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植物是綠色的原因 植物為什么會變綠

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當照在葉子上的陽光迅速變化時 ， 植物必須保護自己免受隨之而來的突然的太陽能激增 。
為了應對這些變化 ， 光合生物發展了許多策略 。

植物是綠色的原因 植物為什么會變綠

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但是 ， 科學家無法確定基本的設計原理 。
由加州大學里弗賽德分校的物理學家領導的國際科學家團隊現在已經構建了一個模型 ， 該模型再現了在許多光合生物上觀察到的光合光收集的一般特征 。
集光是通過結合蛋白質的葉綠素分子收集太陽能 。
研究人員的模型借鑒了復雜網絡科學的思想 ， 該領域致力于探索手機網絡 ， 大腦和電網中的高效運行 。
該模型描述了一個簡單的網絡 ， 該網絡能夠輸入兩種不同顏色的光 ， 但可以輸出穩定的太陽能功率 。
他們的模型表明 ， 通過僅吸收非常特定顏色的光 ， 光合生物可以自動保護自己免受太陽能突然變化（或噪聲）的影響 ， 從而實現非常有效的電能轉換 。
這項研究發表在《科學》雜志上 。
綠色植物呈現綠色 ， 而紫色細菌則呈現紫色 ， 因為只有它們吸收的光譜中的特定區域才適合防止迅速變化的太陽能 。
植物是綠色的原因 植物為什么會變綠

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十多年前 ， 有科研人員就已經開始光合作用的研究 。
【植物是綠色的原因 植物為什么會變綠】他們想知道為什么植物會拒絕綠光 ， 即最強的太陽光 。
有科研人員鼓勵擴展該模型 ， 使其包括在入射太陽光譜非常不同的環境中生長的更廣泛的光合生物 。
現在已經能夠證明該模型可用于除綠色植物以外的其他光合生物中 ， 并且該模型確定了光合光收集的一般和基本特性 。
研究表明 ， 通過選擇與入射太陽光譜相關的吸收太陽能的位置 ， 可以最大程度地減小輸出噪聲 ， 這些信息可用于增強太陽能電池的性能 。
這種非常簡單的設計原理也可以應用于人造太陽能電池的設計中 ?！?br /> 植物和其他光合作用生物具有多種策略來防止由于過度暴露于太陽而造成的損害 ， 從能量釋放的分子機制到葉片的物理運動以追蹤太陽的方法不等 。
就像防曬霜一樣 ， 植物甚至已經開發出有效的防紫外線功能 。
顯然 ， 在復雜的光合作用過程中 ， 保護有機體免于過度暴露是成功產生能量的驅動因素 ， 這是用來開發模型的靈感 。
該模型結合了相對簡單的物理學 ， 但是與生物學中的大量觀察結果一致 。
如果將模型實驗堅持下去 ， 可能會發現理論和觀察結果之間甚至有更多的一致性 。
為了構建模型 ， 科研人員將簡單的網絡物理學應用于生物學的復雜細節 ， 并且能夠對高度多樣化的光合生物做出清晰、定量和通用的陳述 。
該模型是由假設驅動的第一個解釋 ， 為什么植物是綠色的 ， 科研人員給出了通過更詳細的實驗來測試模型的路線圖 。
在光合作用中 ， 如果進入集光網絡的太陽能流量明顯大于出光網絡的流量 ， 則光合作用網絡必須適應以減少突然的能量溢出 。
當網絡無法控制這些波動時 ， 生物體會試圖排出多余的能量 。
這樣 ， 生物體會遭受氧化應激 ， 從而損害細胞 。
研究人員對他們的模型如此通用和簡單感到驚訝 。
鑒于生物體對其外部環境的控制很少 ， 因此生物系統通常不能得到很好的調節 。
迄今為止 ， 這一矛盾尚未得到解決 ， 因為沒有模型將微觀過程與宏觀特性聯系起來 。
接下來 ， 研究人員將設計一種新穎的顯微鏡技術 ， 以測試他們的想法 ， 并使用量子光學工具推動光生物學實驗技術的發展 。

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