Физика

Цвет голубым елям обеспечивают нанотрубки

Цвет голубым елям обеспечивают нанотрубки

Manfred Krause/zb/picture alliance

Красноярские ученые выяснили, что необычный оттенок голубой ели и сизой пшенице придает присутствие нанотрубок в покрывающем иглы и листья эпикутикулярном воске. Нанотрубки влияют на проникающий в растения свет, благодаря чему они могут выживать при недостатке освещенности и увеличивать эффективность фотосинтеза. Результаты исследования опубликованы в сборнике конференции 2020 International Conference on Information Technology and Nanotechnology (ITNT).

Многие части растений покрыты эпикутикулярным воском, который защищает листья от избыточной влаги и пересыхания, насекомых и химикатов. Ученые из Института физики им. Л.В. Киренского Красноярского научного центра СО РАН выяснили, что структурными элементами воскового покрытия растений являются нанотрубки. Исследовав влияние поверхностного слоя на оптические свойства хвои голубой ели и листьев сизо-серой пшеницы, авторы пришли к выводу, что именно нанообъекты отвечают за синий цвет.

«В 2016 году ученые из Англии обнаружили, что за синюю окраску растений отвечают не пигменты, а некая фотонно-кристаллическая структура в хлоропластах растений. В Сибири растет много голубых елей, мы начали искать причину их синего цвета и наткнулись на воск. Выяснилось, что именно он отвечает за необычный цвет. Если этот слой химически удалить, то визуально дерево станет обычной зеленой елью. Также мы рассмотрели сорт сизой пшеницы и выяснили, что толстый восковой покров голубоватых растений состоит из нанотрубок. При исследовании спектральных характеристик воска мы обнаружили, что он поглощает практически весь ультрафиолет и излучает его в видимом диапазоне света, то есть флюоресцирует. Поглощая коротковолновый свет, восковой слой защищает внутреннюю структуру клеток от ультрафиолетового излучения и в тоже время переводит его в видимую область спектра, тем самым увеличивая эффективность фотосинтеза», — рассказал один из авторов исследования Евгений Буханов.

1 / 2

Образцы нанотрубок под сканирующим электронным микроскопом. Пшеница (слева) и голубая ель (справа)

Фото: Пресс-служба КНЦ СО РАН

Ученые отделяли воск от растения при помощи дистиллированной воды. Образцы помещали в сосуд с водой на несколько часов и охлаждали до минусовой температуры. Замерзая, вода расширялась и отрывала восковые пластинки от поверхности листа. После оттаивания пластинки всплывали на поверхность, где их собирали ученые. Исследование полученных образцов под сканирующим электронным микроскопом показало, что у обоих растений восковое покрытие состоит из нанотрубок диаметром около 150 нм и длиной 1–4 микрона. Еловые иголки и листья пшеницы различались спектрами флуоресценции. У елей пик свечения был близок к границе с ультрафиолетом, а у пшеницы недалеко от зеленой зоны. В результате под воздействием ультрафиолета ель приобретает синий цвет, а пшеница становится серо-голубой. Различие связано с тем, что нанотрубки в восковом покрытии ели полые, а у пшеницы — заполненные, из-за чего они по-разному преломляют свет.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.