Question:
Y a-t-il une raison pour laquelle la vue humaine et les plantes utilisent la même longueur d'onde de lumière?
Rory M
2012-01-06 02:18:06 UTC
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La plage acceptée pour les longueurs d'onde de la lumière que l'œil humain peut détecter se situe approximativement entre 400 nm et 700 nm. Est-ce une coïncidence que ces longueurs d'onde sont identiques à celles de la gamme Rayonnement photosynthétiquement actif (PAR) (la longueur d'onde de la lumière utilisée pour la photosynthèse normale)?

Sinon, existe-t-il quelque chose de spécial à propos des photons avec ces niveaux d'énergie qui conduit à stabiliser la sélection chez plusieurs espèces aussi diverses que les humains et les plantes?

L'espèce humaine (et présumée nombre de nos ancêtres proches) a une capacité extraordinaire à détecter les nuances de vert et de rouge. il y a une théorie derrière ce dicton que nous avons évolué cette capacité à mieux distinguer les fruits mûrs et ainsi optimiser la recherche de nourriture. La plupart des autres mammifères n'ont en fait pas la capacité de détecter la couleur. P.S. Je n'ai pas de référence directe à cette théorie, mais j'en ai très probablement lu dans le manuel de biologie de Campbell & Reece. D.S.
Quatre réponses:
#1
+101
Poshpaws
2012-01-06 17:42:01 UTC
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Bonne question.

Si vous regardez la distribution d'énergie spectrale dans la réponse acceptée ici, nous voyons que les photons avec des longueurs d'onde inférieures à ~ 300 nm sont absorbés par des espèces telles que l'ozone. Bien au-delà de 750, le rayonnement infrarouge est largement absorbé par des espèces telles que l'eau et le dioxyde de carbone. Par conséquent, la grande majorité des photons solaires atteignant la surface ont des longueurs d'onde qui se situent entre ces deux extrêmes.

Par conséquent, je suggère que les organismes de surface se seront adaptés pour utiliser ces longueurs d'onde de la lumière, qu'elle soit utilisée dans des photorécepteurs ou en photosynthèse puisque ce sont les longueurs d'onde disponibles; c'est-à-dire que les organismes se sont adaptés pour utiliser ces longueurs d'onde de lumière, plutôt que ces longueurs d'onde étant spéciales en soi (bien que dans le cas spécifique de la photosynthèse, il existe un sweet spot d'énergie photonique).

Par exemple, cette étude suggère que certains champignons pourraient en fait utiliser les rayonnements ionisants dans le métabolisme. Cela suggère que des organismes hypothétiques sur un monde baigné de rayonnements ionisants peuvent développer des mécanismes pour utiliser cette énergie.

Pour en savoir plus, cette revue de Dartnell en 2011 discute des multiples rôles que les rayonnements ionisants cosmiques et planétaires ont pu jouer dans l'origine de la vie. http://online.liebertpub.com/doi/abs/10.1089/ast.2010.0528
Les plantes et nos yeux ont évolué pour utiliser la longueur d'onde atteignable pour avoir plus d'efficacité.
#2
+20
Gianpaolo R
2012-02-12 19:47:28 UTC
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La sélection que vous faites référence à plusieurs espèces pourrait être due à un avantage mutuel: si les fruits absorbent les longueurs d'onde visibles, ils peuvent être repérés par d'autres animaux et consommés avec les graines. Les graines peuvent alors mûrir à l'intérieur de l'hôte et, une fois éliminées avec les excréments, faire pousser une nouvelle plante dans un endroit différent.

Ceci n'est pas seulement valable pour l'absorption de la lumière, mais aussi pour l'émission de lumière: pour certains fruits , la maturation provoque une luminescence bleue-UV qui peut être repérée par certains insectes.

S'ils absorbent la lumière visible, ils ne la réfléchissent pas, ce qui les rendrait plus difficiles à voir.
Ils absorbent préférentiellement une ou plusieurs couleurs, rendant les autres faciles à voir. Par exemple, le chlorophyle absorbe plus de lumière bleue et rouge, vous voyez donc les feuilles vertes.
#3
+8
MarcelineH
2014-06-22 13:41:36 UTC
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Une règle de base en optique est que la lumière interagit avec des matériaux qui ont des caractéristiques avec des dimensions similaires à la longueur d'onde de la lumière. Par exemple, les ondes radio avec de grandes longueurs d'onde interagissent avec de gros objets comme les avions, comme dans le cas des radars, et de très petites longueurs d'onde (rayons X & gamma) interagissent avec de très petits objets comme des noyaux d'atomes. Si vous prenez le spectre visible, la lumière interagit avec des matériaux de dimensions et / ou d'énergies similaires comme le C-C, C = O etc. qui constituent la plupart des composés organiques. Heck, la lumière avec la longueur d'onde appropriée peut même interagir (ou être diffractée dans ce cas) avec un matériau organique qui possède de nombreux groupes C = O-OH espacés avec des distances similaires à la longueur d'onde de la lumière qui brille dessus (à condition qu'ils soient régulièrement espacées et il y en a beaucoup pour produire un résultat observable). Puisque tous les organismes sont à base de carbone, C-C, C = O, C-O, C = _N, etc. dominent les constituants de la matière vivante de la rétine de l'œil humain aux composés photosensibles des plantes. Par conséquent, du point de vue de l'interaction lumière-matière, tous les êtres vivants sont constitués à peu près des mêmes matériaux et c'est la raison pour laquelle les plantes utilisent la même longueur d'onde que l'œil humain peut détecter pour les processus photosynthétiques.

Source: juste mon intuition

Cela a beaucoup de sens, et en combinaison avec la réponse «adaptation basée sur la disponibilité des longueurs d'onde» fournit la réponse complète.
#4
+5
12345678910111213
2014-08-06 00:27:38 UTC
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Cette question est liée à la question: pourquoi certaines choses sont-elles transparentes et d'autres opaques?

Pouvoir voir quelque chose nécessite qu'il soit opaque et qu'une lumière suffisante l'illumine.

Les UV et les longueurs d'onde plus courtes ne sont pas aussi répandues que la lumière visible sur Terre. Le monde apparaîtrait trop sombre pour voir si nous utilisions les UV et des longueurs d'onde plus courtes. C'est parce que notre atmosphère absorbe la plupart de la lumière à haute énergie.

L'infrarouge et des longueurs d'onde de lumière plus longues traversent de nombreux objets, ce qui rendrait la vision difficile. Il y a moins de lumière ici atteignant la terre et encore moins réfractée.

Pensez à combien notre vision repose sur la lumière indirecte. Les fréquences auxquelles la plupart des objets sont opaques rendent ces fréquences utiles pour la vision en raison de l'accumulation de lumière réfractée.

Pourquoi de nombreux objets sont-ils opaques dans le spectre visible de la lumière? Les longueurs d'onde de lumière plus longues ont moins d'énergie que les électrons de valence sur la plupart des matières. Les longueurs d'onde plus courtes ont trop d'énergie, elles provoquent des réactions chimiques, en plus d'être peu répandues à la surface de la terre.

Les électrons absorbent puis émettent de la lumière et ont des seuils basés sur leur chimie pour ce qu'ils peuvent absorber. Pas d'absorption = transparent. Trop d'énergie et des réactions chimiques commencent à se produire, ce qui peut être indésirable ou souhaitable dans la synthèse de la vitamine D par la lumière UV.

Les plantes extraient l'énergie pour les réactions chimiques à partir de longueurs d'onde plus courtes que l'infrarouge, qui est trop faible pour conduire la photosynthèse, et pas aussi abondante que la lumière visible. Mais absorbent également des longueurs d'onde plus longues que les fréquences ionisantes, qui ne sont pas très répandues, et causent généralement des dommages.

La lumière visible est le spectre de lumière qui est suffisamment répandu sur terre pour être vu, mais qui n'est pas si énergique qu'il nuirait aux systèmes biologiques. Les qualités des fréquences lumineuses optimales en vue et de la photosynthèse se chevauchent car elles ont des mécanismes similaires d'interaction avec la lumière. Quel est ce mécanisme? La chimie de la vie à base de carbone.



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