¿Qué entorno haría que las hojas fueran de color azul claro?

¿Qué efectos ambientales (si los hay) harían que el azul fuera un color que una planta elegiría como una ventaja evolutiva?

Bonificación: estoy buscando plantas de color azul claro como preferencia.

EDITAR: Gracias por todas las respuestas sobre cómo las plantas son capaces de verse azules usando ficocianina o variantes de clorofila, pero estoy buscando por qué una planta podría elegir este camino evolutivo.

Mire este video sobre por qué las hojas son realmente verdes , ya que muestra que la razón por la cual las hojas son verdes es en su mayoría desconocida. Entonces, supongo que cualquier buena razón cubrirá su solicitud. Tal vez el sol en tu mundo haga que otras plantas de ondas de luz puedan beneficiarse más con hojas azules.
Esta pregunta es en realidad sobre el medio ambiente. Reformulado podría ser "¿Cuáles serían las características de un entorno donde el azul fuera un mejor color que el verde para las plantas?"
Mire el sol... parece rojo/naranja a nuestros ojos debido a la interferencia de la atmósfera (el sol en realidad es blanco). Para responder a su pregunta, si la atmósfera alrededor del planeta en cuestión hizo que apareciera el sol de ese mundo más amarillo, la evolución seleccionaría un color de hoja más cercano al azul claro.
cita: ''por qué una planta podría elegir este camino evolutivo'' no, las especies nunca eligen cómo van a evolucionar. En su caso, algo está favoreciendo a las plantas con hojas azules y esta ventaja hace que estas plantas tengan más probabilidades de sobrevivir que las plantas verdes. Tal vez muchos herbívoros no pueden ver el color azul, o lo ven gris, por lo que no lo asocian con una fuente de alimento. No estoy seguro de que este ejemplo ayude a su planta a dominar el mundo, pero solo quería aclararlo.
Ahora he ampliado mi respuesta para identificar las propiedades ambientales que podrían hacer que domine la fotosíntesis basada en ficocianina.
FWIW, el verde no es un color eficiente para que las hojas estén en la Tierra. El rojo es técnicamente el color más eficiente. Pero la evolución no funciona así: no es un "ingeniero" o un "diseñador" capaz de diseñar mecanismos eficientes. La evolución funciona simplemente encontrando una solución lo suficientemente buena y si otra especie termina con una solución lo suficientemente buena, entonces su especie se extinguirá. La razón por la que las hojas rojas no dominan es que la ventaja obtenida no fue suficiente para compensar otras ventajas competitivas. En otras palabras, fue solo un accidente.
Si la estrella de origen no emitió muchos fotones azulados, las plantas pueden optar por no absorberlos en favor de otros fotones de mayor concentración que reflejan la luz azul.

Respuestas (8)

Las plantas serían azules si su fotosíntesis se basara en ficocianina en lugar de clorofila. Dado que hay organismos en la tierra que usan esto, no es del todo inverosímil que también pueda ser utilizado por plantas superiores en un mundo alternativo.

Entonces, ¿qué efectos ambientales podrían causar que la ficocianina en lugar de la clorofila sea la sustancia de fotosíntesis dominante?

En cuanto a la fórmula química, la ficocianina solo se compone de carbono, oxígeno, nitrógeno e hidrógeno, sustancias que se encuentran en casi todos los materiales orgánicos. Por otro lado, la clorofila contiene un ion de magnesio. Entonces, una de las razones por las que la fotosíntesis de las plantas se basa en la ficocianina podría ser si el mundo no tiene o tiene muy poco magnesio disponible.

Otra posibilidad, que ya se mencionó en otras respuestas, es si la estrella central tiene su máximo en la parte roja del espectro (por ejemplo, una enana roja; de alguna manera, en todas mis respuestas, parece que termino encontrando que necesitas una enana roja :-)), por lo que la absorción azul no sería muy ventajosa. Lo mismo puede ser cierto si la atmósfera tiene una fuerte absorción de luz azul, por lo que no llega gran parte de la luz azul de la estrella a la superficie.

Otro punto mencionado en el artículo de Wikipedia es la resistencia al calor de la ficocianina. Entonces, si su mundo está muy caliente, eso también podría ser un factor para el dominio de la ficocianina.

Por supuesto, si hay muy poca luz azul disponible, incluso los pigmentos "azules" simplemente se verán oscuros en lugar de azules. (Y eso suponiendo una visión de color humana normal; los seres adaptados a ese entorno pueden tener curvas de respuesta visual muy diferentes a las nuestras, pero ese es probablemente un tema para otra pregunta).
+1 por explorar no solo la sustancia química, sino también cómo podría ser un mundo para fomentar que dicha sustancia química sea popular.

La clorofila dentro de las plantas tendría que adaptarse para absorber el espectro verde en lugar del azul, en la tierra, las plantas absorben el espectro azul y rojo y rechazan el verde. Esto hace que se vean de color verde.

Si la clorofila cambiara de alguna manera, o las plantas usaran una molécula o técnica diferente para convertir la luz solar en energía utilizable, entonces los colores que aparecen cambiarán.

Mucho más profundidad y explicación (mucho mejor que mi intento de mala calidad) se da aquí:

http://www.livescience.com/1398-early-earth-purple-study-suggests.html

La vida más antigua en la Tierra podría haber sido tan púrpura como lo es hoy en día, afirma un científico.

Los microbios antiguos podrían haber usado una molécula distinta a la clorofila para aprovechar los rayos del sol, una que le dio a los organismos un tono violeta.

La clorofila, el principal pigmento fotosintético de las plantas, absorbe principalmente las longitudes de onda azules y rojas del Sol y refleja las verdes, y es esta luz reflejada la que le da a las plantas su color frondoso. Este hecho desconcierta a algunos biólogos porque el sol transmite la mayor parte de su energía en la parte verde del espectro visible.

Editar: la respuesta de Celtschk ofrece la alternativa de la vida real de la ficocianina a la clorofila. Esto le da un ligero, pero visible tinte azul verdoso a las cianobacterias (algas azul verdosas) en las que se encuentra.

Cianobacterias: tinte azul, procedente de Wiki Commons

Esto se publicó antes de que se aclarara que la Pregunta se refería al medio ambiente. Entonces, realmente, esta no es una respuesta ahora.
Sin embargo, sigue siendo información útil para enmarcar las otras respuestas ahora que se ha aclarado la pregunta.

El azul sería en realidad un mejor color para las plantas terrestres que el verde, si hubiera un pigmento fotosintético de ese color que se acercara al de la clorofila en eficiencia, ya que la salida de luz máxima del sol está en la parte verde del espectro, y un pigmento azul no reflejaría tanto como lo haría un pigmento verde.

Además, si el sol que orbita el planeta propuesto fuera más rojo, un pigmento fotosintético azul sería aún más útil, ya que las estrellas más rojas emiten menos luz azul que nuestro propio sol.

Hay varios pigmentos fotosintéticos diferentes que han evolucionado en la Tierra, algunos rojos, algunos verdes y uno púrpura. No todos estos pigmentos/proteínas producen oxígeno como subproducto fotosintético, algunos producen sulfuro de hidrógeno (H 2 S)

No hay ninguna razón por la que no se produzca un pigmento fotosintético azul; sin embargo, es más probable que sea un azul oscuro o un azul medio que un azul claro, ya que los colores más oscuros absorben más energía. Sin embargo, el morado al menos tiene la ventaja de que ya se ha hecho.

@NeilSlater, quise decir rendimiento máximo. He editado mi respuesta en ese sentido.

Tener menos luz azul disponible se ha mencionado en varias respuestas aquí. Si bien eso puede conducir a plantas que absorben otros colores y reflejan el azul, no necesariamente parecerán azules a la vista, ya que hay muy poco azul en el medio ambiente. Esto podría hacer que parezcan negros o, en el mejor de los casos, azul oscuro, mientras que la pregunta es azul claro.

Alternativas a la clorofila

Muy pocos químicos fotosintéticos han sido descubiertos por organismos en la Tierra. Esto sugiere que los colores que vemos se deben más a la sustancia química que se encontró primero que a la selección natural del mejor color entre una gran cantidad de pigmentos. Incluso en un entorno idéntico al de la Tierra, pueden surgir diferentes colores por casualidad.

Color adicional más allá de la fotosíntesis

Un entorno que favorezca activamente el azul claro puede no ser uno que fuerce un cambio de la clorofila, sino simplemente uno que exige que las hojas tengan otras fuentes de color además de los pigmentos fotosintéticos. Esto es probable ya que la pregunta especifica azul claro , lo que significa que no solo refleja la luz azul sino que también refleja una proporción de todos los demás colores (solo reflejar la luz azul conduciría a un azul medio).

Un entorno puede fomentar otros pigmentos además del pigmento fotosintético. Si estos otros pigmentos son más reflectantes que el pigmento fotosintético y están presentes en mayor concentración, entonces su color puede dominar. Por ejemplo, en un planeta con una fuerte radiación, las plantas pueden necesitar pigmentos que reflejen la mayor parte de la luz para evitar daños, utilizando solo la poca luz que pasa a través de estos pigmentos protectores para realizar la fotosíntesis. Esto le daría a las hojas un color pálido debido a que reflejan la mayor parte de la luz, y el pigmento o pigmentos en particular usados ​​para hacer esto pueden resultar en un color azul pálido. Un pico en la parte azul del espectro de la luz entrante proporcionaría una presión selectiva para producir más pigmentos que reflejen más luz azul, para brindar la mayor protección allí. El resultado serían hojas de color azul pálido.

Otros métodos de extracción de energía de la luz

La fotosíntesis es utilizada por las plantas en la Tierra para extraer energía de la luz utilizando medios químicos. En otro planeta, esto podría no ser práctico, o simplemente podría no evolucionar. En ese caso, las plantas pueden evolucionar que usan medios físicos en lugar de químicos, tal vez usando la luz para inducir una diferencia de temperatura a lo largo del tronco que luego puede usarse para impulsar la corriente eléctrica para impulsar reacciones químicas (más o menos lo contrario del proceso que ocurre en el células nerviosas de animales).

Estas plantas pueden tener un tronco muy largo y oscuro para absorber la mayor cantidad de luz posible, y luego ramificarse en la parte superior en un dosel de hojas de colores muy claros para reflejar la mayor cantidad de luz posible. Esto, combinado con raíces que buscan tierra más cálida debajo, produciría un gradiente de temperatura suficiente para al menos complementar sus requisitos de energía durante partes del año y posiblemente proporcionar toda su energía.

La razón por la que la mayoría de las plantas son verdes en la Tierra es porque sus hojas contienen una gran cantidad de una sustancia química llamada clorofila que se utiliza en la fotosíntesis (creación de energía y oxígeno a partir de la luz solar).

Muchos científicos creen que la clorofila es verde porque absorbe las áreas rojas y azules del espectro y refleja las regiones verdes. Si su sol produce menos luz azul, es probable que sus plantas evolucionen para alimentarse de las partes roja/verde del espectro. El resultado sería que la luz azul se refleja para que la veamos.

Otra alternativa es renunciar por completo a la fotosíntesis, después de todo, en un mundo extraño, las plantas pueden comportarse de manera muy diferente. ¿Tal vez toman nitrógeno directamente de la atmósfera usando un químico de color azul en su lugar?

Sí, querrías un sol que produjera muy poca luz azul o una atmósfera que la absorbiera.
No estoy de acuerdo con "si su sol produjera menos luz azul, entonces es probable que sus plantas evolucionen para alimentarse de las partes roja/verde del espectro". La intensidad de la luz de nuestro sol es en realidad mayor en la frecuencia verde (vea este gráfico ), sin embargo, ese es el color que las plantas verdes absorben peor (lo reflejan más), por lo que realmente no puede asumir que la evolución adaptará el color a la la salida del sol; en cambio, el color solo tiene que ver con los químicos que la evolución encuentra para convertir la luz en energía celular.

Si la atmósfera absorbe preferencialmente la luz azul (debido a algunos gases presentes), entonces no habría ninguna ventaja para que las hojas la absorbieran por sí mismas y, al tratar de recolectar de manera eficiente la radiación que les llega, es posible que terminen reflejando la luz azul.

Del mismo modo, si el sol no emitiera mucha luz azul (por ejemplo, una estrella gigante roja), podría obtener un resultado similar.

Necesitas que la luz que llega a la planta tenga las características que hacen del azul el color más eficiente para absorber la luz y aprovecharla.

Alternativamente, si algo en el medio ambiente hizo que las técnicas que usan las plantas aquí en la tierra no fueran viables (por ejemplo, un químico que daña la clorofila presente en el aire), entonces las técnicas alternativas tendrían que evolucionar, y podrían resultar en hojas azules.

La razón principal por la que las plantas son verdes es porque logra un equilibrio entre no tener suficiente energía para la fotosíntesis y desnaturalizar sus propias enzimas al tener demasiado calor. Para que haya un cambio en los colores que se reflejan, parte de esta ecuación debería cambiar, probablemente el calor. Si el mundo fuera más frío o, por alguna razón, las plantas fueran mucho más eficientes para disipar el calor, esta ecuación cambiaría, ya que podrían manejar más calor. Tendría que haber condiciones muy específicas en el lugar o bien podrían ser negras en lugar de azules, y obviamente estas plantas tendrían que poder sobrevivir a temperaturas frías.

He agregado esto como un wiki de la comunidad porque no tengo el conocimiento para respaldar esta respuesta. Usando esta publicación en biology.se como mi punto de partida.
Solo iba a pedirte que lo respaldaras, no es algo que haya escuchado antes.
Desde aquí : Hay dos factores en juego aquí. El primero es el equilibrio entre cuánta energía puede recolectar una planta y cuánta puede usar. No es un problema de demasiado calor, sino de demasiados electrones. Si se tratara de calor, varias flores seleccionadas por su pigmentación negra tendrían los pétalos cocidos. ;) Creo que la respuesta es incorrecta.

Una planta puede usar azul de metileno y uno de los muchos químicos azules para protegerse de un estrés ambiental, químico, físico o biológico.

Hay muchos pigmentos y metales oxidados que son azules. En las profundidades del océano, solo existe luz azul que puede tener un efecto en la fotosíntesis, y lo mismo puede ser cierto en los planetas donde las longitudes de onda útiles hacen que se refleje el azul.

Si existe una radiación muy fuerte en el planeta y la planta desarrolla una protección particular a los rayos UV/X de un cuerpo astronómico cercano o algo así, cierta química de filtrado de luz puede hacer que la planta refleje azul.

Si por alguna razón los animales perciben de manera diferente debido a una forma de vida animal basada en cobre, una planta puede ser azul para usar su simbiosis/animales comensales de la misma manera que las flores azules. El azul es uno de los colores de flores más comunes debido a la visión de los insectos.

Hay muchos oxidados y pigmentos azules y estructuras de refracción en la queratina y similares, la sangre de cangrejo es azul y las plantas pueden ser azules a través de muchas reacciones químicas, no sé química lo suficientemente bien como para enumerar algunos, si pudiera encontrar una lista de azul reacciones químicas y mejor aún de óxidos azules, entonces lo encontraría.