Funkcije boja u svijetu bilja

Najpoznatiji biljni pigment smješten u staničnom organelu kloroplastu je klorofil.

Opće je poznato da su klorofili zaduženi upijati sunčevu svjetlost i pretvarati je u energiju nužnu za održavanje biljaka na životu. Riječ fotosinteza znači sakupljanje svjetlosti, a pri tom se procesu stvara jedna molekula glukoze (C6 H12O6)i šest molekula kisika (O6).

Kada je vrijeme suho, a svjetlo intenzivno lišće će stvarati više šećera. Klorofil upija samo dio svjetlosnog spektra i to dio bijele, vidljive svjetlosti. To se odnosi na krajnje vrijednosti u spektru, odnosno na boje s najvišim frekvencijama, a najkraćim valnih duljinama i na boju najniže frekvencije, a najveće valne duljine. Pojednostavljeno, to znači da klorofil upija ljubičastu, indigo, plavu i crvenu vidljivu svjetlost. Isto tako klorofil odbija žutu, narančastu i zelenu svjetlost. Od te tri boje najtamnija je zelena i to je razlog zbog kojeg lišće percipiramo kao zeleno.

Kada upišu studij šumarstva, studenti na predavanjima iz botanike saznaju i za druge biljne pigmente. To su karotenoidi koji su prisutni u svim biljkama i kojih ima preko 600 vrsta i antocijan koji nije prisutan u svim vrstama. Karotenoidi se dijele u dvije glavne skupine: ksantofile koji sadrže kisik i koji su prema strukturi alkoholi i karotene koji ne sadrže kisik i koji su po strukturi ugljikovodici.

Uvijek žuto lišće kultivara šimšira i jesenje lišće javora puno je ksantofila, dok je najočitiji primjer za veliku količinu karotina plod mrkve, čiji latinski naziv Daucus carota upućuje upravo na taj njezin narančasti pigment. Jedan od ksantofila, likopen uzrok je crvene boje rajčice.

Ujesen kada se drveće počne pripremati za period mirovanja, staje s proizvodnjom šećera pa mu lišće postaje suvišno. Počinje proces pri kome se pri peteljci stvara sloj nalik na pluto. Kada se dovrši stvaranje tog sloja, list se odvaja od peteljke i list pada. Karotenoidi se raspadaju duže nego klorofil i zato na šumsko tlo pada lišće obojeno u žute, narančaste ili crvene boje.

Karotenoidi imaju dvije glavne funkcije. Osiguravaju dodatnu energiju klorofilu tako što upijaju prvenstveno plavi dio vidljive svjetlosti i nešto zelenog, a odbijaju žuti, narančasti ili crveni. Energiju predaju izravno klorofilu i zahvaljujući njima lišće ipak može upiti zelenu svjetlost. Ako je svjetlo odviše jakog intenziteta klorofil će se početi raspadati u procesu zvanom fotooksidacija. Druga važna uloga karotenoida je sprečavanje tog raspadanja fotoinhibicijom i omogućavanje daljnjeg, normalnog funkcioniranja klorofila. Zato će se razina karotenoida povećati tijekom sušnog razdoblja, ali i u slučaju nekih nutritivnih poremećaja.

Treću vrstu biljnih pigmenata sadrže samo neke biljne vrste, a naziva se antocijan. Zbog tog pigmenta lišće će nam izgledati crveno, zagasito crveno ili čak ljubičasto, a kod nekih će vrsta obojiti i stabljike, cvijeće ili plodove. Lišće koje ga sadrži normalno upija i zeleni dio vidljivog spektra. Antocijan nije zadužen za fotosintezu. Pretpostavlja se da štiti biljke od ultraljubičastog svjetla. Uz antocijan se proizvode neke životinjama odbojne kemijske tvari pa se pretpostavlja da crvena boja služi kao upozorenje. Dijelom crveno lišće hrastovog ponika prema ovoj teoriji ima za svrhu odbiti jelensku divljač kojoj je u to vrijeme baš zgodan za brštenje.

Obratno, crvena, plava ili ljubičasta boja plodova, ovisno o pH vrijednosti, ima svrhu vizualno privući biljojede. Antocijan je inače blago lužnat, najčešće pH vrijednosti 8 i stoga topiv u određenim tekućinama, npr. etilnom alkoholu. Tijekom otapanja klorofil će ostati čitav što je dokaz da ga sadrži sve lišće bez obzira na vrstu i to je objašnjenje kako se hrane crvena bukva ili japanski javor. Klorofil je najučinkovitiji kod svjetlosti malog intenziteta. Na lišću crvene bukve koje se nađe u sjeni duže vremena počet će iz bijati zelena boja. U voćnjacima često nailazimo na jabuke čija je jedna strana zelena a druga crvena. To znači da je zelena strana bila okrenuta prema krošnji, a crvena prema Suncu. Razina antocijana povećava se u vrijeme stresa. Povećat će se kada je vrijeme suho, a insolacija visoka i poveća se količina šećera u stablima ili kada je vrijeme na granici smrzavanja pa je razina nutrijenata vrlo niska.

Priroda sve podređuje održanju života, a biljni pigmenti su jedni od alata. Spoznaja da određeni biljni pigmenti upijaju određene svjetlosne valne duljine dovela je do brojnih pokusa. Pokusi su imali za cilj utvrditi kako razni obojeni filtri i umjetni izvori svjetlosti utječu na rast i razvoj biljaka. Neki su pokušali s obojenim celofanom i zaključili da crveni, plavi ili ljubičasti pospješuju rast biljaka pod uvjetom da boje nisu prezasićene, odnosno odviše tamne.

Klasične, obojene električne žarulje pokazale su različite efekte. Plava djeluje na otvaranje puči u lišća uslijed čega ono prihvaća više ugljičnog dioksida. To pojačava fotosintezu i zbog toga lišće naraste veće. Crvene žarulje u principu potiču cvat. One su pokazale različite učinke pa neko lišće postane veće, neko dobije neravnu površinu, a neke biljke postanu visoke i tanke. Crveno svjetlo daje za trećinu više energije nego ono obično pa će biljka koja mu je izložena narasti visoka da ima kamo pohraniti povećanu količinu šećera.

Istraživanja su pokazala da je najbolje ako je udio plavog svjetla vrijednosti 450 nm, a crvenog 650 nm, odnosno da je najbolje istodobno koristiti obje boje jer zajedno daju snažne i vitalne biljke. Pokazalo se da obične električne žarulje nisu najbolji izbor jer daju puno crvene vidljive svjetlosti pa na biljke djeluju kao crveno obojene žarulje. Flourescentne primarno emitiraju plavu svjetlost, neke i UV svjetlost, ne emitiraju toplinu, a daju puno energije pa se smatra da su bolji izbor za biljke. Kao i kod obojenih žarulja najbolja se pokazala istodobna upotreba obiju.

Ali postoje brojne studije štetnosti flourescentnih svjetiljki po ljudsko zdravlje pa se nameće pitanje jesu li doista dobre i za biljke. Vjerojatno je zato i porasla popularnost LED svjetala. Porasla je, između ostalog i zbog toga što kod njih nema neugodnog treperenja karakterističnog za flourescentne svjetiljke no i one nailaze na negodovanje, pogotovo zbog toga što neke također emitiraju UV zrake. Što se tiče biljaka, s jedne strane su se LED svjetla pokazala vrlo dobra jer daju puno energije, a s druge strane, pokazalo se da mijenjaju boju lišća i drugih dijelova.