Tudja-e, miért olyan ritka a kék szín a természetben?

Kék nemophila növények tengere a Japán Ibrakiban.

A kék szín - a közhiedelemmel ellentétben - nagyon ritka a természetben. Tíz növényből kevesebb, mint egynek van csak kék virága az állatok között pedig kifejezetten ritka a kék szín. A válasz erre a jelenségre annak kémiájából és fizikájából ered, hogy hogyan jönnek létre a színek – és hogyan látjuk őket. Csak egyetlen ismert állatfaj ismert, amely kék pigmenttel rendelkezik, a többiek más miatt kékek, mert például olyan a tollazatuk, vagy a pikkelyük struktúrája, hogy így veri vissza a fényt,  ami miatt kéknek látjuk őket.

Ezért és így láthatók a színek

Azért vagyunk képesek színeket látni, mert mindkét szemünk 6-7 millió fényérzékeny sejtet, az úgyneveztt csapokat tartalmazza. Három különböző féle csap van egy normál színlátású személy szemében, és mindegyik egy bizonyos fényhullámhosszra a legérzékenyebb: a vörösre, a zöldre, vagy a kékre.

Egy virág az ember és a méh szemével nézve Forrás: Dávidházy András

A csapok millióitól származó információ bioelektromos jelekként érik el az agyunkat, és mi azt a színt látjuk, amit egy adott objektum visszaver. Amikor egy színes objektumra nézünk, mint például egy csillogó zafírra, vagy egy vibráló hortenziavirágra, az objektum abszorbeálja a ráeső fehér fény egy részét; a fény többi részének, amit visszaver, színe van és ezt látjuk.

Amikor egy kék virágot nézünk – például egy búzavirágot – azért látjuk kéknek, mert ez a szín a spektrum azon része, amit a virág visszaver.

Kék Nemophila növények tengere a Japán Ibrakiban. Forrás:https://biodiversityrevolution.wordpress.com/2019/08/20/natural-wonder-why-is-the-colour-blue-so-rare-in-nature/

A növények a természetesen előforduló pigmentek összekeverésével érik el a kék színárnyalatot.

Legyszerűítve ez a folyamat némileg olyan, mint amikor a festőművész színeket kever ki.

A növények leggyakrabban a vörös pigmenteket, az antociánokat használják fel a színkombinációk létrehozásához, ami a savasság variálásával is változtatható. A visszavert fénnyel kombinálva ezek a módosítások hozzák létre például a delphinums,az ólomgyökér, vagy a harangvirágok, a hortenziák, az ölbenyíló kommelinák, a hajnalkák és búzavirágok kék tónusú színét.

A búzavirág egyike a viszonylag gyakoribb kék színű virágos növényeknek Forrás: Wikimedia Commons/TeunSpaans

A kék virágú növények igen ritkák, és majdnem semmilyen növénynek sincs kék levele – kivéve egy maroknyi, a trópusi esőerdők talaján található növényt. Ennek fő oka a fény fizikája.

A pigmentek a spektrum olyan színében jelennek meg, amit nem abszorbeálnak, hanem visszavernek. A leggyakoribb növényi pigment a zöld klorofill, tehát a növények általában zöldnek látszanak, mert a klorofill nem nyeli el, hanem visszaveri a zöld fényt. A növények azonban szeretik a spektrum kék tartományát, mivel ennek több energiája van, mint bármely más színnek a látható spektrumban.

Így keveri ki a természet a kék lekülönbözőbb árnyalatait

Ha egy növénynek kék színű a levele, akkor a legnagyobb energiájú fényt visszaveri, és csak a gyengébb minőségű fényt használja fel, ami végül is limitálja a növekedését. Ez nem egy jó stratégia, és ezért van az, hogy a legtöbb növény el is kerüli ezt. A látható spektrumban a vörösnek van a legnagyobb hullámhossza, ami azt jelenti, hogy más színekhez képest nagyon alacsony energiájú.

Az elektromágneses spektrumnak csak szűk tartománya a látható fény Forrás: Wikimedia Commons

Egy virágnak, hogy kék legyen, képesnek kell lennie olyan molekulát előállítani, ami el tud nyelni nagyon kis energiamennyiséget, hogy abszorbeálja a spektrum vörös részét. Ilyen molekulákat generálni - amelyek igen nagyok és komplexek - nehéz feladat a növények számára, és ez a fő oka annak, hogy a világ közel 300 ezer virágzó növényfajának kevesebb, mint 10 %-a hoz létre csak kék virágokat.

A természetben ritkák a kék virágok Forrás: Wikimedia Commons/Luc Vatour

A kék virágok evolúciójának az az egyik lehetséges hajtóereje,

hogy a kék igen jól látható a pollinátorok számára,

mint amilyenek például a méhek. A kék virágok létrehozása lehet, hogy komoly előnnyel jár az ilyennel rendelkező növények számára egy olyan ökoszisztémában, ahol a pollinátorokért való verseny erős.

Vérbükk fa (Fagus sylvatica atropurpurea). Forrás: Szomor Anikó

Ami az ásványokat illeti, kristály struktúráik kölcsönhatnak az ionokkal, ami meghatározza, hogy a spektrum mely részeit nyelik el és melyeket verik vissza. A lapis lazuli ásvány - amelyet főleg Afganisztánban bányásznak és a ritka, kék ultramarin színt produkálja -, triszulfid ionokat tartalmaz – 3 egymással kötésben lévő kénatom egy kristályrácsban –, ami képes felszabadítani, vagy megkötni egy elektront. Ez az energiakülönbség az, ami lényegében létrehozza az ásvány ultramarin kék színét.

Ha a kék Morpho lepke szárny pikkelyei másként formálódnának, kék színük eltűnne. Forrás: https://biodiversityrevolution.wordpress.com/2019/08/20/natural-wonder-why-is-the-colour-blue-so-rare-in-nature/

Az állatok kék színe viszont nem a kémiai pigmentekből származik.

A pigmentkeverés vagy módosítás helyett, a kék sok állatban a fény hullámhosszát megváltoztató struktúrák létrehozásával valósul meg.

A Morpho nemzetségéhez tartozó kékszárnyú lepkéknek bonyolult, rétegzett nanostruktúráik vannak a szárnypikkelyeiken, amik "manipulálják" a fényrétegeket, így bizonyos színek kioltják egymást és csak a kéket veri vissza. A lepke szárnyának pikkelyei oly módon hajlítja meg a fényt, hogy az egyetlen fényhullámhossz, amit visszaver, a kék. Ha a pikkelyek más alakúak volnának, a kék szín eltűnne.

A kék szajkónak élénk, ragyogó kék színű tollai vannak Forrás: Wikimedia Commons/Darren Swim

Hasonló történik a kék alapszínű madarak, mint pl. a kék szajkó (Cyanocitta cristata) tollaiban található struktúrákban, vagy a kék doktorhalfélék (Paracanthurus hepatus) pikkelyeiben, és a súlyosan mérgező kékgyűrűjű polipok (Hapalochlaena maculosa) feltűnően villogó gyűrűiben. A kék szajkó minden egyes tolla a fényt szóró, mikroszkopikus gyöngyökből áll oly módon elosztva, hogy a kék kivételével minden más fényhullámhosszt töröl.

A Nessaea obrinus lepke a ritka képességgel, hogy igazi kék pigmentet produkál. Forrás: https://biodiversityrevolution.wordpress.com/2019/08/20/natural-wonder-why-is-the-colour-blue-so-rare-in-nature/

Az emlősöknél még ritkábbak a kék árnyalatok, mint a madaraknál, a halaknál, a hüllőknél és a rovaroknál. Néhány bálnának és delfinnek kékes színű bőre van; a főemlősöknek, mint például az arany piszeorrú majmoknak (Rhinopithecus roxellana), vagy a mandrillnak (Mandrillus sphinx) kék alapszínű az arcuk valamint a fenekük is.

A pompás paradicsommadár udvarlási tánca. Forrás: https://biodiversityrevolution.wordpress.com/2019/08/20/natural-wonder-why-is-the-colour-blue-so-rare-in-nature/

De ha sok munkába kerül a kék alapszín létrehozása, felmerül a kérdés, hogy mi az evolúciós oka a kék szín előállításának ? Mi lehet ennek az ösztönzője?

Evolúciós előnyök és stratégiák

A kék virágok evolúciójának - amint már láttuk - az lehet az egyik legfőbb hajtóoka, hogy a kék szín kiugrik a környezetéből és feltűnő a beporzó rovarok számára.

Egy olyan növény, amelynek a környezetétől eltérő színű virága van, unikális beporzókat is magához vonzhat.

A beporzó méhek szín preferenciája ösztönözhette valószínűleg a ma látható virágszínek diverz tartományának a kialakulását, beleértve a kéket is.

A nyílméregbékák brilliáns kék testükkel riasztják el a predátorokat. Forrás: https://biodiversityrevolution.wordpress.com/2019/08/20/natural-wonder-why-is-the-colour-blue-so-rare-in-nature/

Ami az állatokat illeti, a szemkápráztató kék színek bármelyik csoportnál, a lepkéktől a békákig vagy a papagájokig bezárólag, egyaránt hasznosak lehet abban, hogy a párzásnál felhívják magukra az ellentétes nemű fajtárs figyelmét, vagy pedig - mint a nyílméreg békáknál - elriasszák a ragadozókat.