Dar mokykloje visiems mums biologijos mokytoja išaiškino, kad augalai žali, nes jų ląstelėse yra chloroplastų, o šiuose - pigmento chlorofilo, kuris ir yra žalias. Bet kodėl chlorofilas žalias? Ir kodėl augalų žalumas tokių skirtingų atspalvių? Iki šiol mokslininkai vis dar ieško atsakymo pasitelkę tyrimams naujausias technologijas.

Chloroplastų atsiradimas dar nevisiškai aiškus. Viena iš įdomesnių versijų yra simbiozinė hipotezė. Manoma, kad ciano bakterijos pateko į eukariotinę ląstelę ir per laiką tarp jų nusistovėjusi simbiozė lėmė chloroplastų, kartu ir augalinių ląstelių, atsiradimą. D. Arnonas 1955-aisiais įrodė, kad chloroplastai yra lyg savarankiška fotosintezės laboratorija, nes funkcionuoja net išskirti iš ląstelių.

Chloroplastų skaičius įvairaus tipo ląstelėse yra skirtingas ir nepastovus: didėjant ląstelei, chloroplastai dauginasi ir jų daugėja. Vienoje ląstelėje jų gali būti nuo 20 iki 100. Kintant apšvietimui, chloroplastai savarankiškai juda apie 0,12µm/s greičiu, taip keičia vietą ir padėtį ląstelėje. Kai šviesa silpna, jie pasisuka taip, kad šviesos spinduliai kristų į jų plokštumą. Jei šviesa ryški, chloroplastai pasislenka prie šoninių ląstelės sienelių ir spinduliams atgręžia briauną. Taip jie apsisaugo nuo suirimo ir prisitaiko produktyviai naudoti saulės energiją. Chloroplastų yra įvairiose augalų organų ir audinių ląstelėse, tačiau svarbiausias fotosintezės organas yra lapas.

Chlorofilas (gr. chloros - žalias, phyllon - lapas) - žaliasis pigmentas, šviesos energijos receptorius fotosintezėje. Chlorofilo struktūros centre yra magnio atomas, sąveikaujantis su azoto atomais. Aukštesniųjų augalų chloroplastuose yra du žalieji pigmentai: chlorofilas a (melsvai žalias) ir chlorofilas b (gelsvai žalias). Svarbesnis chlorofilas a, nes jį turi visi žalieji augalai ir be jo iš viso nevyksta fotosintezė. Chlorofilo a yra visuose eukariotuose. Chlorofilas b - tai pigmentas, kuris praplečia fotosintezėje naudojamos šviesos ribas. Geriausias chlorofilo a ir chlorofilo b santykis lapuose yra 3:1, tuomet geriausiai vyksta fotosintezė ir didėja augalo produktyvumas. Chlorofilų kiekis augale nedidelis, sudaro mažiau kaip 1 proc. sausosios lapų masės.

Kodėl chlorofilas žalias?

Chlorofilas - grupė žalių, magnio turinčių augalų pigmentų, esančių lapų ląstelių chloroplastų dariniuose. Chlorofilas a ir chlorofilas b sugeria raudoną ir mėlyną šviesą, kurios energija per tarpines grandis panaudojama angliavandenių gamybai. Chlorofilas prastai sugeria žalio spektro šviesą, todėl augalų lapai atrodo žali. Du pagrindiniai chlorofilo sugerties spektrai yra raudonos ir mėlynos šviesos dalyse, atitinkamai nuo 625 iki 675 nm ir nuo 425 iki 475 nm. Taip pat papildomi sugerties spektrai UV (300-400 nm) ir tolima raudona šviesa (700-800 nm). Augalų žalumas priklauso nuo absorbuotų mėlynų ir raudonų spindulių mišinio. Akis mato šių spindulių sumą - žalią spalvą (bangos ilgis apie 550 nm).

Chlorofilų biosintezė sparčiausiai vyksta esant raudonos srities spinduliuotei, tačiau šviesos spektrinė sudėtis šį procesą veikia ne taip smarkiai, kaip šviesos srauto intensyvumas. Didinant šviesos intensyvumą, chlorofilų gamyba spartėja, tačiau esant per dideliam intensyvumui, galima matyti ir atvirkštinę reakciją. Bet kodėl augalų pasaulyje vyrauja žali augalai - atsakymas dar nesurastas.

Ar augalams reikia žalios šviesos?

Nors žalios 550 nm spektro dalies šviesa absorbuojama menkai, tačiau yra žinoma, kad žalia šviesa gali prasiskverbti pro lapiją labiau negu kitų spalvų šviesa, todėl ji efektyviau išnaudojama fotosintezei, nes skatina vystymąsi. Žalia šviesa skatina augalą kaupti biomasę. Tokia šviesa pagerina lapų spalvą, nes turi įtakos chlorofilų ir karotenoidų sintezei.

Mėlynai žalia šviesa (505 nm), būdama žaliai šviesai artimo bangos ilgio, veikia angliavandenių ir nitratų metabolizmą ir šiek tiek pagerina augimą ir vystymąsi. Mokslininkai tęsia žalios šviesos ir jos įtakos augalams tyrimus.

Aistė BAGDONAVIČIENĖ

Mano ūkis, 2014/07