la terra e ancor meno viene rifratta.

Pensa a quanto la nostra visione si basa sulla luce indiretta. Le frequenze a cui la maggior parte degli oggetti è opaca rende quelle frequenze utili per la visione a causa dell'accumulo di luce rifratta.

Perché molti oggetti sono opachi nello spettro visibile della luce? Lunghezze d'onda maggiori della luce hanno meno energia degli elettroni di valenza sulla maggior parte della materia. Lunghezze d'onda più corte hanno troppa energia, provocano reazioni chimiche, oltre a non essere molto diffuse sulla superficie terrestre.

Gli elettroni sono ciò che assorbono, quindi rimettono la luce e hanno soglie basate sulla loro chimica per ciò che possono assorbire. Nessun assorbimento = trasparente. Iniziano a verificarsi troppa energia e reazioni chimiche, che possono essere indesiderabili o desiderabili nella sintesi della vitamina D mediante luce UV.

Le piante estraggono energia per le reazioni chimiche da lunghezze d'onda più corte dell'infrarosso, che è troppo debole per guidare la fotosintesi e non così abbondante come la luce visibile. Ma assorbono anche lunghezze d'onda più lunghe delle frequenze ionizzanti, che non sono molto diffuse e di solito causano danni.

La luce visibile è lo spettro della luce che è abbastanza diffuso sulla terra da vedere, ma non è così energetico da danneggiare i sistemi biologici. Le qualità per le frequenze luminose ottimali in vista e la fotosintesi si sovrappongono perché hanno meccanismi simili per interagire con la luce. Qual è questo meccanismo? La chimica della vita basata sul carbonio.



Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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