Eine fremdere Welt: Flora

In dem (relativ neuen) Star Trek -Film Into Darkness sehen wir Dr. Bones und Captain Kirk in einer Welt, die hauptsächlich aus roten Pflanzen besteht. Offensichtlich sind dies nur Augenweiden ohne wirkliche Grundlage dahinter, aber ich würde gerne weiter gehen.

Welche Bedingungen wären notwendig, um Pflanzen in roter Farbe zu haben? Blau?

Einige Faktoren, von denen ich denke, dass sie bei der Entscheidung über die Farbe meiner Pflanzen sehr wichtig sind:

  1. Sonnenlicht – Es gibt einen Grund, warum unsere Pflanzen hier auf der Erde die meisten warmen Farben effizienter aufnehmen als grünes Licht. Die Farbe unserer Sonne ist gelb. Würde eine grüne oder blaue Sonne die Farbe beeinflussen, die die Pflanzen aufnehmen?

  2. Bodeninhalt – ein verschobener Bodeninhalt kann die Farbe einer Pflanze beeinflussen. Ein gängiges Beispiel hier auf der Erde sind Flamingos. Offensichtlich keine Pflanzen, aber die Art und Weise, wie sie ihre Farbe ändern, wenn sie große Mengen Garnelen essen, ist ein gutes Beispiel.

Alle anderen Ideen können gerne angesprochen werden!

Pflanzen auf der Erde nehmen tatsächlich nicht an der Spitze des Spektrums teil. Sie absorbieren violettes Licht, während es das Gegenteil tun würde, wenn es die meiste Energie wollte. Einige Wissenschaftler glauben, dass sie sich aufgrund einer großen Menge an violettem Laub auf diese Weise angepasst haben. livescience.com/1398-early-earth-purple-study-suggests.html
Laut meiner Hochschulausbildung ist die Sonne eigentlich grün. ;)
Eine andere zu berücksichtigende Sache ist, dass einige Pflanzen und Bakterien in Wellenlängen fluoreszieren, die wir nicht sehen können (nahes IR). Die „Farbe“, in der etwas erscheint, hängt davon ab, was Sie wahrnehmen können. Es gibt Beschichtungen, die unsichtbare (für Menschen) UV-Wellenlängen in blaue Wellenlängen verschieben, um ein "weißer als weißes" Aussehen zu erzielen. Sie können sich auch mit Dünnfilminterferenzen befassen , die einige interessante Effekte haben können. Wenn Sie wirklich fremd werden wollen, müssen Sie über Pigmente hinausdenken, die Licht reflektieren, denke ich.
Außerirdische Pflanzen mit roten Blättern?? Außerirdischer? Ich denke nicht .

Antworten (5)

Die Farbe von Pflanzen – oder jeder anderen solarbetriebenen autotrophen Lebensform, die mit dem Begriff „Pflanze“ beschrieben werden kann oder nicht – ist eine Funktion von Chemie und Evolution.

Ganz einfach gesagt, es gibt nur eine bestimmte Anzahl lebensfähiger Verbindungen, die die Photosynthese in einer bestimmten Umgebung ermöglichen, und sie unterscheiden sich in ihrer Effizienz. Einige können schneller sein als andere, einige können effizienter sein als andere, und einige können möglicherweise einen größeren Prozentsatz des einfallenden Lichts absorbieren und nutzen als andere. Letzteres wird durch die Farbe definiert.

Auf der Erde sind Blätter grün, weil Chlorophyll grünes Licht reflektiert. Grünes Licht ist ein Hauptbestandteil des Sonnenlichts, und da es reflektiert und nicht absorbiert wird, kann es nicht zur Photosynthese beitragen. Es wird jedoch von Landpflanzen verwendet, nur weil . Weil Chlorophyll eine Verbindung war, die funktionierte, und es funktionierte gut genug, und nichts Besseres kam daher.

Eine ideale, theoretische photosynthetische Verbindung wäre schwarz und würde die gesamte einfallende Energie absorbieren, aber dies wäre realistischerweise nur mit einer geeigneten Mischung verschiedener photosynthetischer Verbindungen erreichbar. Eine bessere Farbe für ein photosynthetisches Pigment auf der Erde wäre Rot oder Violett, da die Lichtabgabe der Sonne bei diesen Frequenzen weniger intensiv ist, aber obwohl rote Pigmente wie Phycoerythrin besser sein könnten, haben Pflanzen sie einfach nie verwendet.

Sie können also fast jede Farbe haben, solange ihre Chemie machbar ist und in der jeweiligen Nische des Bioms nichts wesentlich Besseres aufgetaucht ist. "Das hat sich einfach so entwickelt."

Die Kontingenz der Evolution. Gute Antwort!
Dies ist eine ziemlich gute Antwort, aber ich habe das Gefühl, dass sie einen Fehler macht. Ich stimme zu, dass die speziellen photosynthetischen Verbindungen, die von der Evolution ausgewählt werden, größtenteils zufällig sind. Der Teil, mit dem ich nicht einverstanden bin, ist, wo Sie bestimmte Farben diskutieren, die für die Erde besser geeignet sind. Chlorophyll ist ziemlich effektiv, weil es sowohl rote Photonen als auch blaue Photonen absorbiert, wobei erstere die Zahlen haben (Licht an der Erdoberfläche gipfelt im roten Teil des Spektrums) und letztere die Photonen mit der höchsten Energie sind, die in jeder Menge leicht verfügbar sind. Grün (oder Gelb oder Orange) sind sehr gute Farben für helle Erdpflanzen.
Eine Antwort, die ich kürzlich in diesem Beitrag ( worldbuilding.stackexchange.com/questions/104580/… ) gegeben habe, könnte meiner Meinung nach hier etwas beitragen. Es enthält auch Links zu einem Artikel des NASA Goddard Institute for Space Studies ( ebscohost.com/uploads/imported/thisTopic-dbTopic-1033.pdf ), in dem ausführlich erörtert wird, welche Farbschemata auf Planeten um bestimmte Sterntypen (F, G, K, M) und während verschiedener ökologischer Stadien. Schwarz ist wahrscheinlich nur um Sterne der M-Klasse herum üblich und aus Gründen der Effizienz wahrscheinlich nicht um andere herum.
@n_bandit, wenn Sie sich das Diagramm auf en.wikipedia.org/wiki/Sunlight#Composition_and_power ansehen , können Sie sehen, dass nach atmosphärischer Absorption die Sonnenlichtintensität im grünen Teil des Spektrums ihren Höhepunkt erreicht. Evolution ist nicht immer „Survival of the fittest“, sondern oft „Survival of theadäquat“. Obwohl Chlorophyll nicht die effizienteste photosynthetische Substanz ist, funktioniert es, und Organismen, die es verwenden, mussten nie mit Organismen konkurrieren, die etwas Besseres verwenden. - oder wenn doch, könnten andere Faktoren ins Spiel gekommen sein.
@n_bandit, interessanter Artikel ... aber es widerlegt nicht, dass sich adäquate Pigmente entwickeln und in Ermangelung von etwas Besserem angemessen sein könnten. Sicher, Wasser kann unter Verwendung der Energie eines roten Photons gespalten werden, und Photonen mit höherer Energie können durch Absorption und Emission in ihrer Energie heruntergesetzt werden, aber ein Pigment kann Photonen mit hoher Energie verwenden, um mehrere Wassermoleküle mit einem Photon zu spalten, oder die CNOH-Chemie könnte dies tun ergänzt durch andere Chemikalien wie Schwefel, was zu unterschiedlichen Anforderungen führt, wie z. B. der photosynthetischen Spaltung von Schwefelwasserstoff. Die optimalen Farben solcher Pigmente würden sich unterscheiden.
@MontyWild Ich bin mir nicht sicher, ob es richtig ist, dass Chlorophyl-Organismen nie mit anderen Organismen konkurrieren mussten, aber ich lasse das beiseite. Ich glaube nicht, dass der zweite Teil Ihrer Antwort dem Rest Ihrer Antwort gerecht wird (der Teil über Schwarz oder Lila). Das geht für mich nicht durch den Glaubwürdigkeitsfilter. Das Absorbieren von Schwarz auf der Erde wäre wahrscheinlich eine große Energieverschwendung (all diese zusätzlichen Pigmente, die Sie produzieren müssten!), Und Purpur scheint auch für Landpflanzen höchst unwahrscheinlich zu sein. Sie würden den gesamten reichlich vorhandenen rot/gelben Teil des Spektrums verwerfen. Und ich bin mir nicht sicher, ob die Wikipedia-Referenz korrekt ist.
Dieses Diagramm von einer NASA-Seite zeigt beispielsweise Rot als etwas verfügbareres Spektrum auf Oberflächenebene. giss.nasa.gov/research/briefs/kiang_01/ExtrasolarFig1.gif Natürlich spielt es eine Rolle, ob die Diagramme einen zeitlichen Durchschnitt oder einen bestimmten Zeitpunkt (z. B. Mittag) zeigen. Abgesehen von der Frage der Diagramme scheinen Grün / Gelb / Orange vernünftige Primärfarben für Landpflanzen der Erde zu sein, aber nicht Lila oder Schwarz oder Rot, gemäß den Recherchen, die ich ausgegraben habe. Ich denke, eine vollständigere Antwort auf diese Frage könnte darauf hindeuten, welche Umgebungen am wahrscheinlichsten rote Pflanzen hervorbringen würden.
@n_bandit Sie brauchen nicht mehrere Pigmente, um Schwarz zu absorbieren. Auch wenn Sie sich Ihr eigenes Papier ansehen, werden Sie feststellen, dass jede Farbe von etwas bedeckt ist. Grün vermisst tatsächlich die häufigsten Teile des Spektrums, aber es spielt keine Rolle, weil Chlorophyll Bakterien enthaltende Bakterien waren die ersten, die mit eukaryotischen Zellen eine symbiotische Beziehung eingingen, was ein so überwältigender Vorteil ist, dass es keine Rolle spielt, wie viel effizienter andere Fotopigmente sind.

So wie ich Ihre Frage lese, fragen Sie nach dem Mechanismus der Photosynthese in gebietsfremden Pflanzen, der die Farbe der Blätter beeinflussen würde (oder welchen Sonnenlicht-Sammelmechanismus diese Pflanzen auch immer verwenden).

Auf der Erde ist das primäre Pigment für die Photosynthese Chlorophyll, und grüne Chlorophyllpigmente wurden entwickelt, um die Hauptkomponente der Sonnenstrahlung zu nutzen, die in die Erdatmosphäre eintritt. Um verschiedene Sterne herum würden die Pflanzen bevorzugt unterschiedliche Wellenlängen des Lichts absorbieren. Um einen heißeren Stern können Pflanzen gelb oder orange (oder möglicherweise blau; die gefährlichere energetische Strahlung wird reflektiert) aussehen, während Pflanzen um rötere Sterne herum schwarz werden können. (siehe: http://www.solstation.com/life/a-plants.htm )

Andere Pflanzenteile dürfen noch bunt sein, um anderen Zwecken zu dienen. Blumen und Früchte sind hell gefärbt, um bestäubende Insekten oder Tiere anzulocken, die reife Früchte fressen und die Samen verbreiten. Wenn es also Analoga zu bestäubenden Insekten oder beweglichen Tieren gibt, um Samen zu verbreiten, dann könnten wir ähnliche Anpassungen von den Pflanzen erwarten. Andere Farbcodes enthalten Warnungen, dass bestimmte Teile der Pflanze vergiftet sind. Je nach Umgebung und wie sich Pflanzen entwickeln, um sich an sie anzupassen, können andere Anpassungen möglich sein.

Larry Niven machte die „Sonnenblume“ populär; eine Pflanze mit einer reflektierenden Beschichtung, um das Sonnenlicht auf einen photosynthetischen Knoten zu fokussieren. Dies könnte sich an Orten entwickeln, an denen das Sonnenlicht sehr schwach war. Natürlich könnte Nivens Sonnenblume auch das Sonnenlicht neu fokussieren, um konkurrierende Pflanzen und sogar Pflanzenfresser zu verbrennen, die die Sonnenblumen essen könnten. (Die verbrannten Pflanzen und Tiere würden sterben und den Boden düngen, den die Sonnenblumen bald besetzen würden ...).

Ein weiteres mögliches "Pflanzen"-Analogon könnte um einen Jupiter ähnlichen Planeten herum existieren, mit Blättern, die metallisiert sind und das Magnetfeld der Primärseite passieren und elektrische Energie erzeugen. Sie können sich auch eine "Pflanze" vorstellen, die Chemosynthese nutzt und in der Nähe einer heißen Quelle unter dem Ozean lebt.

Die Natur findet immer einen Weg.

Grün vermisst tatsächlich die Hauptkomponente der Sonnenstrahlung, die in die Erdatmosphäre eintritt. Rosa Pigmente sind diejenigen, die unter der Photosynthese der Erde am meisten sammeln.

Wir haben hier auf der Erde rote und blaue Pflanzen. Chinas Strand am Roten Meer, Panjin, kommt mir in den Sinn: http://www.grindtv.com/random/chinese-wetland-has-beachgoers-seeing-red/#gEPwaeBVU5cACojl.97

Dieses rote Gras, bekannt als Sueda (Seepweed), bleibt sehr tolerant gegenüber dem alkalischen Boden der Region. Im April, zu Beginn des Wachstumszyklus von Sueda, zeigt es eine hellrote Farbe, wird dann im Sommer grün, bevor es im September zu einer tiefen purpurroten Farbe reift. Dies könnte darauf hindeuten, dass grüne Pflanzen besser für das intensive Sonnenlicht des Sommers geeignet sind, andere Farben jedoch in einer Umgebung mit bestimmten Bodenzusammensetzungen und einem schwächeren und entschärften Sonnenlicht gedeihen können.

Aber im Grunde läuft alles auf Chlorophyll hinaus. Chlorophyll absorbiert rotes und blaues Licht und reflektiert grüne Frequenzen. Auf der frühen Erde verwendeten Mikroben ein anderes Molekül namens Retinal, das rotes und blaues Licht reflektiert und grünes Licht absorbiert. (Bacteriorhodopsin ist ein weiteres solches Molekül.) Einige Wissenschaftler stellen die Theorie auf, dass sich Chlorophyll in Lebensformen von Nachzüglern entwickelt hat, die nicht mit der Netzhaut konkurrieren konnten, die Lebensformen verwendet, und sich so entwickelt hat, um die Frequenzen des Lichts zu nutzen, die das auf der Netzhaut basierende Leben ignorierte: http://www .livescience.com/1398-early-earth-purple-study-suggests.html

Das vorherrschende Leben auf der frühen Erde könnte lila gewesen sein, mit Chlorophyll- und Netzhaut-basierten Organismen, die Seite an Seite lebten. Auf Chlorophyll basierendes Leben hat sich aufgrund der größeren Effizienz von Chlorophyll gegenüber Retinal bei der Nutzung seiner bevorzugten Lichtwellenlängen durchgesetzt. Man kann sich leicht vorstellen, dass seine Flora auf einer fernen fremden Welt aufgrund lokaler Lichtwellenlängen und Bodenbedingungen ein anderes gefärbtes Molekül entwickelt hat, das eine noch größere Effizienz als Chlorophyll aufweist. Jemand schwarze Erde?!?

Zoochorie.

Sie müssen den Rest des Lebens auf dem Planeten berücksichtigen.

Wenn Sie sich eine Situation vorstellen können, die dazu führen kann, dass Ihre Tiere Samen aufgrund der Farbe aufnehmen und verteilen, werden Pflanzen mit roter Farbe weiterhin verteilt.

Vielleicht hat der Planet einige wirklich seltsame Einschränkungen in Bezug auf seine Position zu seinem Stern, seine chemische Zusammensetzung oder seine geografischen Merkmale. Es könnte so sein, dass der Wasser- und Bodeninhalt (der sehr rot gefärbt ist) für die Pflanzenarten auf dem Planeten gesund ist.

Das könnte eine erste Anlaufphase für den Phänotyp sein, und es könnte ausreichen, wenn der Boden so beschaffen ist, dass einfach alles, was dort wächst, rot gefärbt ist.

Sobald andere Organismen auftauchen und anfangen, die Pflanzen zu verbreiten, indem sie sie aufnehmen und ihre Samen verbreiten, lernen sie, dass nicht-rote Pflanzen nicht die gesundheitlichen Vorteile haben. Vielleicht sind nicht-rote Pflanzen wirklich giftig, weil sie normalerweise in feindlichen Umgebungen wachsen, aber trotzdem überleben können.

Pflanzen, die eine rote Farbe haben, sind also stärker verbreitet als diese nicht roten Pflanzen, was zu einer primären Pflanzenfarbe von Rot auf dem Planeten führt, wo Nicht-Rot an spärlichen Standorten vorkommt.

Betreff: Sonnenlicht – Die Atmosphäre könnte beeinflussen, welche Lichtfrequenzen häufiger vorkommen.

zu Boden – Oxidiertes Eisen ist rötlich (denken Sie an Mars) und Brom ist rötlich-braun (aber sehr giftig und kommt auf der Erde nicht oft vor). Eine Fülle anderer Elemente oder Verbindungen kann eine andere Farbe verursachen.

Andere Faktoren, die die Pflanzenfarbe beeinflussen könnten...

  • Das dumme Glück der Evolution. (Beispiel: Ein rosa Bakterium hat den ersten Fuß auf das Leben gesetzt und alles andere wird entweder von ihm gebootstrapped, oder es befindet sich am Ende der Nahrungskette.)
  • Auf Siliziumbasis statt auf Kohlenstoffbasis. (Nicht sicher, welchen Effekt das genau haben würde. Alles ist grau oder klar?)
  • Welt, die tatsächlich von einem verrückten Wissenschaftler/Zauberer erschaffen wurde.
Eine fremdere Welt: Flora
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v