Naravna barvila imajo ključno vlogo pri varovanju in razmnoževanju organizmov ter v fizioloških procesih, kot so fotosinteza, proces gledanja in prenos kisika v krvi.

Pojav barvil in barvnih vzorcev ima v naravi svoj evolucijski pomen. Nekatere živali se z barvami zavarujejo pred plenilci. Z varovalnimi barvami in s posnemanjem oblike rastlinskih delov se zlijejo z okoljem in tako postanejo neopazne. Mnoge izrazito pisano obarvane živali, zlasti samci, izkoriščajo učinek barv v obredih parjenja in za obrambo svojega življenjskega prostora pred drugimi samci. Močni kontrastni vzorci strupenih organizmov lahko služijo tudi kot svarilne barve.

 

Primer varovalne barve pri kobilici, ki se zadržuje v zelenju, ter bogomoljke, ki je na videz podobna delu lesene vejice.

 

 

 

 

 

 

Črno-rumeni vzorec svarilnih barv se je evolucijsko uveljavil pri nekaterih strupenih živalih, npr. pri osah, čebelah, pajkih, močeradih in nekaterih žabah. Z njim svarijo potencialne plenilce, naj se jih ne dotikajo, ker so strupeni.

 

 

 

 

Ptiče privlači rdeča barva, zato so mnogi drobni plodovi rdeči. Užitni plodovi so hrana za ptice, ki obenem raznašajo semena in s tem pripomorejo k razmnoževanju rastlin.

Tudi mnogi cvetovi, ki jih oprašujejo kolibriji, so rdečih barv.

 

 

 

 

 

V naših krajih prevladujejo beli, modri in rumeni cvetovi, saj čebele privlačijo zlasti te barve.

 

 

 

 

 

Ob prisotnosti svetlobe molekula klorofila lovi fotone in energijo prenaša v fotosintezni reakcijski center. Vpliv valovne dolžine svetlobe na jakost fotosinteze pri zelenih rastlinah lahko zasledujemo tako, da rastline izpostavimo svetlobi različnih valovnih dolžin. Raziskovalci so ugotovili, da sta najučinkovitejši modrovijolična in rdeča svetloba - torej del spektra, v katerem ima klorofil vrh absorpcije. Pri zeleni svetlobi poteka fotosinteza najslabše. Na osnovi teh spoznanj so izdelali posebne svetilke za osvetljevanje nasadov rastlin in za dodatno osvetlitev okrasnih rastlin v prostorih s premalo svetlobe. Te svetilke imajo poudarjeno sevanje v predelu valovnih dolžin svetlobe, ki jo absorbira klorofil.

Klorofil iz spektra bele svetlobe absorbira rdeče, modre in vijolične komponente. Preostanek svetlobnega spektra naše oko zaznava kot zeleno obarvanje.

 

 

Absorpcijo svetlobe dokazuje absorpcijski spekter v vidnem delu elektromagnetnega valovanja, ki ga raziskovalci lahko posnamejo s spektrofotometrom (na sliki levo). Klorofil ima dva absorpcijska vrhova - valovni dolžini, kjer obarvana spojina najmočneje absorbira svetlobo (l max): v rdečem (okoli 650 nm) in v modrovijoličnem delu spektra (okoli 450 nm).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Absorpcijski spekter klorofila

 

 

 

 

 

 

Vse zelene rastline vsebujejo kot pomožna fotosintezna barvila tudi karotenoide.  Zeleni listi npr. vsebujejo b-karoten (25–30 % od prisotnih karotenoidov), lutein (okoli 45 %), violaksantin (15 %) in neoksantin (15 %). Prisotne so lahko tudi manjše količine drugih karotenoidov, npr. b-karotena, a- in b-kriptoksantina, zeaksantina, anteraksantina in laktukaksantina.

Fikobilini so močno obarvana, vodotopna, pomožna fotosintezna barvila v rdečih algah in modrozelenih cepljivkah. Omogočajo jim absorpcijo svetlobe v širšem območju svetlobnega spektra in s tem tudi boljšo možnost preživetja pri slabših svetlobnih pogojih.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Značilna predstavnika fikobilinov sta rdeči fikoeritrin in modri fikocianin.

Fikoeritrin absorbira v modrem delu spektra in odbija rdečo svetlobo, kar daje rdečim algam značilno barvo in poimenovanje. Ker modra svetloba, ki ima krajšo valovno dolžino in višjo energijo, lahko prodira globje v morje kot svetloba daljših valovnih dolžin, to barvilo omogoča fotosintezo in s tem življenje rdečih alg v večjih globinah.

 

Fikocianin je modro barvilo modrozelenih cepljivk. Absorbira v rumenem delu svetlobnega spektra, odbija pa modro svetlobo.

Zakaj jeseni listje spremeni barvo? Kam izgine listno zelenilo? Katera barvila dajejo listom rumene, oranžne in celo rdeče odtenke?

Jeseni dnevi postajajo krajši, pot Sonca čez nebo je vse nižja. Intenzivnost svetlobe se zmanjšuje. Sončni žarki dosežejo Zemljo pod manjšimi koti in prepotujejo večjo razdaljo skozi Zemljino ozračje, ki prefiltrira svetlobo in izloči valovne dolžine iz modrega dela spektra.

Ker je biosinteza klorofila odvisna predvsem od svetlobe, bogate s krajšimi valovnimi dolžinami, se nastajanje klorofila zmanjša in končno ustavi. Po razgradnji zelenih klorofilov postanejo vidna druga barvila, ki so bila v listih prisotna ves čas. To so zlasti karotenoidi. Opazimo jih kot oranžne barve karotenov in rumene barve ksantofilov. Tudi dotok vode in hranil v list se upočasnjuje. Celice na meji med listnim pecljem in vejo začnejo oplutenevati in tako prekinejo izmenjavo snovi. Glukoza, ki nastaja med fotosintezo, ostane ujeta v listih. Sprožijo se procesi razgradnje. Pri nekaterih rastlinah se iz glukoze tvorijo antocianini. Ti prispevajo izrazito rdeče barve jesenskega listja. Količina antocianinov je odvisna od zaloge glukoze v listih in intenzivnosti svetlobe. Več glukoze in svetli jesenski dnevi ter velike temperaturne razlike med dnevom in nočjo prinesejo intenzivnejšo rdečo barvo, zato je listje v suhih in jasnih jesenih bolj živopisano kot v deževnih in meglenih letih. Rjavo barvo listja prispevajo tanini, zelo stabilni odpadni obarvani produkti. Rjava barva listov se ohrani najdlje, tudi že ko listje odpade in zapade sneg.

 

 

 

 

 

 

Rumeni karotenoidi postanejo vidni po razgradnji klorofilov. Rdeči antocianini nastanejo v listu s sintezo iz glukoze. Najdlje pozimi ostanejo vidni rjavi tanini.