Um zu begreifen, warum Pflanzen einen so großen Einfluss auf das momentane Klima haben ist es unabdingbar, zu verstehen, dass die Blätter der Pflanzen nicht grün sind bzw. nicht grün sein können. Die Farbe „Grün“ ist eine reine Illusion, also eine optische Täuschung, der wir als Mensch und pflanzenfressendes „Tier“ bedingungslos ausgesetzt sind.
Es ist verständlich, dass diese Behauptung absolut unglaubwürdig scheint, reicht doch ein Blick aus dem Fenster aus, um die Eigenschaft der Pflanzen zu sehen: Es grünt!
Der Beweis, dass Pflanzen objektiv nicht grün sind, muss indirekt geführt werden. Es stellt sich also die Frage, ob und für wen es überhaupt Sinn macht, dass Pflanzen bzw. deren Blätter GRÜN sind.
Deshalb soll die Betrachtung von 2 Seiten aus erfolgen: von der Seite der Pflanze aus und aus Sicht eines sehenden Tieres (oder Menschen).
- Was will die Pflanze?
Sie möchte mit Hilfe des Sonnenlichts den Kohlenstoff des CO2 binden und daraus pflanzliche Biomasse bilden, um ihre Existenz zu sichern, um sich vermehren und verbreiten zu können.
Dazu dient die Photosynthese.
Ein analoges technisches Beispiel ist eine Solarzelle, die auch das Sonnenlicht einfängt, um dieses in elektrische Energie umzuwandeln. Welche Farbe ist nun die häufigste bei Solarzellen: schwarz. Warum gibt es so wenige andersfarbige Anlagen, ein ziegelrotfarbige Solaranlage würde doch bestimmt die Akzeptanz in Altstädten erhöhen. Der Grund ist die Ausbeute an Licht, die man möglichst maximieren möchte. Eine schwarze Fläche absorbiert das gesamte sichtbare Licht. Eine ziegelrotfarbige Zelle würde jedoch einen großen Teil des Lichtes wieder reflektieren, der dadurch zur Gewinnung der elektrischen Energie verloren ginge.
Warum soll nun eine lebende intelligente Pflanze nicht auch alles daran setzen, das einfallende Sonnenlicht möglichst optimal auszunutzen? Darüber hinaus wäre es ja auch sehr eigenartig, wenn Pflanzen das fast schon gefährlich energiereiche blaue Licht und das ziemlich energiearme rote Licht für die Photosynthese verwenden, aber das besonders „bekömmliche“ grüne Licht verschmähen würden.
Das wäre so ähnlich wie eine Wildschweinhorde, die hungrig einen Kartoffelacker überfällt und dabei sehr seltsam vorgeht. Die Schweine graben alle Kartoffeln aus, fressen aber nur die schon fast holzigen riesigen Kartoffeln und die ganz kleinen, die fast keinen Nährwert haben. Die schönen mittelgroßen Kartoffeln hingegen lassen sie unberührt auf dem Feld liegen, auch wenn sie noch hungrig sind. Das wären selten dämliche Schweine.
Aber bei Pflanzen denkt man bisher, dass es genauso passiert. Und dies ist eben falsch. Analog der „normalen“ Wildschweine bzw. wie die Solarzellen verarbeiten die Pflanzen alle Frequenzen des sichtbaren Lichts und die Blätter sind deshalb nicht grün, sondern „durchsichtig transluzent schwarz“.
In einem Artikel über die Wirksamkeit der Photosynthese heißt es unmissverständlich:
„Pflanzen nutzen nur knapp fünfzig Prozent der Strahlungsenergie der Sonne zur Fotosynthese. Dieser Teil des Sonnenlichts wird PAR-Strahlung genannt. Bei dieser Art von Licht haben – anders als vielfach angenommen – alle Wellenlängen eine Funktion.
……
Blaue Photonen beispielsweise haben einen 1,75 Mal höheren Energiegehalt als rote. Für die Fotosynthese ist das aber unerheblich. Dabei geht es nämlich um die Zahl der Photonen, nicht um ihren Energiegehalt.“
Doch wieso sehen wir dann die schöne grüne Farbe der Pflanzen? Das führt zur nächsten Frage: - Was will das Tier?
Pflanzen fressen!
Da die Existenz von pflanzenfressenden Tieren davon abhängig ist, dass sie ihrem Organismus in regelmäßigen Abständen pflanzliche Biomasse zuführen, wäre es nicht schlecht, diese schon rein optisch in der Umgebung zu erkennen. Für ein Kamel in der Wüste wäre es unter Umständen tödlich, wenn dieses Höckertier im entscheidenden hungrigen Moment genau in die falsche Richtung läuft. Und auch Hochgebirgstiere sind teilweise mit Umgebungen konfrontiert, die nicht gerade sehr vegetationsreich sind. Da wäre es doch eine schöne Eigenschaft, wenn die Nahrung schon von weitem bemerkbar wäre. Ein Pflanzenfernsehsinn sozusagen.
Und genau hierfür dürfte die Evolution auch die Augen erfunden haben. Ein Blick, und schon sieht man einen saftig grünen Grasbüschel. Doch wie soll das gehen, wenn Blätter eben nicht grün sondern unscheinbar und „durchsichtig transluzent schwarz“ sind?
Die Evolution fand hierfür eine genial einfache Lösung. Das Gehirn und die Augen benutzen die Tatsache, dass der Zufall berechenbar ist. Die Mathematik nennt dies „Stochastik“.
Zuerst muss man sich klarmachen, was erreicht werden soll. Es soll in der räumlichen Umgebung ein Körper entdeckt werden, der eine (fr)essbare Pflanze ist. Blätter sind so ein Ding. Also müssen Photosynthese treibende Blätter erkannt werden. Wie oben beschrieben sind diese irgendwie „schwarz“ aber auch lebend. Es sind also Objekte, die im Bereich des sichtbaren Lichts Photonen aller Frequenzen gleichmäßig in geringem Maße zurückstrahlen, d.h. „dunkel rauschen“.
Diesen Umstand kann nun unser Gehirn erkennen. Es bestimmt in Bruchteilen einer Sekunde den Mittelwert des Frequenzbereich des von der Pflanze empfangenen (Rest-)Lichts und vergleicht diesen mit dem Erwartungswert des gesamten sichtbaren Lichts.
Der Erwartungswert ist in der Stochastik ein wichtiger Wert, der sich als nach der Wahrscheinlichkeit gewichtetes Mittel der Werte, die eine Zufallsvariable annehmen kann, manifestiert. Das hört sich komplizierter an als es im Falle der Pflanzenwahrnehmung ist.
Als einfaches Beispiel kann ein idealer Würfel mit 6 Seiten und den Augenzahlen 1 bis 6 dienen. Bei zufälligen Würfen mit einem Würfel ist die Wahrscheinlichkeit für die Zahlen 1 bis 6 jeweils gleich groß. Errechnet man nun den Mittelwert der schon getätigten Würfe, so strebt dieser Wert immer und unabhängig vom einzelnen Wert der gewürfelten Augen dem Erwartungswert eines Würfels zu. Dieser ist leicht bestimmbar als:
(1+2+3+4+5+6)/6 = 21/6 = 3.5
Ein anderer Würfel mit den Augen 2,3,4,5,6,7 hätte den Erwartungswert 4.5 .
Somit lässt sich also ein „normaler“ Würfel mit Hilfe seines Erwartungswerts definieren. Einen „gezinkten“ Würfel kann man auf diese Art entlarven.
Beim Betrachten eines Pflanzenblattes passiert nun genau das Gleiche:
Das Auge-Gehirn-System registriert alle einfallenden Photonen des „optisch rauschenden“ Blattes bezüglich ihrer Frequenz, „errechnet“ in kürzester Zeit den entsprechenden Mittelwert und vergleicht diesen mit dem Erwartungswert. Dieser ist im Falle des sichtbaren Lichts genau in der Mitte dessen Frequenzbereichs. Deswegen ist grün genau in der Mitte zwischen blau und rot. Je hellgrüner eine Pflanze scheint, umso idealer läuft die Photosynthese ab, d.h. sogar umso „dunkler“ ist eigentlich die Pflanze im Gegensatz zu unserer Wahrnehmung. Eine gesunde, (hoffentlich) fressbare bekömmliche Pflanze wird somit allein durch die Bewertung der im Gehirn erzeugten (!) Farbe und Helligkeit erkannt. Ein geniales Prinzip!
Natürlich ist die Evolution nicht stehen geblieben, auch Pflanzen entwickelten sich weiter und inzwischen gibt es auch Pflanzen, deren Blätter nicht mehr leuchtend grün sind. Ein spannendes Beispiel dafür ist eine Blutbuche, die eine Mutation einer normalen Rotbuche ist. Mit Hilfe dieses Baumes kann man sich immerhin vorstellen , wie alle Pflanzen, auch eine hellgrüne Wiese in Wirklichkeit aussehen, nämlich sehr dunkel und fast schwarz.
Und auch das Auge hat sich weiterentwickelt. Viele Farben sind für unsere Wahrnehmung hinzugekommen. Die Wissenschaft beschäftigt sich schon lange Zeit damit, selbst Goethe war fasziniert von der Farbenlehre.
Vor fast genau 100 Jahren (1924) wurde die Hellempfindlichkeit des Auges (V-Lambda-Kurve) wissenschaftlich veröffentlicht und wird seither in verschiedenen Bereichen auch verwendet. Kein Monitor oder Drucker würde beispielsweise uns die Welt so abbilden, wie wir sie sehen, wenn nicht diese Eigenschaft des Auges in die Berechnungen einbezogen würden. Das CIE-Normvalenzsystem beschreibt diese Zusammenhänge in streng wissenschaftlicher Manier, betont aber stets, dass die Messungen empirisch, also direkt mit lebenden Menschen subjektiv, vorgenommen wurden.
Leider (!) hat man es damals wohl unterlassen, die vor 1924 erzielten optischen Eigenschaften von Körpern auf diese, unsere Wahrnehmung zu untersuchen.
Die zugrunde liegende Spektralanalyse ist eine Erfindung des 19. Jahrhunderts. Damals wurden die einzelnen Proben per Augenschein miteinander verglichen. Alle auf diesem Prinzip beruhenden Messgeräte sind bis heute entsprechend der Hellempfindlichkeit des menschlichen Auges kalibriert. Deswegen kann man auch mit diesen Messapparaturen die objektive Farbe von Pflanzen nicht bestimmen.
Wenn man beispielsweise das Absorptionsspektrum des Chlorophylls (das ist ja gerade der „grüne“ Farbstoff, der dafür sorgt, dass Pflanzen „grün“ sind) mit der Kennlinie der Hellempfindlichkeit (V-Lambda-Kurve) vergleicht, sieht man sofort, dass diese direkt miteinander verknüpfbar sind. Das Absorptionsspektrum ist die „gespiegelte“ V-Lambda-Kurve! In Wirklichkeit ist das reale Absorptionsspektrum somit eine Gerade, d.h. die grüne Farbe ist bei Pflanzen objektiv nicht vorhanden.
Q.e.d
Absorptionsspektrum von Chlorophyll
Von Original: Daniele Pugliesi Vektor: M0tty – Diese Datei wurde von diesem Werk abgeleitet: Chlorophyll ab spectra2.PNG:, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=20509583
Hellempfindlichkeit des menschlichen Auges
(V-Lambda-Kurve – rote Kurve für Tageslicht)
Von HHahn – Eigenes Werk, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=9099891