Bitkiler neden siyah değildir?

Şimdi size bir sorum var. Bitkiler neden siyah değil de yeşildir? Böyle soru mu olur demeyin. Bakın neden kırmızı değil de yeşildir ya da mavi değil de yeşildir demiyorum. Neden siyah değildir diye soruyorum çünkü adeta güneşi hasat ederek varlıklarını sürdüren bu canlıların ışığın tüm dalga boylarını emmesini beklersiniz. Ama hayır. Öyle yapmıyorlar. Işığın bir kısmını geri yansıtıyorlar. Üstelik en değerli kısmını… Yeşil ışığı… Tam yakalamışken… Geri bırakıyorlar!

Başka bir soru. Kameralar hangi renkleri kaydederek görüntüleri oluştururlar? Az önce izlediğiniz görüntüleri kaydeden uçan kameradan, cebimizdeki telefonların kamerasına kadar neredeyse tüm sensörler bu görüntüleri kaydederken üç rengi yakalar: RGB (Red Green Blue) – Kırmızı Yeşil Mavi. Aslında buna RGGB demek daha doğru olur. Neden mi? Hemen her sensörün yüzeyinde bulunan şu mozaikte bir şey dikkatinizi çekiyor mu? Yeşillerin miktarı. Evet. Her bir kırmızı ve mavi fotosensöre karşılık 2 yeşil var. Buna Bayer filtresi deniyor. 1976’da Bryce Bayer adında bir mucit kamera sensörlerindeki yeşil rengi algılayan piksellerin (teknik adıyla sensellerin) sayısını iki kat arttırınca daha temiz bir görüntü elde edildiğini bulmuş. Nasıl bulmuş? İnsan gözüne bakarak. Evet, retinamızın parlaklık algısı çok hassas. Gün ışığında yeşil ışığa en duyarlı olan M ve L koni hücrelerini bir arada kullanıyor. Yani yeşil rengi algılamak için iki kat fazla kaynak ayırıyor.

Peki bitkilerin yeşil olmasıyla bunun bir ilişkisi var mı? Henüz tam olarak bilmiyoruz. Renkler bizim için büyük oranda gizemini korumaya devam ediyor. İster inanın ister inanmayın renkleri bilimsel olarak anlamak konusunda elimizde çok az miktarda araştırma var. Bırakın bu ilişkiyi, bitkilerin neden yeşil olduğunu bile tam olarak anlayamadık. İtiraz seslerinizi duyar gibiyim. Nasıl yani? Yapraklarında klorofil pigmenti var ve klorofil de yeşil. İşte o yüzden bitkiler de yeşil. İyi de neden yeşil? Ya da soruyu başka türlü soralım. 

Neden mavi renk doğada çok nadirdir? Avatar filminde mavi derili Na’vi ırkı vardı. Mavi naviler. Fakat bizim dünyamızda mavi renkli canlılar neredeyse yok gibidir. Hiç mavi bir kedi gördünüz mü? Ya da onun kuzeni mavi bir aslan? Mavi bir fil? Mavi balina bile aslında tam olarak mavi değildir. Her renkte hayvan vardır ama bunlar içinde en az mavi renkte olanlara rastlarız. Mesela mavi bir kelebek görmüş olabilirsiniz. Bitkilere yapraklarındaki klorofil pigmenti nedeniyle yeşil demiştiniz ya. Buna ne diyeceksiniz? Kelebeklerde mavi pigment diye bir şey yok. Onları mavi olarak görmemizin sebebini ancak mikroskopla inceleyince anlıyoruz. Kelebeğin kanatlarında çok minik çıkıntılar olduğunu görüyoruz. Bunlara iyice yakından baktığımızda çam ağacına benzeyen yapılarla karşılaşıyoruz. Bu yapılara vuran güneş ışığı onun katmanları içinde yansıyor. Fakat dalga boylarının çoğu bu yapının içinde hapsoluyor. Mavi hariç. O bu delikli, katmanlı yapıdan yansıyabilen tek dalga boyu olduğu için kelebeği mavi olarak görüyoruz. 

Bir başka deyişle özel açılarla yerleştirilmiş mikroskopik seviyedeki aynalardan yansıyan ışığın niteliğinden ötürü kelebeğin kanatları mavi. Aslına bakarsanız renk dediğimiz şey de bu değil mi? Işığın kırılmasından ve yansımasından oluşuyor. Güneş ışığı sayesinde renkleri görüyoruz ve hepimizin de bildiği gibi ışığın bizim görebildiğimiz dalgaboyları mordan başlayarak, lacivert, mavi, yeşil, sarı, turuncu ve kırmızı diye gökkuşağının renkleri şeklinde sıralanıyor. Tabi sadece bu yedi renkten ibaret değil. Etrafımızda gördüğümüz, günlük hayatımızda kullandığımız her şey bir çeşit ayna. Bu aynalar ışığın bazı dalga boylarını yutuyor ve diğerlerini yansıtıyor. Yansıttıklarına biz de bir renk ismi veriyoruz. 

Üzerimdeki tişört mavi dışındaki tüm renkleri soğurduğu, emdiği; sadece maviyi emmeyip yansıttığı için bu renk gözüküyor. Eğer hepsini yansıtsaydı beyaz olarak görürdük.

Buna rağmen “şimdi bana bir doğa resmi çiz” deseniz, alırım elime kalemimi, bakarım karşımda gördüklerime ve başlarım ağaçları yeşil, denizleri mavi ve güneşi de sarı olarak çizmeye. Peki güneşin rengi sarı mıdır? Tüm renkleri içerdiğine göre, hayır, beyazdır. Eğer tüm bu renklerin içinden birini öne çıkartmamız gerekseydi bu renk sarı değil, yeşil olmalıydı. Evet, güneşi yeşil çizmeliydik. Çünkü bilimsel olarak güneş spektrumu yeşilde en yüksek değerine ulaşıyor. 

Görülebilen ışık spektrumunun kırmızı tarafına yaklaşırsak sıcaklık hissetmeye başlarız. O yüzden kırmızı, turuncu ve sarıya sıcak renkler denilir. Spektrumun diğer tarafında mor, lacivert ve mavi vardır. Soğuk renkler. Peki ya ortadaki yeşil? Sıcak mıdır, soğuk mu?

Gördüğünüz gibi renklerin kendisiyle bizim algımız arasında bir fark var. Bunu en iyi sanatçılar bilir. Pablo Picasso, renklerin duygu değişimlerini tetiklediğini söylemiştir. Renklerle ilgili mutlaka bir şeyler hissederiz. O yüzden tasarımcılar renkleri güçlü bir iletişim aracı olarak kullanır. 

Örneğin elimdeki telefona bu videonun sponsoru Samsung “mistik bronz” adını vermiş. Note 20 Ultra’nın renkler konusuyla olan ilişkisi sadece bununla sınırlı değil ama önce sponsora ait videonun bu kısmında kısaca izlenimlerimi aktarmak istiyorum. Geçtiğimiz hafta sonu elime ulaşan hepsini de mistik bronz olarak seçtiğim bu giyilebilir cihazları açık havada kamp yaparak geçirdiğim üç gün boyunca kullanma ve test etme fırsatı buldum. Benim için birbirini tamamlayan ve bir ekosistem oluşturan bu cihazlar, adı üstünde mobil oldukları için daha aktif bir yaşam tarzını desteklemeli diye düşünüyorum. Nitekim Galaxy Watch 3 gün boyunca hareketsiz kaldığınız anlarda sizi uyarıyor ve 40’tan fazla aktiviteyi yapmanız konusunda size yardımcı oluyor. Özellikle doğa koşusu yaparken müziğinizi saatin içinde taşıyıp kulaklıklara göndermek mümkün. Galaxy Buds Live’ın mistik bronz rengini ikonik bir tasarım tamamlıyor. Müzik dinlemenin yanı sıra telefon konuşmalarındaki ses kalitesini arttırmak için de üç dâhili mikrofon ve ses Algılama Ünitesi kullanılmış. Çeneniz hareket ettikçe bu verileri, gürültülü ortamlarda bile en iyi ses kalitesi sunmak için ses sinyallerine çeviriyor. Note 20 Ultra’ya gelince… Elimizle tuttuğumuz arka tarafında bu ekosistemin imza rengi mistik bronz onda da var elbette. Sürekli baktığımız 1500 nit parlaklığındaki 6.9 inçlik Dinamik Amoled ekranındaysa gün ışığında bile gerçek renkleri elde edebiliyorsunuz. Üstelik 120 Hz’lik bir ekran yenileme hızıyla. Note serisinin vazgeçilmez parçası olan S Pen bu ekrana dokunduğunda notlar ve çizimlerin oluşturulma hızı yapay zekanın da yardımıyla 9 ms’e indirilmiş. Benim en çok kullandığım kameraları 5 kat optik ve 50 kat dijital zoom yapabiliyor. Bu sensörle ilgili biraz teknik bir konu olduğu için tanıtım materyallerinde pek fazla bilgi verilmemiş ama ilk kez bu telefonda kullanılan enterasan bir inovasyon var. Bayer mozağini hatırladınız mı? Bu mozaikteki noktalardan Galaxy Note 20 Ultra’nın içindeki sensörde tam 108 milyon tane var. Bu sayede 8K çözünürlüğünde video kaydedebiliyor ama tek faydası bu değil. Düşük ışık koşullarında bu sensörlerin sayısı kadar boyutu da önemli. İşte Samsung “nonacell” adında yeni bir teknoloji geliştirmiş ve bununla düşük ışık koşullarında mesela geceleri her biri 0.8 mikrometre genişliğindeki piksellerden 9 tanesini 2.4 mikrometre genişliğinde tek bir büyük piksel şeklinde birleştirerek ışığa daha duyarlı hale getirebiliyor. Böylece 108 Megapikselin gücünü -onun dokuzda biri kadar- 12 Mp’lik gece fotoğrafları çekebilmek için kullanabiliyor. Her iki modda da renk algılayıcı piksellerin yarısının yeşil olduğuna tekrar dikkatinizi çekmeden önce Galaxy Note 20 Ultra’nın ön siparişine özel fırsatları kaçırmamanız için size özel verilen linkin açıklamalar bölümünde olduğunu hatırlatmak isterim. 

Evet bu renklere mistik bronz denmiş ama bilimsel açıdan baktığımızda neredeyse tüm renkler gizemini koruyor. Bilhassa yeşil. Nedir bu yeşil rengin sırrı? Bilimsel olarak güneş spektrumu yeşilde en yüksek değerine ulaşıyorsa bu ışıkla beslenen, fotosentez yapan, yani ışığı enerjiye çeviren bitkilerin bunu tamamen yutması daha mantıklı olmaz mıydı? 

Gerçekten de bitkiler ışık spektrumunun kırmızı ve mavi bölgelerindeki neredeyse tüm fotonları absorbe etmelerine rağmen, yeşil fotonların yalnızca %90’ını absorbe ediyorlar. Eğer %100’ünü emselerdi onları siyah olarak görecektik. Yeşil ışığın %10’luk kısmını tükürdükleri için onları yeşil görüyoruz.

Bilim insanlarının en çok kafasını karıştıran konulardan biri buydu ve yakın zamanda bir cevap bulundu. Bitkilerdeki fotosentez mekanizmasını inceleyerek daha verimli güneş panelleri geliştirmek isteyen araştırmacılar bitkilerin yeşilin tamamını emmemesini enerji verimliliği açısından biraz tuhaf buluyorlardı. Çünkü ilk bakışta güneş spektrumundaki enerjiden faydalanmak için ideal bir toplayıcı araç yapmak isteseydik en çok yeşil ışığı emebilecek bir tasarım yapardık. Oysa bitkiler bunun tam tersini yapıyor. 

Bunun sebebini daha iyi anlayabilmek için bu yazın başlarında bilim insanları bitkilerin fotosentez mekanizmasına ilişkin bir model geliştirdiler. Bu model bitkilerin yeşil ışığı neden ziyan ettiğini açıklamakla kalmıyor, elde ettikleri bulgular, evrenin her yerinde ışık hasadı yapan organizmalarda geçerli olabilecek evrimsel bir ilkeye işaret ediyor.

Doğada bitkilerin yapraklarına bakarsanız, üstlerine düşen ışığın yoğunluğunun gün boyunca sürekli değiştiğini görürsünüz. Bir ormandaki tüm bitkilerin tüm yapraklarında böyle bir değişimin sürekli olduğunu düşünün bir. Işıktaki enerjiyi hasat ederek yaşayan bu canlılar için güneşten aldıkları enerjide bir gürültünün oluşması demek bu. Gürültü, elektronikte iletilmek istenen bilgi sinyaline karışan, istenmeyen sinyallere verilen isimdir. Bitkilerin yaprakları fotosentez aktivitesini optimize etmek ve bu gürültüyü azaltmak için renklerini ayarlıyor. Sürekli değişen güneş enerjisine karşı korunabilmek de ancak güneş spektrumunun belli bölgelerini yansıtmakla mümkün olabiliyor. İşte o bölgeler genellikle yeşil. 

Kısaca güneşin ışığındaki en değerli kısımları kullanarak daha verimli olmak yerine bunları feda ederek daha istikrarlı oluyor. Çünkü görülen o ki doğada istikrar, verimlilikten daha önemli. Buldukları bu model o kadar evrensel ki fotosentez yapan başka canlılarda da aynı sonuca ulaştırıyor. Mesela bu küçük gölün rengi kırmızımsı, çünkü içinde mor sülfür bakterileri yaşıyor. Bitkiler gibi onlar da fotosentetik. Kendilerine ulaşabilen ışığın spektrumuna bilim insanlarının bulduğu yeni modeli uyguladıklarında tam da bu rengi yansıtması gerektiği bulunmuş. Rengi yeşil olmayan kızılkayın ağacı gibi bazı bitkiler de var ama onlara rengini veren pigmentler fotosentez yapmıyor. Yani yeni bulunan bu bilimsel modeli bozmuyor.

Biyolojide karşılaşılan bir deseni çok basit bir fiziksel modelle açıklayabilmek gerçekten de çok etkileyici. Neden mi? Aynı modeli sadece dünyada değil başka öte gezegenlerde de kullanabiliriz. Eğer o gezegenin yıldızının neye benzediğini bilirsek, nasıl bir ışık spektrumuna sahip olduğunu anlayabilirsek o zaman orada olması muhtemel fotosentetik yaşamın nasıl göründüğünü de tahmin edebiliriz. Şimdilik tamamen hipotetik de olsa belki de önümüzdeki 20 yıl içerisinde kafamızı kaldırdığımız zaman gördüğümüz yıldızlardan birine daha gitmeden onun etrafında dönen gezegenlerdeki yaşam hakkında öngörüde bulunabiliriz.