Пчелы могут видеть синий ореол вокруг фиолетового региона. Edwige Moyroud

У цветов есть секретный сигнал, специально подобранный для пчел поэтому они знают, где собирать нектар. И новые исследования только что дали нам более полное представление о том, как работает этот сигнал. Наномасштабные узоры на лепестках отражают свет таким образом, который эффективно создает «голубой ореол» вокруг цветка, который помогает привлечь пчел и поощряет опыление.

Это увлекательное явление не должно быть слишком неожиданным для ученых. Растения на самом деле полны такого рода «нанотехнологий», что позволяет им делать всевозможные удивительные вещи, от очистки себя до генерирования энергии. Более того, изучая эти системы, мы могли бы использовать их в наших собственных технологиях.

Большинство цветов выглядят яркими, потому что они содержат светопоглощающие пигменты, которые отражают только определенные длины волн света. Но некоторые цветы также используют радужную оболочку, другой тип цвета, возникающий при отражении света от микроскопически разнесенных структур или поверхностей.

Переменные цвета радуги, которые вы можете видеть на компакт-диске, являются примером перелива. Это вызвано взаимодействия между светом отскакивая от близко расположенных микроскопических углублений на его поверхности, что означает, что некоторые цвета становятся более интенсивными за счет других. Когда ваш угол обзора смещается, расширенные цвета меняются, чтобы вы видите мерцающий, морфирующий цветовой эффект.

Многие цветы используют борозды между одной и двумя тысячами миллиметров друг от друга во всплывающем покрытии на их поверхности, чтобы вызвать переливание подобным же образом. Но исследователи, исследующие, как некоторые цветы используют радужную оболочку для привлечения пчел к опылению, заметил что-то странное, Расстояние и выравнивание канавок были не такими совершенными, как ожидалось. И они были не совсем совершенны в очень похожих способах во всех типах цветов, на которые они смотрели.

Эти недостатки означали, что вместо того, чтобы давать радугу как компакт-диск, рисунки работали намного лучше для синего и ультрафиолетового света, чем другие цвета, создавая то, что исследователи назвали «синим ореолом». Были веские основания подозревать, что это не совпадение.

Ассоциация цветовое восприятие пчел сдвигается к синему концу спектра по сравнению с нашим. Вопрос заключался в том, были ли «дефекты» восковых узоров «созданы» для создания интенсивного блюза, фиалок и ультрафиолетов, которые пчелы видят наиболее сильно. Люди могут иногда видеть эти узоры, но они обычно невидимы для нас на фоне красных или желтых пигментов, которые выглядят намного темнее пчел.

Исследователи проверили это, обучив пчел, чтобы связать сахар с двумя типами искусственного цветка. У одного были лепестки, выполненные с использованием идеально выровненных решеток, которые давали нормальное переливание. У другого были ошибочные механизмы, реплицирующие голубые ореолы из разных настоящих цветов.

Они обнаружили, что, хотя пчелы научились ассоциировать радужные поддельные цветы с сахаром, они научились лучше и быстрее с синими ореолами. Увлекательно кажется, что многие различные типы цветущих растений могут развиваться по этой структуре отдельно, каждый из которых использует наноструктуры, которые дают слегка наружу радужную оболочку, чтобы усилить их сигналы пчелам.

Эффект лотоса

Растения развили множество способов использования таких структур, что делает их первыми нанотехнологиями природы. Например, воски, которые защищают лепестки и листья всех растений, отталкивают воду, свойство, известное как «гидрофобность». Но на некоторых растениях, таких как лотос, это свойство усиливается формой воскового покрытия таким образом, который эффективно делает его самоочищающимся.

Воск устроен в виде множества конусообразных структур размером около пяти тысячных долей миллиметра. Они, в свою очередь, покрыты фрактальными узорами воска в еще меньших масштабах. Когда вода приземляется на эту поверхность, она не может прилипать к ней вообще, и поэтому она образует сферические капли, которые катятся по листу, собирающему грязь вдоль пути, пока они не упадут с края. Это называется "superhydrophobicity"Или" эффект лотоса ".

Умные растения

Внутри растений есть другой тип наноструктуры. Поскольку растения берут воду из своих корней в свои клетки, давление накапливается внутри клеток, пока оно не будет находиться между 50-метрами и 100-метрами под морем. Чтобы сдержать эти давления, клетки окружены стеной, основанной на пучках целлюлозных цепей от пяти до 50 миллионных миллиметров в миллиметрах микрофибриллы.

Отдельные цепи не настолько сильны, но как только они превращаются в микрофибриллы, они становятся такими же сильными, как сталь. Затем микрофибриллы внедряются в матрицу из других сахаров, чтобы сформировать естественный «умный полимер», специальное вещество, которое может изменять его свойства, чтобы растение расти.

Люди всегда использовали целлюлозу в качестве натурального полимера, например, в бумажной или хлопковой промышленности, но ученые сейчас разрабатывают способы выпуска отдельных микрофибрилл для создания новых технологий. Благодаря своей прочности и легкости, эта «наноцеллюлоза» может иметь огромный диапазон применений. К ним относятся легкие детали автомобиля, низкокалорийные пищевые добавки, строительные леса для тканевой инженерии, и, возможно, даже электронные устройства, которые могут быть такими же тонкими, как лист бумаги.

Возможно, самыми удивительными наноструктурами растений являются системы сбора светов, которые захватывают световую энергию для фотосинтеза и переносят ее на места, где они могут быть использованы. Растения способны переносить эту энергию с невероятной эффективностью 90%.

Теперь у нас есть доказательства того, что это связано с тем, что точное расположение компонентов световой сборки позволяет им использовать квантовую физику для тестирования множества способов перемещения энергии одновременно и найти наиболее эффективные, Это добавляет вес к идее, что квантовая технология может помочь обеспечить более эффективные солнечные элементы, Поэтому, когда дело доходит до разработки новой нанотехнологии, стоит вспомнить, что растения, возможно, попали туда первым.

Об авторе

Стюарт Томпсон, старший преподаватель биохимии растений, Вестминстерский университет

Эта статья изначально была опубликована в Беседа, Прочтите оригинал статьи.

Похожие книги:

at Внутренний рынок самовыражения и Amazon