Chlorophyll

[Daniela_e2b96a]

Liebe/-r Experte/-in,
ich schreibe Romane als Hobby (und wer weiß, vielleicht irgendwann auch mal professionell, so ein Verleger denn will…) und recherchiere zur Zeit für eine Fantasygeschichte.
Dafür interessiert mich eine Antwort auf folgende Frage: Warum sind Pflanzen grün? Nun habe ich gegooglet und gewikipediat (schöne Wörter, gell?), aber bin noch nicht zufrieden. Chlorophyll a und b und grünes Lichtspektrum, das zurückgeworfen wird und nicht gebraucht oder so ähnlich… alles schön und gut, aber viele Seiten sind sehr wissenschaftlich formuliert und verraten mir nicht das wesentliche: Warum ausgerechnet GRÜN? Warum kann eine Pflanze ausgerechnet das grüne Licht nicht gebrauchen und wirft es zurück? Was ist am roten Licht und blauen Licht anders? Oder andersherum gefragt: Was müßte (chemisch) anders sein, daß die Pflanze z. B. das blaue Licht nicht nutzen könnte, dafür aber das grüne? Es gibt immerhin Pflanzen mit roten Blättern oder welchen, die, ich sage mal, dunkelbraun erscheinen.

Kann man das für mich als Laien erklären? Der Gedanke dahinter ist natürlich: Unter welchen Voraussetzungen könnten blaue Pflanzen existieren? Und wenn es ginge, wie würde sich im Herbst dann das Laub verfärben? Immer noch rot und gelb oder folgerichtig dann auch anders, gelb und grün oder rot und lila?

Eine Wochenendaufgabe für Profis!
Ich wünsche angenehmes Nachdenken und bedanke mich für selbiges schon mal im voraus!
Gruß aus Hamburg
Dani

[Thorino]

Hallo Dani!

Das mit der Farbe hast du dir doch schon allein beantwortet. Das Sonnenlicht, das wir als weiß wahrnehmen besteht tatsächlich aus vielen verscheinenen Farben (Farbspektrum). Bei der prismatischen AUfspaltung, beim Entstehen eines Regenbogens eta, werden die Spektralfarben sichtbar. Wichtig ist zu wissen, dass die einzelnen Farben aufgrund unterschiedlicher Wellenlängen und unterschiedlicher Energiebeträge zustande kommen. Die Energie kann auf Clorophgyll a und b übetragen werden, das Chlorophyll-Molekül wird angeregt. Es ist jedoch nur die Übertragung ganz bestimmter Energiebeträge (Quanten) möglich. Die Absorption findet im Rotlich - und Blaulichtbereich statt, das übrige Licht des Spektrums wird gestreut, das ist nun einmal der grüne Bereich. Warum? In der Evolution wirken Zufall und Atome.
Andere Blattfarben kommen durch Kombination unterschiedlicher Frabstoffe (Carotinoide, Anthocyane zustande)…
Jetzt zu deiner Fantasiewelt: Blaue Blätter würden also Pigmente enthalten, die im roten und grünen Bereich absorbieren. Die Energiereiche Strahlung wird nicht absorbiert. Beim Abbau der Stoffe würden bie Blätter vermutlich auch braun werden. Allerdings kannst du dir die Fareb ja aussuchen, denn du bist ja als Autorin Chef in deinem Universum…

Gruß
aus S-H
thorino

[Selenastrum]

Liebe Dani,

das ist echt eine harte Nuss, die Du da für mich ausgewählt hast. Ich wage mich mal an den Versuch einer Antwort.

Ich fange mal mit dem letzten Teil Deiner Frage an, die ist am leichtesten zu beantworten. Blätter erscheinen in der Regel grün, weil sie von Zellen dominiert werden, in denen viele Chlorophyll-Moleküle vorkommen. Im Herbst wird das Chlorophyll zum Teil abgebaut und es zieht sich zu weiteren Teilen in den Stamm des Baumes zurück. Die grüne Farbe ist also nicht mehr vorhanden, und man sieht alle anderen Farben, die ganz natürlich in dem Blatt vorkommen. Sie werden also lediglich von der grünen Farbe des Chlorophylls „maskiert“, also überdeckt.

Grundsätzlich erkennen sehen wir Menschen Licht als „weiss“ an. Wenn man es durch einen pyramidischen Glaskörper leitet, spaltet es sich in seine verschiedenen Wellenlängen auf und wir sehen die Farben des Regenbogens. Die Farben erklären sich durch die verschiedenen Wellenlängen des Lichts. So hat das rote Licht eine sehr lange Wellenlänge und das violette Licht eine sehr kurze Wellenlänge. Licht hat auch einen Energiegehalt. Wir merken das im wahrsten Sinne hautnah, wenn wir zulange in der Sonne bleiben. Dabei ist die Energie umso höher, je kürzer die Wellenlänge ist.

In den Zellen des Blatten gibt es Zell"organe" (man nennt sie „Organellen“) die man als Chloroplasten bezeichnet. Sie enthalten die Chlorophyllmoleküle und sind der Ort der Photosynthese.
Wenn Licht auf Materie trifft, kann es reflektiert, durchgelassen oder absorbiert (aufgenommen) werden. Substanzen die Licht aufnehmen nennt man Pigmente. Wenn Pigmente, das Chlorophyll ist in diesem Zusammenhang ein Pigment, Licht aufnehmen, verschwindet dieses aus dem reflektierten Restlicht. Was nicht aufgenommen wird, wird zurückgeworfen (also refeltiert), wie das grüne Licht (erinnere Dich an das Spektrum des Lichts aus dem Regenbogen) der Pflanze. Die Farbe die man sieht, ist also immer die am wenigsten absorbierte Farbe. Der Grund dafür, ein bestimmtes Licht zu absorbieren oder zurückzuwerfen ist immer die Struktur des Moleküls. Erinnere Dich an die verschiedenen Wellenlängen des Lichts. Vereinfacht ausgedrückt ist es wie beim Schlüssel-Schloss-Prinzip: Von einer bestimmten Struktur eines Moleküls (=ein Schloss) wird eine bestimmte Wellenlänge aufgenommen (=Schlüssel). Wäre das Molekül nun irgendwie anders gebaut, so würde es vielleicht die grüne Farbe aufnehmen und die rote reflektieren, dann würden die Pflanzen eben rot erscheinen. Rot und blau treiben die Photosynthese also am besten an, grün am schlechtesten.

Ich hoffe, dass ich dir den komplizierten Sachverhalt einigermassen schlüssig erklären konnte.

Mit den besten Grüßen aus der Pfalz
Frank

[Thor_am_Felsen]

Hallo Daniela!

Anders gefragt: was sind Farben?

Licht ist für den Menschen im Bereich 380 bis 790 nm sichtbar. Licht besteht aus kleinen Kügelchen, den Photonen (Stand meines Wissens: Anfang der 80er Jahre). Photonen sind Energiepakete, was sich gleichzeitig auch als elektromagnetische Welle äußern kann (stelle Dir an dieser Stelle einfach einen kleinen Zauberer vor, der das macht, oder nimm es einfach als physikalisches Dogma hin, denn ansonsten müsste ich Dir die Wellenfunktion erläutern).

Trifft nun ein Photon auf ein Molekül, das eine gewisse chemische Struktur aufweist (Doppel- oder Dreifachbindungen - man spricht von ungesättigten Verbindungen), dann wird ein Elektron auf ein höheres Potential gehoben. Moleküle können sich, je nach Chemie, bestimmte Photonen aus dem Gesamtspektrum aussuchen. Das ist also so, als ob Du einen Becher mit blauen und roten Smarties hast. Der Becher erscheint und lila. Nehmen wir mal an, Du isst ausschließlich rote Smarties. Wenn Du dann, nachdem Du alle roten Smarties aufgegessen hast, in den Becher hineinschaust, fällt Dir auf a) die roten Smarties fehlen, b) es sind nur noch blaue Smarties übrig. Der Becher mit den Smarties erscheint uns also blau. So ist das mit einem Farbstoff, der uns Menschen Blau erscheint: dieser Farbstoff absorbiert, also „frisst“ ausschließlich die roten Photonen.

Nun zur Frage: Warum sind Pflanzen grün? Pflanzen besitzen in ihren Chloroplasten zwei Farbstoffe, die zur Fotosynthese (also Zuckerherstellung) notwendig sind. Diese beiden Farbstoffe besitzen unterschiedliche Absorbtionsmaxima, bevorzugen also jeweils unterschiedliche Photonen.

Chlorophyll a : 430, 662 nm (Resultat: blaugrün)

Chlorophyll b: 454, 643 nm (Resultat: gelbgrün)

Grünes Licht wird von beiden Farbstoffen verschmäht. Das grüne Licht tritt durch die Blätter durch oder wird von diesen reflektiert, die wir dann auch als Grün wahrnehmen.

Warum Grün? Die Frage, warum die Farbstoffe ausgerechnet rotes und blaues Licht absorbieren vermag ich (als Zoologe) nicht spontan zu beantworten. Mist, die Beantwortung dieser Frage ist aber nun wichtig für Deine Story.

Ich wage daher mal eine Erklärung. Im Prinzip ist es egal, zumindest was die Emission von Licht betrifft, was für ein Atom im Zentrum des Farbstoffs existiert. Das „Herz“ des Chlorophylls ist ein Magnesium-Atom. Unser Blutfarbstoff, das Hämoglobin, weist große Ähnlichkeiten mit dem Chlorophyll auf, besitzt aber statt eines Magnesium- ein Eisenatom. Eisen würde unter Lichteinfluss „rosten“, also reduziert werden. Mg-Ionen sind nicht mit dem üblichen Licht redoxierbar und haben auch die richtige Größe und Koordinationszahl. Mg kommt in der Natur auch verhältnismäßig häufig vor. Mg macht ja die Güte von Mineralwasser aus: je mehr, desto besser. Mineralwasser ist vielleicht ein guter Gedankenansatz: was kommt in Mineralwasser häufig vor, was ist also für eine Pflanze leicht verfügbar, bzw. wird durch Regenwasser aus dem Boden eluiert? Das sind eigentlich nur Magnesium, Calcium, Kalium, Natrium und Eisen. Alle anderen Elemente sind entweder selten oder chemisch gebunden, also nicht für die Pflanze verfügbar. Nun haben wir also nur noch 4 Elemente. Natrium und Kalium sind zu klein, um eine Hydtrathülle aufzubauen; die Bindungen zwischen dem Mg und dem Rest in einem Chlorophyll-Molekül basiert auf eine bestimmte chemische Bindung (deren Namen ich eben vergessen habe, denn das alles habe ich vor 30 Jahren gelernt). Diese chemische Bindung können nur große Atome eingehen. Bleibt nur noch die Frage: Warum Magnesium und nicht Calcium? Vielleicht ist Calcium zu groß. Immerhin ist die Fotosynthese ein empfindlicher Prozess. Vielleicht gab es mal einen Organismus, der Calcium als Zentralatom seines Farbstoffs hatte und unterlag im Wettbewerb mit denen, die Magnesium als Zentralatom hatten. Das ist meines Erachtens der Grund, warum Magnesium und nicht Calcium von den Pflanzen gewählt wurde: Calcium würde aufgrund seiner Größe die Fotosynthese verlangsamen.

Resumée: Pflanzen sind grün, weil sie Magnesium als Zentralatom besitzen. Unter den in Wasser in großem Maße gelösten Elementen, weist Magnesium die optimalen Eigenschaften auf, um die Fotosynthese zu ermöglichen.

Blaue Pflanzen wären möglich, wenn Magnesium nicht verfügbar wäre. Es ist aber schwer herzuleiten, welches Atom für blaues Licht zu verwenden sein könnte. Ein Planet, auf dem blaue Pflanzen vorkommen, dürfte aus irgendwelchen Gründen wenig Magnesium im Wasser (sofern Wasser überhaupt als universelles Lösungsmittel, wie auf der Erde, verwendet wird) aufweisen. Auf diesem Planeten könnte sich z.B. aufgrund seiner speziellen Nähe zu einem Stern oder Planeten ein gewisses Kristall entwickelt haben, das das Magnesium chemisch bindet. Auf der Erde wird das Silizium chemisch gebunden, in Form von Sand. Infolge des Mangels an Magnesium haben die Pflanzen jetzt ein anderes Atom gewählt, um ihren Farbstoff zu bilden.

Wie sähe das Laub im Herbst aus, wenn nicht Magnesium, sondern ein anderes Atom für den Farbstoff gewählt worden wäre? Im Herbst werden die Chlorophylle von der Pflanze aus den Blättern herausgeholt und eingelagert. Zurück bleiben die roten Carotine (also der Farbstoff, die Pflanzen verwenden, um eine rote Farbe zu bilden: Möhren, Brombeeren, Erdbeeren etc.). Auf unserem Planeten mit blauen Pflanzen wäre das Laub im Herbst also auch Rot.

Hoffentlich konnte ich Dir ein wenig weiter helfen. Ich bin gern bereit, mit Dir über grüne Pflanzen zu plaudern.

In Vorfreude auf Dein Buch, verbleibe ich:
Torsten

[Franzi_4215dc]

Hallo Dani,

die Farbe von Pflanzen hängt mit ihrer Energiegewinnung zusammen. Pflanzen nutzen Licht um aus Kohlenstoffdioxid und Wasser Zucker aufzubauen. Das funktioniert so:
Die Pflanze hat Farbstoffe, die Licht bestimmter Wellenlängen aufnehmen können, um damit eins ihrer Elektronen anzuregen, also in einen energetisch höheren Zustand zu bringen. Für diese Anregung braucht man eine ganz bestimmte Menge Energie. Die Energie, die Licht enthält hängt von der Wellenlänge ab, je höher die Wellenlänge desto niedriger die Energie des Lichtes. Rotes Licht ist also energieärmer als blaues Licht.
Das Chlorophyll, also der Farbstoff den die Pflanzen besitzen, kann blaues und rotes Licht, aber nicht grünes Licht absorbieren. Das grüne Licht wird dann zurückgestrahlt, wir sehen also eine grüne Farbe.

Es gibt aber auch Farbstoffe, die andere Wellenlängen aborbieren. Carotinoide beispielsweise. Im Herbst wird in den Blättern das Chlorophyll abgebaut, was dazu führt dass die Blätter rot werden. Das liegt dann daran, dass noch Carotinoide da sind. Carotinoide sind z.B. auch dafür verantwortlich dass Möhren orange aussehen.

Wenn eine Pflanze ohne blaues Licht auskommen soll, müsste der Farbstoff anders aufgebaut sein. Die absorbierte Wellenlänge hängt davon ab, wieviele konjugierte Doppelbindungen das Molekül enthält (konjugierte Doppelbindungen sind Bindungen in denen sich Doppel- und Einfachbindungen abwechslen).

Unsere Pflanzen sind so aufgebaut, dass die angeregten Elektronen über verschiedene Proteine in einer Membran in der Pflanze weitergegeben werden. Dadurch werden Protonen (positiv geladene Wasserstoffteilchen, H+)über die Membran transportiert. Dadurch gibt es einen Gradienten, also auf einer Seite der Membran gibt es mehr Protonen als auf der anderen. Dieser Gradient wird genutzt um ATP herzustellen. ATP ist ein universeller Energieträger, der dann überall in der Zelle eingesetzt werden kann. Außerdem entsteht noch NADPH (NADP+ bekommt ein Elektron und ein Proton), was dann im Calvin-Zyklus genutzt wird um Zucker aus CO2 herzustellen.

Unter welchen Voraussetzungen blaue Pflanzen existieren könnten:
Du meinst wahrscheinlich, dass ausschliesslich blaue Pflanzen und keine grünen Pflanzen existieren sollen, oder? Das ginge wahrscheinlich nur, wenn sich die Pflanzen in der Evolution anders entwickeln würden.
Der Farbstoff dieser Pflanzen müsste grünes und rotes Licht absorbieren aber nicht blaues Licht. Blaues Licht ist allerdings energiereicher, der Farbstoff bräuchte also ausgedehntere Systeme konjugierter Doppelbindungen, weil dann die Energie, die für eine Anregung benötigt wird geringer ist. Wenn man sich zum Beispiel die Struktur von Chlorophyll ansieht, müssten man das wahrscheinlich etwas größer machen.
Wahrscheinlich müsste sich auch der Elektonentransport daran anpassen. Unsere Pflanzen blau zu machen liesse sich nicht so ohne weiteres umsetzen. Die Evolution hätte aber auch ganz anders laufen können. Es müssten sich einfach Farbstoffe entwickeln, die ohne blaues Licht auskommen. Entweder durch Zufall oder vielleicht durch Änderung der verfügbaren Wellenlängen von Licht (blaues Licht nicht verfügbar, ändert sich später wenn die Pflanzen sich schon an die Verwendung des roten und grünen Lichts angepasst haben).
Noch eine Möglichkeit: Pflanzen, die einen extra Farbstoff haben, der an der ganzen Energiegewinnung nicht beteiligt ist. Also zum Beispiel ein Farbstoff der im UV-Bereich absorbiert und blaues Licht wieder abgibt. Könnte man ja auch noch irgendiwe einen Nutzen dazudichten, von wegen zu viel UV-Licht und so?
Hier muss man aber unterscheiden: Die biologischen Farbstoffe, die an der Photosynthese beteiligt sind kommen uns farbig vor, weil sie bestimmte Wellenlängen nicht absorbieren, grün wird nicht absorbiert, die Pflanze erscheint grün. „Normale“ Farbstoffe funktionieren anders: sie absorbieren eine bestimmte Wellenlänge und emittieren eine andere, höhere Wellenlänge (die energieärmer ist). Wenn die emittierte Wellenlänge im sichtbaren Bereich liegt, sprechen wir von einem Farbstoff.

Ob das mit den blauen Pflanzen wirklich so funktionieren würde weiß ich nicht; das sind alles nur Ideen, wie das funktionieren könnte.

Ich hoffe, dass ich das einigermassen verständlich erklärt habe. Ansonsten einfach noch mal fragen!

Viele Grüße nach Hamburg (übrigens meine Heimatstadt),
Franzi

[Daniela_e2b96a]

Hallo Torsten,

das war eine Superantwort! ich habe sie mir gleich abgespeichert und muß nun gucken, was ich draus mache. Aber erwarte nicht, daß Du je meine Buch gedruckt siehst. Die Chancen stehen schlecht, für meine ersten beiden Bücher interssiert sich bisher auch keiner. Aber ich gebe die Hoffnung nicht auf!
Gruß
Dani

[Grin]

Hallo Dani,

wie ich gesehen habe hast Du schon einige sehr gute Antworten bekommen. Der Antwort von Torsten ist wirklich nichts mehr hinzu zu fügen. Viel Glück mit Deinem Buch.

Grin

[Martin_Feifel_Beck_96571f]

Liebe/-r Experte/-in,
ich schreibe Romane als Hobby … und recherchiere zur Zeit für eine Fantasygeschichte.
Dafür interessiert mich eine Antwort auf folgende Frage: Warum
sind Pflanzen grün? Nun habe ich gegooglet und gewikipediat
(schöne Wörter, gell?), aber bin noch nicht zufrieden.
Chlorophyll a und b und grünes Lichtspektrum, das
zurückgeworfen wird und nicht gebraucht oder so ähnlich…
alles schön und gut, aber viele Seiten sind sehr
wissenschaftlich formuliert und verraten mir nicht das
wesentliche: Warum ausgerechnet GRÜN? Warum kann eine Pflanze
ausgerechnet das grüne Licht nicht gebrauchen und wirft es
zurück? Was ist am roten Licht und blauen Licht anders? Oder
andersherum gefragt: Was müßte (chemisch) anders sein, daß die
Pflanze z. B. das blaue Licht nicht nutzen könnte, dafür aber
das grüne? Es gibt immerhin Pflanzen mit roten Blättern oder
welchen, die, ich sage mal, dunkelbraun erscheinen.

Kann man das für mich als Laien erklären? Der Gedanke dahinter
ist natürlich: Unter welchen Voraussetzungen könnten blaue
Pflanzen existieren? Und wenn es ginge, wie würde sich im
Herbst dann das Laub verfärben? Immer noch rot und gelb oder
folgerichtig dann auch anders, gelb und grün oder rot und
lila?

Hallo Dani,

das ist ja ein ganzer Fragenkomplex

Ich fange einfach mal an einer Stelle an:

Wie Farbstoffe gefärbt sind hängt prinzipiell von ihrem Absorptionsspektrum ab, das heißt welcher Wellenlängenbereich von dem Farbstoff „geschluckt“ (absorbiert) wird und welcher nicht. Die Mischung aller Wellenlängen des sichtbaren Lichts ergibt weißes Licht. Wenn man nun von dem weißen Licht den absorbierten Wellenlängenbereich „abzieht“ bleibt die Färbung des Farbstoffs übrig. Wenn Du beispielsweise eine rote Folie gegen das Licht hälst, erscheint Sie deshalb rot, weil die Farbstoffe in der Folie das Licht aller anderen Wellenlängen (blaues, grünes, gelbes Licht) absorbiert außer rot.

Was haben nun die Pflanzen davon? Beim Absorbieren von Licht kann ein Teil der Energie, die in den Lichtquanten steckt, aufgenommen werden, die dann für die Fotosynthese zur Verfügung steht.

Da sich alles Leben aus einem Ursprung entwickelt und sich im Laufe der Evolution in verschiedene Zweige aufgeteilt hat, ist es in der Biologie immer schwierig nach dem Warum zu fragen. Offensichtlich hat die Fotosynthese mit dem Chlorophyll funktioniert und der Farbstoff hat sich deshalb im Lauf der Evolution erhalten. Das heißt aber noch noch nicht, dass das die einzige Möglichkeit ist.

Tatsächlich sind manche der Vorläufer der Pflanzen, die Cyanobakterien, blaugrün gefärbt, man nannte sie deshalb Blaualgen (fälschlicherweise, da sie Bakterien und keine Algen sind). Sie enthalten neben Chlorophyll auch Phycocyanin, einen blauen Farbstoff. Dieser Farbstoff absorbiert also auch im grünen Bereich. Da dadurch die Effizienz der Fotosynthese höher ist, können diese Organismen auch mit wenig Licht auskommen. Auf der anderen Seite gibt es auch Anpassungen an besonders viel Licht, z. B. die roten Blätter, die Du erwähnt hast.

In Blättern sind neben dem Chlorophyll noch andere Farbstoffe vorhanden, die nicht direkt an der Fotosynthese beteiligt sind. Dazu gehören unter anderem die Anthocyane (rot). Anthocyane sind nur in Landpflanzen vorhanden und schützen dort den Photosynthesapparat und die Erbsubsatnz der Zellen vor dem schädlichen UV-Anteil des Lichts. Wenn bei uns im Herbst weniger Licht vorhanden ist und der erste Frost droht, wird das Chlorophyll abgebaut und die zuvor vom Grün überdeckten Farbstoffe, Anthocyane (rot), Xanthophylle (gelb) und viele weitere, werden sichtbar. Deshalb die bunten Blätter.

Zurück zu den Pflanzen, die auch im Sommer rote Blätter haben. Bei ihnen sind besonders viel Anthocyane vorhanden, so dass man die rote Färbung trotz Chlorophyll sehen kann. Man deutet des als besondere Anpassung an zuviel Licht (insbesondere zuviel UV-Licht). Durch das viele Anthocyan wird die Fotosyntheseleistung erniedrigt, was bei starkem Licht aber nichts ausmacht. Außerdem gibt es natürlich auch spezielle Züchtungen des Menschen, weil´s schön aussieht.

Rein blaue Pflanzen hätten einen blauen Fotosynthesefarbstoff (etwa wie das Phycocyanin der Cyanobakterien). Sie könnten unter ähnlichen Bedingungen wie die grünen Pflanzen leben. Ihre Fotosynthese hätte dann eben eine „Blaulücke“ statt einer „Grünlücke“. Wenn die Erbsubstanz der blauen Pflanzen unserer ähnelt, braucht es vermutlich noch einen Schutz gegen ultravioletter Strahlung, ähnlich den Anthocyanen. Die Anthocyane absorbieren im UV-Bereich und im blauen bis grünen Bereich des Lichts. Man könnte sich aber auch eine farblosen Stoff vorstellen, der nur im UV-Bereich absorbiert. In diesem Fall könnte das Laub im Herbst auch durchsichtig werden. Ansonsten hängt die Färbung von den übrigen Farbstoffen ab, die in den Blättern sind (vielleicht grün ? . Vorausgesetzt natürlich es besteht überhaupt eine Notwendigkeit, die Blätter im Herbst abzuwerfen. Gibt es einen Winter mit Frost in dieser Welt oder eine Trockenzeit mit wenig Wasser? Das Chlorophyll wird nämlich deshalb abgebaut, um die Nährstoffe zurückzugewinnen, bevor die Blätter abfallen. Sie fallen deshalb ab, damit weniger Wasser verdunstet …

Das Leben ist bunt!

Viel Erfolg beim Schreiben und vor allem beim Gelesen werden!

Grüße nach Hamburg
Martin

[Cat_499e39]

Hallo,

entschuldige bitte, dass ich so spät erst antworte. Ich war ein paar Tage im Urlaub.

In der Pflanzenwelt unserer Erde ist Blau eine seltene Farbe, wie Dir sicher aufgefallen sein wird. Nur wenige Blüten werfen diesen Teil vom Lichtspektrum zurück. Das liegt sicher auch mit an der Ko-evolution von Insekten und Pflanzen, da viele Insekten Blau gar nicht sehen können. Ich denke, ein weiterer evolutionärer Grund ist auch die Gefährlichkeit des blauen Lichts (das ja schon in den Ultravioletten Bereich übergeht, der für Pflanzen schädlich ist). Leider kann ich da nur Vermutungen anstellen, da ich keine Chemikerin bin.

Das Chlorophyll-Molekül ist so aufgebaut, dass im Inneren ein Magnesium-Atom sitzt, das von mehreren Kohlenstoff-Atomen mit verschiedensten Verbindungen umgeben ist. Es ist nicht ganz klar, warum die Pflanzen ausgerechnet das energiereiche, grüne Licht zurückwerfen. Die Rot-, Gelb- und Brauntöne der Herbstfärbung kommt durch andere Farbmoleküle in den Pflanzenzellen. Im Herbst ziehen die Pflanzen das Magnesium in die Knospen zurück, so dass nur diese anderen Farbstoffe verbleiben und dadurch sichtbar werden.

Selbstverständlich kannst Du aber eine Welt entwickeln, in der die Blätter anders gefärbt sind. Im Fantasy-Bereich wird da zum Glück nicht ganz so auf die wissenschaftlichen Grundlagen gestarrt, wie z.B. in Science Fiction

Ich vermute, dass die Blätter im Herbst ebenfalls verfärben würden, allerdings würde vermutlich der rötlich/gelbe Spektralbereich weniger stark ausgeprägt sein, da davon auszugehen wäre, dass sich die Pflanzen Deiner Welt an ein leicht Rtg. Ultraviolett verschobenes Spektrum angepasst hätten. So etwas wäre nur denkbar, wenn es weniger UV-Strahlung auf Deinem Planeten gäbe, da sonst die Zellen stark geschädigt würden.

Interessante Gedankenspielerei, übrigens.
Viel Erfolg mit dem Schreiben,
Katharina

[Guido_7fac94]

Hallo
Ist schon eine Weile her dass ich das letzte Mal in den „Stryer-Biochemie“ o.ä. geschaut habe. Aber soweit ich mich an den Vorlesungsstoff der Anorganischen Chemie erinnere, hat die Farbigkeit einer Substanz mit Konjugierten Doppelbindungen (DB) zu tun (Doppelbindung die direkt hintereinander im Molekühl oder in unmittelbarer nähe zueinander vorkommen). Und wenn du mal Bilder vom Chlorophyll mal googelst : hier finden sich einiger dieser Doppelbindungen.
Diese unmittelbare nähe der DB zueinander lässt die Elektronen leichter die „Elektronenschale wechseln“ also auf ein anderes energiereicheres Orbital wechseln. So reicht dann zt schon sichtbares Licht aus um diese Anregung der Elektronen (wechsel’ auf energiereicheres Orbital) auszulösen. Die Wellenlänge die für diese Anregung genutzt wird muss aber zur „Länge“ der konjugierten Doppelbindung passen (genauer gesagt: je höher die Anzahl der Konjugierten Doppelbindungen (Länge), desto energieärmer = Langwelliger braucht das Licht zu sein).
Das Licht mit dieser passenden Wellenlänge (Farbe) gibt aber seine Energie beim Anregungsvorgang ab -es wird absorbiert. Zurück beleiben dann alle Lichtanteile (Wellenlängen) die nicht zur Anregung „gebraucht werden können“( Stichwort additive bzw subtraktive Farbmischung und Komplementärfarbe). Wird zb aus weißem Licht Blau herausgefiltert so ergeben die übrig bleibenden Lichtfarben die entsprechende Komplementärfarbe Orange.)
Um nun auf die Frage der Blauen Pflanzen zurückzukommen müssten diese dann also über Pigmente bzw Molekühle verfügen, die ein andere Anzahl und / oder Anordnung der Konjugierten DB’s haben. Diese könnten dann einen anderen Farbanteil des weißen Lichtes absorbieren, so dass als Komplementärfarbe Blau entsteht und von dem Pflanze bzw dem Pigment zurückgeworfen wird.

Wie sich das blaue Laub solcher Pflanzen aber im Herbst verhalten würde, wüste ich nicht so recht herzuleiten. Bei den realen Pflanzen werden die Pigment ja abgebaut = zerteilt und somit die Konjugierten DB’s verändert, was zur Folge hätte dass nun eine andere Wellenlänge zur Anregung genutzt werden muss. Dies dürfte für die Andersfarbigkeit des herbstlichen Laubes verantwortlich sein. Aber da beim Abbau von – wie auch immer gefärbte Pigmenten (zb Grün oder eben Blau) bzw konjugierten DB’s, diese eher kürzer werden bzw zerstört werden, muss dann auch das zur Anregung nötige Licht immer energiereicher werden. Egal ob das Pigment-Molekül mal blau oder Grün war. So lässt es die Annahme zu, dass auch blaues Laub im Herbst braun wird.
Aber wie gesagt: Letzterer Gedankengang zur Braunfärbung ist nur eine hergeleitete Vermutung.

Ich hoffe ich konnt dir weiterhelfen und es war verständlich genug. Sonst einfach noch mal mailen
mfg

[Drosophilist]

Licht besteht aus einem Gemisch verschiedener Wellenlängen. Die Wellenlänge wird in Nanometern, Abkürzung nm, angegeben. Ein nm ist 1 Milliardstel Meter lang.
Beim Regenbogen werden die verschiedenen Wellenlängen getrennt und wir sehen, dass kurze sichtbare Wellenlängen von ca. 400 nm violett und lange Wellenlängen von ca.700nm rot erscheinen. Die wichtigste Chlorophyllart a absorbiert bei 430 nm (blaues Licht) und bei 660 nm (hellrotes Licht).

Ein Farbstoff wie z.B. das Chlorophyll absorbiert einen ganz bestimmten Teil dieser Wellenlängen. Der nicht absorbierte Teil des Lichtes, also die restlichen Wellenlängen, erreichen unser Auge. Dieses Gemisch von Wellenlängen, dem jetzt ein bestimmter Teil fehlt, ergibt einen Farbeindruck.
Das Chlorophyll a hat ein Absorptionsmaximum bei 430 nm (blaues Licht) und eines bei 660 nm (hellrotes Licht). Diese Wellenlängenbereiche werden durch das Chlorophyll also dem Licht entzogen und die restlichen Wellenlängen, die dann vom Blatt ins Auge fallen, ergeben den Farbeindruck grün.

[Beri]

Welche Wellenlängen des Lichtes absorbiert werden,hängt von der jeweiligen Molekülstruktur ab. Bei roten Blättern wird grün auch nur von roten Farbstoffen überlagert. Chlorophyll ist eben mal grün. Wie sich die Blätter im Herbst verfärben ist von den eingelagerten Farbstoffen abhängig, die sich dann zeigen , wenn Chlorophyll abgebaut wird. Es wird auch hier möglichst nichts „verschenkt“. Die Frage ist nicht ohne weiteres voraussagbar.

Liebe Grüße