植物是绿色的原因植物为什么会变绿

当照在叶子上的阳光迅速变化时，植物必须保护自己免受随之而来的突然的太阳能激增。
为了应对这些变化，光合生物发展了许多策略。

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但是，科学家无法确定基本的设计原理。
由加州大学里弗赛德分校的物理学家领导的国际科学家团队现在已经构建了一个模型，该模型再现了在许多光合生物上观察到的光合光收集的一般特征。
集光是通过结合蛋白质的叶绿素分子收集太阳能。
研究人员的模型借鉴了复杂网络科学的思想，该领域致力于探索手机网络，大脑和电网中的高效运行。
该模型描述了一个简单的网络，该网络能够输入两种不同颜色的光，但可以输出稳定的太阳能功率。
他们的模型表明，通过仅吸收非常特定颜色的光，光合生物可以自动保护自己免受太阳能突然变化（或噪声）的影响，从而实现非常有效的电能转换。
这项研究发表在《科学》杂志上。
绿色植物呈现绿色，而紫色细菌则呈现紫色，因为只有它们吸收的光谱中的特定区域才适合防止迅速变化的太阳能。

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十多年前，有科研人员就已经开始光合作用的研究。
【植物是绿色的原因植物为什么会变绿】他们想知道为什么植物会拒绝绿光，即最强的太阳光。
有科研人员鼓励扩展该模型，使其包括在入射太阳光谱非常不同的环境中生长的更广泛的光合生物。
现在已经能够证明该模型可用于除绿色植物以外的其他光合生物中，并且该模型确定了光合光收集的一般和基本特性。
研究表明，通过选择与入射太阳光谱相关的吸收太阳能的位置，可以最大程度地减小输出噪声，这些信息可用于增强太阳能电池的性能。
这种非常简单的设计原理也可以应用于人造太阳能电池的设计中。”
植物和其他光合作用生物具有多种策略来防止由于过度暴露于太阳而造成的损害，从能量释放的分子机制到叶片的物理运动以追踪太阳的方法不等。
就像防晒霜一样，植物甚至已经开发出有效的防紫外线功能。
显然，在复杂的光合作用过程中，保护有机体免于过度暴露是成功产生能量的驱动因素，这是用来开发模型的灵感。
该模型结合了相对简单的物理学，但是与生物学中的大量观察结果一致。
如果将模型实验坚持下去，可能会发现理论和观察结果之间甚至有更多的一致性。
为了构建模型，科研人员将简单的网络物理学应用于生物学的复杂细节，并且能够对高度多样化的光合生物做出清晰、定量和通用的陈述。
该模型是由假设驱动的第一个解释，为什么植物是绿色的，科研人员给出了通过更详细的实验来测试模型的路线图。
在光合作用中，如果进入集光网络的太阳能流量明显大于出光网络的流量，则光合作用网络必须适应以减少突然的能量溢出。
当网络无法控制这些波动时，生物体会试图排出多余的能量。
这样，生物体会遭受氧化应激，从而损害细胞。
研究人员对他们的模型如此通用和简单感到惊讶。
鉴于生物体对其外部环境的控制很少，因此生物系统通常不能得到很好的调节。
迄今为止，这一矛盾尚未得到解决，因为没有模型将微观过程与宏观特性联系起来。
接下来，研究人员将设计一种新颖的显微镜技术，以测试他们的想法，并使用量子光学工具推动光生物学实验技术的发展。