Μονάδα:
Τμήμα ΒιολογίαςΒιβλιοθήκη Σχολής Θετικών Επιστημών
Ημερομηνία κατάθεσης:
2016-12-22
Συγγραφέας:
Γκίκας Δημήτριος
Στοιχεία επταμελούς επιτροπής:
Σοφία Ριζοπούλου, Αναπληρώτρια Καθηγήτρια, Τμήμα Βιολογίας, ΕΚΠΑ
Κυριάκος Γεωργίου, Καθηγητής, Τμήμα Βιολογίας, ΕΚΠΑ
Κώστας Φωτάκης, Καθηγητής, Τμήμα Φυσικής, Πανεπιστήμιο Κρήτης
Κωνσταντίνος Χασάπης, Αναπληρωτής Καθηγητής, Τμήμα Χημείας, ΕΚΠΑ
Κώστας Θάνος, Καθηγητής, Τμήμα Βιολογίας, ΕΚΠΑ
Εμμανουήλ Στρατάκης, Ερευνητής Β', Ίδρυμα Τεχνολογίας και Έρευνας (Κρήτη)
Μαρία-Σόνια Μελετίου-Χρήστου, Λέκτορας, Τμήμα Βιολογίας, ΕΚΠΑ
Πρωτότυπος Τίτλος:
Οπτικές και φωτονικές ιδιότητες φυτικών ιστών μεσογειακών φυτών.
Γλώσσες διατριβής:
Ελληνικά
Μεταφρασμένος τίτλος:
Οπτικές και φωτονικές ιδιότητες φυτικών ιστών μεσογειακών φυτών.
Περίληψη:
ΣτηνπαρούσαΔιδακτορικήΔιατριβήμελετήθηκανοπτικέςκαιφωτονικέςιδιότητεςπετάλωναπόάνθητωνφυτικώνειδώνCistuscreticus, Erodiummalacoides, Lysimachiaarvensis, Myrtuscommunis, Neriumoleander, Oxalispes-capraeκαιPapaverrhoeas. Φασματοσκοπικές μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν σε εκχυλίσματα των πετάλων των ανθέων με οργανικούς διαλύτες (με χρήση φασματοφωτομέτρου UV-Vis) και σε άθικτα νωπά πέταλα από άνθη των προαναφερθέντων φυτικών ειδών (με χρήση φασματοφωτομέτρου στερεής φάσης με σφαίρα ολοκλήρωσης). Παρατηρήθηκαν εγκάρσιες τομές από πέταλα των ανθέων και έγινε επεξεργασία των επιφανειών των πετάλων που αποκαλύφτηκαν με χρήση μικροσκοπίας ατομικής διακριτικότητας. Ποικίλσεις και αναδιπλώσεις που υπάρχουν στις επιφάνειες των πετάλων των ανθέων συσχετίστηκαν με την Τοπολογία (των Μαθηματικών) και συγκεκριμένα με τις ελάχιστες επιφάνειες. Βρέθηκε πως τα πέταλα καλύπτουν τη μέγιστη δυνατή επιφάνεια ανά μονάδα κατεύθυνσης, με παρουσία της ελάχιστης δομής. Ενδεχομένως, βελτιστοποίηση της ανθικής έκθεσης επιδεικνύεται από άνθη φυτικών ειδών που έχουν επιφάνειες πετάλων μεμηδενική καμπυλότητα.
Τα δεδομένα που προέκυψαν από μικροσκοπία ατομικής διακριτικότητας υπήρξαν η αφορμή για την απόπειρα συσχέτισης του χρώματος των πετάλων των ανθέων με την αδρότητα των αντίστοιχων επιφανειών. Εφαρμόστηκαν πολλές πιθανές συναρτήσεις με γνώμονα την καλύτερη προσαρμογή στα πειραματικά δεδομένα. Τελικά επιλέχθηκαν δύο συναρτήσεις, η μία εκ των οποίων ήταν περιοδική με αποσβενυμένο πλάτος και η δεύτερη δίκλαδη με εκθετικό και παραβολικό κλάδο. Το σύνολο των παραμέτρων των συναρτήσεων περιέχει σταθερές όπως η χρυσή τομή και το μήκος της μέγιστης οπτικής οξύτητας για το ανθρώπινο μάτι. Επιπλέον, μελετήθηκε η επιφάνεια γυρεόκοκκων από άνθη των φυτικών ειδών Anemonecoronaria, Chrysanthemumcoronarium και Cistuscreticus με χρήση ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης και τα αποτελέσματα επεξεργάστηκαν με ειδικό λογισμικό. Σε δομικά χαρακτηριστικά των επιφανειών των γυρεοκόκκων υπάρχουν ποικίλσεις που σχετίζονται με διαφορετικές ιδιότητες, όπως απεντοπισμός τάσεων, διαβρεξιμότητα και δυνατότητα κύλισης.
Οι νόμοι της Οπτικής και η διανυσματική ανάλυση υπήρξαν η βάση για τη δημιουργία ενός μοντέλου για την ανάλυση των οπτικών ιδιοτήτων των δομών που υπάρχουν στις επιφάνειες των ανθικών ιστών. Στο μοντέλο (CroSeRT) χρησιμοποιήθηκαν τα ψηφιοποιημένα δεδομένα που προέκυψαν από την οπτική μικροσκοπία των εγκάρσιων τομών των πετάλων των ανθέων Neriumoleander, Myrtuscommunisκαι Oxalispes-capraeκαι προγραμματίστηκε μοντέλο σε γλώσσα ForTran. Από την προσομοίωση της πορείας της ακτίνας του ορατού φωτός μέσα από εγκάρσιες τομές πετάλων Neriumoleanderπροέκυψαν αποτελέσματα σχετικά με την επίδραση του σχήματος των επιδερμικών κυττάρων της άνω (adaxial) και κάτω επιδερμίδας (abaxial), της γωνίας πρόσπτωσης της ακτινοβολίας και του μήκους κύματος της ανακλώμενης ακτινοβολίας. Επίσης, διερευνήθηκε η επίδραση της κηρώδους επιεφυμενιδιακής στιβάδας και η παρουσία φαινομένων ενισχυτικής συμβολής του φωτός. Σχεδιάστηκε ακτινικό και κυματικό μοντέλο, το οποίο βρίσκεται σε συμφωνία με πειραματικά αποτελέσματα με συμβολόμετρο Nomarski. Σε εγκάρσιες τομές πετάλων από άνθη Oxalispes-caprae εφαρμόστηκε ένα υπο-πρόγραμμα του μοντέλου CroSeRT για τη μελέτη της εστίασης της προσπίπτουσας ακτινοβολίας σε θηλώδη επιδερμικά κύτταρα. Επιβεβαιώθηκε η υπόθεση ότι το φως εστιάζεται στο εσωτερικό των κυττάρων (κύτταρα φακοί) που βρίσκονται στην άνω επιδερμίδα των πετάλων και διερευνήθηκε η μετατόπιση το σημείου εστίασης κατά τη διάρκεια της ημέρας. Δεδομένα της ηλιακής φασματικής έντασης που προέκυψαν από μετρήσεις με φορητό φασματοραδιόμετρο εισήχθηκαν στον αλγόριθμο εστίασης και τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το σημείο εστίασης του φωτός μετατοπίζεται περιοδικά κατά τη διάρκεια της ημέρας, σε απόσταση νανομέτρων. Η διαπίστωση αυτή υποστηρίζει την υπόθεση της παρουσίας ενός συμπληρωματικού μηχανισμού «πρόσληψης» ή «αντίληψης» του χρόνου από άνθη που ανοίγουν και κλείνουν με ημερήσιο ρυθμό, σε συνεργασία με ενδογενή ταλαντωτή.
Το χρώμα των λουλουδιών που γίνεται αντιληπτό από το ανθρώπινο είδος και εμφανίζεται κυρίως στα πέταλα φαίνεται πως αποτελείται από δύο συνιστώσες, εκ των οποίων η μία σχετίζεται με ανθικές χρωστικές (pigmentedcolor) και η άλλη με δομικά χαρακτηριστικά (structuralcolor). Το δομικό χρώμα (structuralcolor). προέρχεται από φαινόμενα κυματικής συμβολής του φωτός στις επιφάνειες των ιστών. Η σύγκριση μεταξύ φασματοφωτομετρικών μετρήσεων από εκχυλίσματα πετάλων και νωπά άθικτα πέταλα φυτικών ειδών (π.χ. Cistuscreticus, Erodiummalacoides, Lysimachiaarvensis, Myrtuscommunis, Oxalispes-caprae, Papaverrhoeas), ενισχύει τις απόψεις που διατυπώνονται στη βιβλιογραφία περί δομικού χρώματος. Αν δεν υπάρχει δομικό χρώμα, τότε ο μετασχηματισμός της καμπύλης απορρόφησης που προκύπτει από την εκχύλιση των χρωστικών ιστών σε καμπύλη απορρόφησης των νωπών ιστών θα έπρεπε να είναι επιτυχής. Η αποτυχία αυτού του μετασχηματισμού, που βασίζεται στο γεγονός ότι οι δύο καμπύλες διέφεραν (στις πειραματικές διεργασίες που πραγματοποιήθηκαν), αποτελεί ένδειξη για την παρουσία δομικού χρώματος. Για παράδειγμα, η περίπτωση της σύγκρισης των αποτελεσμάτων από τα κυανά πέταλα ανθέων Lysimachiaarvensisείναι ενδεικτική της αποτυχίας μετασχηματισμού της καμπύλης απορρόφησης του εκχυλίσματος. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκε διερεύνηση με λογισμικό επεξεργασίας εικόνας WsXM. Η ανάλυση Fourier σε εγκάρσιες τομές της άνω επιφάνειας πετάλων Lysimachiaarvensisμε δεδομένα δομικά χαρακτηριστικά, από τη μικροσκοπία ατομικής διακριτικότητας, απέδειξε ότι η παρουσία περιοδικότητας πτυχώσεων προκαλεί την ενισχυτική συμβολή του φωτός. H κατακόρυφη απόσταση μεταξύ των επαναλαμβανόμενων πτυχώσεων στην άνω επιδερμίδα πετάλων από άνθη του φυτικού είδους Lysimachiaarvensisείναι της τάξης των 200 nm, δηλαδή υποπολλαπλάσιο του μήκους κύματος στην περιοχή του κυανού της προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας.
Κύρια θεματική κατηγορία:
Θετικές Επιστήμες
Λέξεις-κλειδιά:
Φως,Φυτά,Πέταλα,Προσομοίωση,Χρώμα
Αρ. σελίδων ευρετηρίου:
0
Αρ. βιβλιογραφικών αναφορών:
476
