雖然這幾乎是研究證明的事實,但是發生這種情況有什麼道理呢?

是因為紅外光頻率太低,激不活電子,又或者是因為太陽光在這些波長地方的強度很小,利用起來不划算?

總之不應該無緣無故會有這樣一個結果的呀?原因是什麼呢?


具體到能量啊電子啊這些物理/化學層面的東西我外行,不敢瞎說。單從生物進化的角度來說說看。

目前一般認為光合作用的起源非常久遠,少說也是三十億年之前的事情,那個時候連真核生物都還沒出現,僅有的原核生命全是呆水裡的。而水這玩意兒會吸收光,對不同波段的光還有不同的吸收效率,如下圖:

圖自Wikipedia,橫軸是波長,縱軸是吸收率

可以看到,吸收率最低,也就是穿透率最高的波段差不多正好是可見光的區域(圖中橫軸彩色區塊)。那麼答案已經呼之欲出了:對於三十多億年前的古老生物而言,水裡邊兒最多的光就是可見光。所以在這樣的條件下進化出來的光合作用主要利用的是可見光也就不足為奇了,對吧?

從這群最先進化出光合作用的原核生物開始歷經數十億年的進化到了今天,有些仍舊在海里飄著,另一些鑽進了綠色植物的細胞里成了葉綠體,但是老祖宗的本事一直沒丟下:大家還是主要拿那可見光當飯吃。

同時也有一些厲害的後代突破了老祖宗的極限,開始嘗試著利用可見光之外的波段。前一陣Science才剛發表了論文,科學家們發現有些光合細菌可以運用750nm左右的波長了:

後生可畏。


@Dr.Hu 的回答很有道理哇!我再補充一點:

世界氣象組織 (WMO)1981年公布的太陽輻射常數值是1368瓦/米2。地球大氣上界的太陽輻射光譜的99%以上在波長 0.15~4.0微米之間。大約50%的太陽輻射能量在可見光譜區(波長0.4~0.76微米),7%在紫外光譜區(波長&<0.4微米),43%在紅外光譜區(波長&>0.76微米),最大能量在波長 0.475微米處。

所以,可見光波段在到達地球表面的太陽輻射中能量佔比是最高的,另一方面,還有很大一方面能量屬於波長更長的紅外光譜區,根據愛因斯坦光子理論

E=hγ=hc/λ

光子能量和波長成反比,光子的波長越長,能量越小。

而我們知道,光合作用的本質是類囊體薄膜上的色素吸收光子的能量後變為激發態進而將能量傳遞下去儲存。我猜想有可能光合作用對可見光的利用效率大於紅外光譜,不過暫時沒有數據支持,歡迎大家補充。


因為被利用的光我們都進化的看得見了


不可見光不能激發感光細胞中的色素,所以不能引發光合作用所需要的細胞信號


事實上是利用的,除綠光之外幾乎都用,只是紫外線會使得染色體中端粒體異常,使得基因突變概率增加,紅外線熱效應不用多說了吧


因為可見光即為地球上強度較高的光頻段,也是正因為強度高,我們的眼睛才進化為可觀測到可見光。


推薦閱讀:
相关文章