אביב הגיע, המון צמחים פורחים. מצויידים במצלמה הרגישה לקרינה אולטרה סגולה ופנס אולטרה סגול – יצאנו לחשוף את הצבעים הסודיים של הפרחים.
הסרטון המלא -בהמשך הכתבה
(צילום: מכון דוידסון)
אור בלתי נראה
השמש פולטת ללא הפסק אור חזק שמאיר את עולמנו, ומאפשר לצמחים לגדול ולשגשג. מבחינה פיזיקלית, האור שאנחנו רואים הוא סוג של קרינה אלקטרומגנטית שמתקדמת בצורה של גלים. אנחנו רואים בעיניים רק חלק מהקרינה אותה פולטת השמש, חלק המכונה שלא במפתיע "האור הנראה". אם נעביר את אור השמש דרך מנסרה משולשת או גם דרך טיפות מים - כמו מה שמתרחש בקשת בענן - נראה כי האור הלבן החזק מהשמש מתפצל לשלל צבעי הקשת: אדום, כתום, צהוב, ירוק, טורקיז, כחול וסגול. זאת משום שהאור הלבן, או הצהבהב, מהשמש מכיל את כל צבעי הקשת מעורבבים יחד, והמנסרה מפרידה ביניהם.
מה גורם לאור להיות בצבע כזה או אחר? הקרינה האלקטרומגנטית שהיא האור מתקדמת כגל, והצבעים הם ביטוי של "אורך הגל" של הקרינה. אם נחשוב על גל עולה ויורד, אורך הגל הוא המרחק בין שיא אחד לשיא שני. לאור באורך גל מסוים יש צבע מסוים, והוא נשבר בזווית ייחודית לו בעקבות מעבר דרך חומר אחר, למשל המנסרה או טיפת מים. זוויות השבירה השונות הן הסיבה שהאור נפרד לכל צבעי הקשת, וגם לכך שסדר הצבעים בקשת הוא תמיד אותו סדר.
(הסרטון המלא)
7 צפייה בגלריה
אם נחשוב על גל עולה ויורד, אורך הגל הוא המרחק בין שיא אחד לשיא שני, ולאור באורך גל מסוים יש צבע מסוים
(צילום: ויקימדיה )
נשים לב שהאדום והסגול הם תמיד בשני הקצוות של הקשת שאנו רואים, מפני שלהם אורכי הגל הארוכים והקצרים ביותר באור הנראה. אך ישנה גם קרינה שאנו לא רואים, שנמצאת מעבר להם, משני הצדדים. מתחת לצבע האדום נמצא את הקרינה האינפרה או תת אדומה, ומעל הסגול נמצאת הקרינה העל או אולטרה סגולה, שנקראת גם UV - ראשי תיבות באנגלית של UltraViolet, ולעיתים מכונה גם אור שחור Black light.
7 צפייה בגלריה
כאשר מעבירים את אור השמש דרך מנסרה משולשת הוא מתפצל לאורות הצבעוניים המרכיבים אותו. מעל האור הסגול נמצא האולטרה סגול, שאותו אנחנו לא מסוגלים לראות
( צילום: אבי סאייג, מכון דוידסון לחינוך מדעי)
מבחינת מינוח אומנם מדוייק יותר לכנות אותן קרינה אולטרה סגולה וקרינה אינפרה אדומה, אולם אפשרי ולגיטימי לקרוא להן גם אור אולטרה סגול ואור אינפרה אדום, והמונחים האלו משמשים אפילו בספרות המדעית. אחרי הכל, כפי שנראה עוד מעט, יש יצורים שרואים אותן ועבורם הן אור לכל דבר ועניין.
אנחנו בני האדם, כאמור, עיוורים לקרינה אולטרה סגולה, אבל יש לנו גלאים הרגישים אליה, כמו המצלמה בה השתמשנו בסרטון. זוהי מצלמה הקולטת UV ומפרשת את התמונה כתמונת שחור לבן, כאשר שחור פירושו היעדרה של קרינה ולבן פירושו נוכחותה של קרינה. בעבר השתמשנו במצלמה זו כדי להראות פעילות של קרם הגנה:
פרחים עוד יותר יפים
בסרטון מוצגים מספר פרחים שצולמו במצלמת ה-UV, והראו דוגמה שונה מזו שאנו רואים באור הנראה בלבד. הנה הפרחים המופיעים בסרט, מצולמים במצלמה רגילה ובמצלמת UV להשוואה:
בסוף הסרטון הצגנו שיטה נוספת לחשוף דוגמאות חבויות בפרחים: להאיר עליהם בפנס אולטרה סגול כאשר חשוך בחוץ, ואין אור אחר שימסך אותו. במצב כזה מתרחשת תופעה הנקראת פלואורסנציה – בה קרינה נבלעת בחומר, מעניקה לו אנרגיה וכך גורמת לעירור אנרגטי באלקטרונים הנמצאים בו. האלקטרונים מאבדים חלק זעיר מהאנרגיה שלהם במנגנונים שונים וכעבור שבריר שנייה חוזרים למצב היסוד שלהם, תוך שחרור האנרגיה העודפת כקרינה אלקטרומגנטית, כמו הקרינה שהחלה את התהליך - אבל לא בדיוק כמוה. בגלל שחלק מהאנרגיה של האור "הלכה לאיבוד" בתהליך, הקרינה שנפלטת בסופו היא פחות אנרגטית מהקרינה הנבלעת. במילים אחרות – אם אנחנו מקרינים חפץ באור אולטרה סגול שהוא אנרגטי יחסית, נראה אותו זוהר בתגובה באור נראה, שהוא פחות אנרגטי. כך אנחנו יכולים לראות איזה חלקים בפרח הם בצבע אולטרה סגול: חלקים אלו יבלעו את הקרינה ויחזירו אותה באור נראה.
7 צפייה בגלריה
פרח קלה בצילום רגיל (מימין) ובמצלמת UV משמאל. עלי הכותרת שנראים לנו לבנים דווקא בולעים קרינת UV ונראים כהים, ואילו מה שנראה לעיננו צהוב כהה מחזיר קרינת UV וזורח בעוצמה באור זה
( צילום: אבי סאייג, מכון דוידסון לחינוך מדעי)
7 צפייה בגלריה
סביון נראה לעיננו צהוב אחיד למדי (ימין), אך במצלמת UV (שמאל) רואים כי יש הבדל משמעותי בין עלי הכותרת הגדולים לבין החלק המרכזי בו. פתאום הוא דומה לפרח קמומיל או לקחוון
( צילום: אבי סאייג, מכון דוידסון לחינוך מדעי)
7 צפייה בגלריה
רקפת במצלמה המצלמת באור נראה (ימין) ובמצלמת UV. באור האולטרה סגול רואים היפוך: הסגול הבהיר נראה כהה, והכהה – בהיר!
( צילום: אבי סאייג, מכון דוידסון לחינוך מדעי)
7 צפייה בגלריה
שן ארי במצלמה רגילה (ימין) ובמצלמת UV (שמאל). בדומה למה שראינו בסביון, רק באור האולטרה סגול רואים הבדל בין חוץ לפנים הפרח
( צילום: אבי סאייג, מכון דוידסון לחינוך מדעי)
גם בשיטה זו אנו רואים שש אזורים בפרחים שמגיבים באופן חזק לאור אולטרה סגול, ממש כמו כתב סתרים בלתי נראה שמתגלה תחת פנס UV.
7 צפייה בגלריה
קלה בצילום במצלמה רגילה באור רגיל ביום (ימין) ובתאורת UV בלילה (משמאל). שימו לב לגרגירי האבקה שעל העמוד המרכזי בפרח, הם ממש זוהרים באור UV
( צילום: אבי סאייג, מכון דוידסון לחינוך מדעי)
באתר הבא תוכלו להתרשם מתמונות מרהיבות עין של צלם שמצלם פרחים בשיטה זו, המכונה Ultraviolet-Induced Visible Fluorescence. UVIVF- (ותודה לד"ר נעם לויתן שסיפר לי על השיטה, אותה יישמתי באמצעים בייתיים בסרטון). הצלם טוען שהשיטה הזו משקפת בצורה טובה יותר את מה שהדבורים, שקולטות אור אולטרה סגול, "רואות" - שכן הן אינן רואות רק UV אלא גם אותו וגם אור באורכי גל, ובצבעים, אחרים. לכן סביר שמוח הדבורה יוצר מכל הצבעים, כולל הצבע האולטרה סגול, גוונים שאת חלקם אנחנו לא מכירים כלל. בשיטת הפנס נוצרים גוונים שגם עיננו ומוחנו יכולים לראות, בניגוד למצלמת UV, שמצלמת תמונות שחור-לבן. עם זאת, ברור שלא ניתן באמת להיכנס למוח של חרק, או של כל יצור חי, ולדעת מה בדיוק הוא רואה.
בשביל מי כל המאמץ?
אנשים רבים אוהבים פרחים ומשתמשים בהם כאמצעי לקישוט הבית, למרות שזמן החיים הקצר שלהם. כאשר שוק פרחי הנוי העולמי שמרכזו בהולנד מגלגל מיליארדי דולרים כל שנה, ניתן לרגע להתבלבל ולחשוב כי הצמחים משקיעים מאמץ כה רב בשבילנו בני האדם. הדוגמאות הקיימות ב-UV, שדורשות עוד מאמץ מן הצמח - שהרי כל ייצור של חומר דורש מאמץ ביוכימי - רומזות לנו על ה"לקוחות" האמיתיים אליהם הפרחים מכוונים. יש לזכור כי פרחים היו בעולם עשרות מיליוני שנים לפני בני האדם, ושהם מייצגים את אחת משיטות הרביה של הצמחים. בתוך הפרחים נמצאים תאי המין של הצמחים, ובעזרת הבטחה לצוף מתוק הם מושכים אליהם חרקים מאביקים כמו דבורים ופרפרים, שעל הדרך גם מעבירים את האבקה המכילה תאי זרע מפרח אחד לאחר – ובכך מאפשרים הפריה של הפרחים.
בניגוד אלינו, דבורים, פרפרים וגם חרקים נוספים קולטים אור אולטרה סגול, ומסוגלים בהחלט לראות את הדוגמאות היפות שעל הפרחים. אלו מסמנות להם בבירור לאן להגיע כדי לקבל את הצוף המתוק, ותוך כדי כך להפרות את הצמח.
אני מניח שבשלב זה עולה אצל חלק מהקוראים השאלה – כיצד מנגנון משותף זה התפתח? איך קרה שלדבורים ולפרפרים יש ראייה גם בתחום האולטרה סגול, ובו זמנית, על הפרחים יש סימונים באולטרה סגול בלבד? הביולוג תאודוסיוס דובז'נסקי טבע את האימרה: "דבר אינו הגיוני בביולוגיה אלא לאורה של האבולוציה", וגם במקרה שלנו תורת האבולוציה מספקת פתרון לחידה. שונות טבעית קיימת אצל כל היצורים החיים, כך שתמיד היו פרחים בצבעים קצת שונים, כולל בצבעים בתחום האולטרה סגול, ותמיד היו גם חרקים שעיניהם הצליחו לקלוט, לפחות במידה מסוימת, אור אולטרה סגול. בתהליך של קו-אבולוציה, כלומר אבולוציה משותפת, היה יתרון יחסי בהישרדות ובהתרבות לצמחים בעלי דוגמה ב-UV ולחרקים הרואים באור זה: החרקים שראו את הדוגמאות זכו לתזונה טובה יותר עקב זיהוי מוצלח יותר של פרחים, והפרחים הללו זכו להאבקה יותר מאלו ללא סימוני ה-UV. עם הזמן והדורות, שתי התופעות הפכו לנפוצות.
בני אדם אומנם לא יכולים לראות כמו דבורה, אבל יש אספקט שבו הראייה שלנו דווקא טובה יותר: דבורים אינן יכולות לראות את הצבע האדום, שנמצא קצה השני של ספקטרום האור הנראה. ואכן, פרחים בצבע אדום לא מופרים על ידי דבורים אלא על ידי מאביקים אחרים, כמו ציפורים במקרה של פרח ההיביסקוס, או חיפושיות, שכן רואות צבע אדום, במקרה של פרח הפרג.
האפקט בכלל קיים?
אסיים באנקדוטה מעניינת, שגם היא נוגעת לדיון למעלה. את המצלמה רכשתי בסוף חודש יוני, כלומר בשיא הקיץ הישראלי. את התופעה של דוגמאות הנראות רק במצלמות UV הכרתי וראיתי ממקורות בחו"ל. בטבע סביב ביתי כבר לא מצאתי שום פרח בר פורח בעונה זו של השנה, אולם בביתי ישנם כמה עציצים עם פרחי נוי, וכך גם בשיחים בבתים השכנים. שמח ומרוגש לקראת מה שאני עומד לראות כיוונתי את המצלמה לעבר הפרחים, פרח אחרי פרח – ולא ראיתי דבר! ממש שום אפקט: במקרה הטוב הדוגמה הייתה זהה לדוגמה אותה אני רואה בעיניים, במקרה הרע הפרחים פשוט נראו שחורים במצלמה, כלומר לא החזירו קרינה אולטרה סגולה כלל. התייעצתי עם כמה מומחים שיעצו לי להמתין לאביב, ולחפש את האפקט דווקא בפרחי הבר – ואכן השנה מצאתי אותו בתקופת האביב, אצל הרקפת והסביון ואצל שן הארי הצומחים כעשב שוטה בין אבני המדרכות.
כנראה בגלל שבפרחי הנוי הצבעים וההתרבות נשלטים על ידי בני האדם, אין כל כך חשיבות לסימון באולטרה סגול: החרקים שיכולים לשים לב אליו לא נחוצים לפרחים הללו. לעומתם, פרחי בר נמצאים בסביבה קשה ובתחרות לחיים או למוות עם פרחים אחרים, ואין להם על מי לסמוך שיאביק אותם אלא על החרקים שבשמיים – כך שהם חייבים להשקיע עוד מאמץ ולבלוט לחרקים המאביקים עוד יותר. אז אל תזלזלו בפרחים הצומחים פרא בשדות ואפילו בין אבני המדרכות באביב, הם שורדים ומשקיענים אמיתיים!
ד"ר אבי סאייג, מכון דוידסון לחינוך מדעי, הזרוע החינוכית של מכון ויצמן למדע
