Красный край

Красный край, или красный барьер фотосинтеза — резкое усиление отражения зелёной растительности в ближнем инфракрасном излучении. Хлорофилл поглощает большую часть света в видимой области, однако, после 680 нм наблюдается резкое падение поглощения. Это происходит из-за резкого усиления отражения в ближней инфракрасной области. При этом вклад отражения (альбедо) возрастает с 5 % до 50 % в диапазоне от 680 до 730 нм.

Красный край на спектре действия фотосинтеза.

Такое высокое отражение в ближней инфракрасной области объясняется строением самого листа, в котором есть множество воздухоносных полостей, вносящих свой вклад в отражение. Эффект сильно увеличивается с ростом толщины листа. Также он зависит от содержания в нём воды, хлорофилла, СО₂ и физиологического статуса растения. Красный край есть почти у всех фотосинтезирующих организмов, включая водных, но может смещаться по горизонтальной оси (изменение положения пика, плато и спада отражения). Наиболее слабо он выражен у лишайников и бактерий. У пурпурных бактерий красный край отсутствует, они могут использовать для фотосинтеза свет в диапазоне 700—730 нм^[1].

До сих пор не найдено правдоподобного объяснения существования красного края. Изначально предполагалось, что избыточно поглощение световых волн длиной больше 700 нм может приводить к перегреву организмов, но вскоре эта гипотеза была опровергнута, так как не подтвердилась расчётами. Есть версия, что организмы просто отсекают ненужную радиацию, поскольку у поверхности земли больше всего фотонов с длиной волны 685 нм, и, следовательно, их выгоднее всего использовать для фотосинтеза. Тем не менее, использование света из области красного края всё-таки возможно. У бактерий есть светособирающие комплексы, с пиком поглощения больше, чем основной пигмент их фотосистемы^[1]. Шпинат^[1] и подсолнечник^[2] каким-то образом способны собирать свет в области 720—730 нм и передавать его на более коротковолновый пигмент реакционного центра.

Благодаря феномену красного барьера наземные растения выглядят очень яркими при съёмке в ближнем инфракрасном диапазоне, что используется для подсчёта так называемого нормированного индекса различия растительного покрова^[en] (NDVI). Это используется во многих технологиях дистанционного зондирования, в частности для поиска фотосинтезирующих организмов на других планетах^[3].

ПримечанияПравить

↑ ¹ ² ³ Kiang Nancy Y., Siefert Janet, Blankenship Robert E. Spectral Signatures of Photosynthesis. I. Review of Earth Organisms // Astrobiology. — 2007. — Февраль (т. 7, № 1). — С. 222—251. — ISSN 1531-1074. — doi:10.1089/ast.2006.0105. [исправить]
↑ Pettai Hugo, Oja Vello, Freiberg Arvi, Laisk Agu. Photosynthetic activity of far-red light in green plants // Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics. — 2005. — Июль (т. 1708, № 3). — С. 311—321. — ISSN 0005-2728. — doi:10.1016/j.bbabio.2005.05.005. [исправить]
↑ Seager S. Turner E.L. Schafer J. Ford E.B. Vegetation's Red Edge: A Possible Spectroscopic Biosignature of Extraterrestrial Plants (англ.) // Astrobiology : journal. — 2005. — Vol. 5, no. 3. — P. 372—390. — doi:10.1089/ast.2005.5.372. — Bibcode: 2005AsBio...5..372S. — arXiv:astro-ph/0503302. — PMID 15941381.

Внешние ссылкиПравить

Жизнь вне Земли найдут по цвету

[Spectral_Signatures-1] ¹ ² ³ Kiang Nancy Y., Siefert Janet, Blankenship Robert E. Spectral Signatures of Photosynthesis. I. Review of Earth Organisms // Astrobiology. — 2007. — Февраль (т. 7, № 1). — С. 222—251. — ISSN 1531-1074. — doi:10.1089/ast.2006.0105. [исправить]

[2] Pettai Hugo, Oja Vello, Freiberg Arvi, Laisk Agu. Photosynthetic activity of far-red light in green plants // Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics. — 2005. — Июль (т. 1708, № 3). — С. 311—321. — ISSN 0005-2728. — doi:10.1016/j.bbabio.2005.05.005. [исправить]

[3] Seager S. Turner E.L. Schafer J. Ford E.B. Vegetation's Red Edge: A Possible Spectroscopic Biosignature of Extraterrestrial Plants (англ.) // Astrobiology : journal. — 2005. — Vol. 5, no. 3. — P. 372—390. — doi:10.1089/ast.2005.5.372. — Bibcode: 2005AsBio...5..372S. — arXiv:astro-ph/0503302. — PMID 15941381.

[1]

[2]

[3]