Хролофилы — растения с листьями-зеркалами¶
Хролофилы — листья некоторых растений, клетки которых содержат зеркальные кристаллы гуанина, отражающие свет и придающие поверхности листа металлический серебристый или золотистый блеск. Термин происходит от греческих слов chloros (зелёный) и phyllon (лист). Хролофилы впервые описаны у тропических растений семейства Марантовые (Marantaceae) и некоторых бобовых.
¶Механизм зеркального блеска
Зеркальный эффект обеспечивают кристаллы гуанина — пуринового основания, известного главным образом как компонент нуклеиновых кислот и пигмент чешуи рыб. У хролофилов кристаллы гуанина локализованы в особых клетках — идиобластах — и уложены слоями, формируя многослойную структуру, работающую как тонкоплёночный отражатель.
Когда свет попадает на поверхность листа, часть волн отражается от верхней границы кристаллического слоя, а часть — от нижней. Интерференция отражённых волн приводит к тому, что одни длины волн усиливаются, а другие гасятся. В зависимости от толщины и расположения кристаллов лист может отражать свет в жёлто-зелёной, золотистой или серебристой гамме.
¶Распространение в природе
Наиболее известные примеры хролофилов:
- Марантовые (Marantaceae) — у ряда видов нижняя сторона листа имеет выраженный металлический отлив. Род Calathea включает виды с золотистыми и серебристыми прожилками и пятнами.
- Бобовые (Fabaceae) — у некоторых тропических видов, например Mucuna bennettii, молодые листья и прилистники обладают зеркальным блеском.
- Геснериевые (Gesneriaceae) — отдельные виды с опушёнными листьями, где кристаллы гуанина сочетаются с трихомами.
В России хролофилы встречаются у немногих комнатных и оранжерейных растений, выращиваемых из тропических видов.
¶Биологическое значение
Функция зеркального блеска остаётся предметом научных дискуссий. Наиболее обсуждаемые гипотезы:
- Терморегуляция. Отражение инфракрасного излучения защищает лист от перегрева в условиях прямой инсоляции под пологом тропического леса.
- Защита от herbivory. Металлический блеск может отпугивать травоядных насекомых, имитируя капли воды или повреждённую поверхность.
- Фотозащита. Отражение избыточного видимого света предохраняет фотосинтетический аппарат от фотодеструкции.
- Камуфляж. В мозаичном свете подлеска зеркальные пятна разбивают контур листа, затрудняя его распознавание.
¶Хролофилы в культуре и кулинарии
В ряде стран Юго-Восточной Азии листья растений с зеркальным блеском используют в декоративных целях, а некоторые виды марантовых применяются в кулинарии. Крахмал, получаемый из корневищ маранты круглолистной (Maranta arundinacea), известен как «марантовый крахмал» и применяется в кулинарии и фармацевтической промышленности.
В комнатном цветоводстве растения с хролофилами ценятся за необычную окраску листьев. К популярным видам относятся Calathea ornata, Calathea roseopicta, Goeppertia insignis.
¶Исследования
Изучение хролофилов ведётся в рамках бионики — направления, где структуры живых организмов служат источником идей для создания новых материалов. Многослойные гуаниновые кристаллы рассматриваются как пример природного тонкоплёночного покрытия с управляемыми оптическими свойствами. Интерес представляет также роль гуаниновых кристаллов в чешуе рыб, перьях птиц и кутикуле ракообразных, где аналогичные структуры создают структурную окраску.
¶Примечания
Следует отличать хролофилы от арлециновых листьев — явления, при котором поверхность листа приобретает радужный отлив из-за дифракции света на микроскопических складках кутикулы, а не за счёт кристаллов гуанина.