שלום דני,

ניתן אפילו לחדד את השאלה ולשאול מדוע הצמחים לא שחורים? גוף שחור קולט את כל אורכי הגל ולכן כמות האנרגיה שהצמח יספוג תהייה מקסימאלית!

יש לכך תשובה פשוטה ותשובה מעט יותר מסובכת.

התשובה הפשוטה היא שהצמח ירוק מכיוון שהוא מכיל כלורופיל והכלורופיל ירוק מכיוון שהוא מכיל אטום מגנזיום (בדיוק מאותה סיבה שהדם אדום כי הוא מכיל אטומי ברזל. מדוע הכלורופיל מכיל אטומי מגנזיום? אחת הסיבות האפשריות היא שבזמן קדום, כאשר הכלורופסט (האברון נושא הכלורופיל) היה עדיין חד-תא עצמאי מגנזיום היה מצוי זמין בשפע בסביבה (הכלורופלסט, בדיוק כמו המיטוכונדריון בבע"ח היה בעבר הרחוק חד-תא עצמאי ורק בהמשך הוא הפך לחלק אינטגראלי מהתא).

התשובה היותר מסובכת היא שהשאלה לא מדויקת מכיוון שאין סוג כלורופיל אחד (יש כלורופיל a, כלורופיל b, קרטנואידים ועוד) וצמחים שונים משתמשים באורכי גל שונים (יש צמחים בעלי עלים סגולים, אצות כחולות, אצות סגולות ועוד).

בתמונה הבאה ניתן לראות את התפלגות העוצמה של קרני השמש על פני כדור הארץ (בגובה פני הים) על פי אורכי הגל.

(ןיקיפדיה).

אורכי הגל של האור הנראה ניתנים בטבלה הבאה:

ניתן לראות שעוצמת האור באורכי הגל כחול- ירוק-צהוב-אדום גבוהה מאוד וההבדלים לא ממש משמעותיים.
ההבדל המשמעותי הוא בכמות האנרגיה שהגל נושא- ככל שאורך הגל קצר יותר כך הוא נושא יותר אנרגיה לכן אורכי גל כחולים וסגולים הם בעלי אנרגיה רבה יותר מאשר אורך הגל הירוק והם יעילים יותר לצמח.

אפשרות נוספת לסיבה מדוע צמחים קולטים פחות טוב אורכי גל ירוקים יכולה להיות קשורה לעובדה שככל שאורך הגל יותר ארוך כך הוא פחות מתפזר באטמוספרה ומגיע לפני הקרקע (זאת גם הסיבה מדוע השמיים אדומים בשקיעה, לתשובה קודמת בנושא: לחץ כאן). ייתכן שבתקופות קודמות מסיבות שונות הרבה פחות מאורכי הגל הקצרים הגיעו לפני הקרקע והיה יתרון לאורכי הגל הארוכים יותר כמו צהוב ואדום.

מאת: ד"ר מאיר ברק
המחלקה לביולוגיה מבנית
מכון ויצמן למדע

הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.

16 תגובות

  • דניאל

    עדיין זה לא עונה על השאלה

    למה העלים לא שחורים?
    עניתם למה עדיף ירוק מצבעים אחרים כמו אדום או כחול וכו', אבל לא עניתם למה לא שחור שהרי שחור קולט את כל אורכי הגלים אז זה לא משנה אם בתקופות קודמות היה יתרון לאורך גל מסוים כל עוד היו עוד אורכי גלים לעלה עדיף להיות שחור.

    בתודה מראש דניאל

  • אמיתי

    החמניה בלילה

    לאן החמניות מסתכלות בלילה?

  • חן

    אורכי גל

    איך אני יכולה לגדל חסה באורכי גל שונים כלומר לבודד אורך גל מסויים ולהשוות?
    האם ניתן לגדל באורך גל אחד ספציפי או שניתן לבודד אחד מתוך כל הספקטרום של אורכי הגל? אני צריכה להשוות בין אדום, ירוק וכחול
    בתודה מראש חן

  • יהודה

  • מאיר ברק

    תשובה

    הפתיחה והסגירה של הפרחים כמו גם תנועת עלים ופרחים לכיוון השמש ופתיחת וסגירת פיוניות כולם מתרחשים הודות לשינוי בלחץ הטורגור בתאים מיוחדיםהמצויים בצמח.

    להסבר יותר מפורט ניתן לקרוא במענה בפורום על השאלה לתנועת החמניה בהתאם להארת השמש.

    לחץ טורגור (Turgor pressure) הוא לחץ אוסמוטי המשתנה בהתאם לריכוז המלחים בתא.
    בתאים מסוימים בצמח ניתן ע"י משאבות אשלגן (לדוגמא) לשנות את ריכוז המלחים יחסית מהר ולכן לגרום לתנועה של חלקים מסוימים.
    קישורים:
    על פיוניות ומיקומן בצמחים מדבריים
    http://www.weizmann.ac.il/zemed/net_activities.php?cat=1447&incat=1412&a...

    מצגת (באנגלית( על הנושא)
    http://www.sciencebugz.com/apbio/notes/Plant%20ResponseToLight.pdf

    מאמר שלם על פתיחת וסגירת פרחים
    http://jxb.oxfordjournals.org/cgi/reprint/54/389/1801

  • תום

    לחץ הטורגור

    האם תוכלו לפרסם בנושא עוד מאמרים?
    (בנושא לחץ הטורגור)?
    בתודה מראש,
    תום

  • מאיר ברק

    תגובה

    יש מספר תשובות ופורומים שנוגעים בנושא (ראה קישורים בסוף התשובה).
    יש גם חומר טוב בקישור הבא:
    http://www.tau.ac.il/~ecology/virtau/8-adi/new_page_1.htm

    קישורים:
    הבדלים בין תא צמחי לתא חי
    http://www.weizmann.ac.il/zemed/net_activities.php?cat=1447&incat=1412&a...

    על לחץ הטורגור (בפורום התשובה)
    http://www.weizmann.ac.il/zemed/net_activities.php?cat=1447&incat=1412&a...

  • מאיר ברק

    תשובה

    התופעה אמיתית והיא קיימת לא רק בחמניות.
    שמה המדעי הוא הליו-טרופיזם (heliotropism) או בתרגום לעברית: משיכה או העדפה לכיוון האור.

    התנועה אפשרית הודות לתאים מיוחדים המצויים בבסיס הגבעול הנושא את הפרח (תאים כאלו גם קיימים בבסיס עלים מסויימים). השם הלועזי של התאים הוא pulvinus וניתן לקור להם ה"מפרקים של הצמח". ע"י שינו בלחץ טורגור (הנגרם מפעילות משאבות אשלגן) הם יכולים לגרום לתנועה של עלים, גבעולים ופרחים (לחץ הטורגור גם אחראי לפתיחת וסגירת הפיוניות).
    באשור האמרו, התאים המצויים בצד המוצל של הצמח יגיבו בשונה מהתאים המצויים בצד המואר. השילוב יגרום לתנועה.
    קישורים:
    סרטוני הדגמה המראים על השפעת האור על תנועת העלים
    http://terpconnect.umd.edu/~iforseth/leafmovements.htm

    מאמר על הליוטרופיזם
    http://findarticles.com/p/articles/mi_m1134/is_4_108/ai_54574603/

    הליוטרופיזם בויקיפדיה
    http://en.wikipedia.org/wiki/Heliotropism

  • ליאור

    התשובה לא עונה על השאלה מדוע פרח החמנייה מופנה לכיוון השמש?

    זה ידוע שיש מנגנונים בצמח (פולוינוס) שאחראים על התנועה
    אך לא ענית מדוע יש לתנועת פרח כלפי השמש חשיבות ?
    מה זה נותן לצמח?

    אשמח לתשובה

  • מאיר

    תגובה

    התשובה לא עונה על השאלה מדוע פרח החמנייה מופנה לכיוון השמש?

  • ליאור

    בסדר, אבל...

    אני יודע ורואה בשדה שהפרח כן מופנה דרומית מזרחית בדיוק למקור האור, אולי הוא דווקא רוצה להבשיל את הזרעים מהר, שיתיבשו?

  • מאיר

    תגובה

    אתה רואה שהצמח מופנה לכיוון מסויים אך לא שהוא נע בעקבות השמש (הליוטרופיזם) וזה בדיוק מה שציינתי - שצמח החמנייה לא מסוגל לבצע עקיבה בגלל הגבעול הקשיח.

    בנוסף אתה בעצמך מציין שהפרחים לא פונים לכיוון דרום אלא דרום-מזרח.
    (א). ביולוגיה היא לא מתמטיקה. אם הייתי מוצא את כל החמניות מופנות בדיוק ב 90 מעלות לכיוון דרום הייתי חושד שיד אדם מכוונת עומדת מאחורי זה.
    (ב). ההגדרה שלך של דרום-מזרח מאוד כללית, כך שקשה לדעת בדיוק עד כמה הנטייה היא דרומה. אבל אתה מציין בעצמך שהם לא פונים דרומה.

  • מנחם

  • עמי

    שאלה יפה

    נדמה לי שעל התשובה למה צמח לא שחור לא ענו במיוחד והסתפקו בלהסביר מה מקור הצבע השחור.
    אם כן, למה הכלורופיל ירוק ולא שחור או לא אומץ פיגמנט עם פס קליטה רחב יותר? יש כמה סיבות טובות לכך. האחת מהן היא חום. אחרת היא פגיעה ביעילות הריאקציה כשיש קליטה גדולה מדי של אנרגיה במערכת.

    זאת ועוד אוסיף שבעולם המיקרואורגניזמים האפשרויות רבות הרבה יותר מכלורופיל A ו B. שם יש גם אופציות ל C, D, E ו G
    לא מזמן אף נמצאה בקטריה בעלת בקטריוכלורופיל D שיודעת ליצור חמצן מספקטרום שקרוב לאינפרא אדום. לכל אחת מהמולקולות הללו יש בדרך כלל נגזרות שונות שמטות את ספקטרום הבליעה לכוונים קצת שונים.

    שאלה נהדרת ותשובה טובה.

  • לילך

    מדוע יש עלים שהם לא ירוקים לגמרי ?

    למשל פסים לבנים או כתמים סגולים

  • מאיר ברק

    תשובה

    ,יש מספר רב של תשובות אפשריות ואני מניח שלא כולו נכונות לכול צמח:

    (1). בחלק מהמקרים הצבעים מטרתם למשוך בע"ח או כדי יאכלו את הצמח ויעבירו את הזרעים או כדי למשוך חרקים להאבקה.
    (2). כפי שצויין בתשובה למעלה ייתכן ולאורכי גל ארוכים יותר היה ייתרון בזמנים קדומים.
    (3). לאורכי גל ארוכים יש בהחלט ייתרון באזורים שטופי שמש- עודף אנרגיה גם הוא יכול לפגוע בצמחים
    (4). לחילופין יש צמחים הגדלים בצל (למשל ביערות עד מתחת לחופת העצים) ולהם יהיה יתרון אם יוכלו לנצל אורכי גל שבהם העצים לא משתמשים.
    (5). אפשרות נוספת היא שאנשים פשוט חושבים שזה יפה ולכן יצרו סלקציה מלאכותית לתכונות אלו