To, czym jest kolor, zaprzątało myślicielom głowy przez wieki. Najpierw pochylali się nad tym zagadnieniem filozofowie, później naukowcy zajmujący się dziedzinami eksperymentalnymi, które wyrosły z teoretycznych rozważań. Dzięki przeprowadzonym doświadczeniom dawali coraz bardziej precyzyjne odpowiedzi na pytanie o naturę koloru. Ostatecznie okazało się, że kolor to odbite od przedmiotów światło, które przez źrenice pada na siatkówkę gałek ocznych. Stamtąd, po „przetłumaczeniu” na impulsy nerwowe, trafia do odpowiednich części mózgu, co w efekcie odczytujemy jako barwne wrażenie.

Zasada wydaje się prosta. Padające na obiekty światło słoneczne składa się z wielu barw. O jego złożoności można się przekonać, gdy rozszczepi się na kroplach deszczu czy ostro ściętym kawałku szkła, tworząc tęczę. Gdy światło całkowicie odbija się od obserwowanego obiektu, wtedy jest on biały. Gdy do naszych oczu trafia tylko część składowych światła, wtedy widoczny jest konkretny kolor. Ale w jaki sposób światło odbijane jest od przedmiotów i od czego zależy różnorodność barw w przyrodzie?

Cząsteczki i struktury

W świecie roślin kolory najczęściej wynikają z obecności barwników. Te skrupulatnie gromadzone są w liściach, korzeniach czy płatkach kwiatów. Barwniki to cząsteczki chemiczne o różnych kształtach. Ich swobodne łańcuchy bądź zamknięte w pierścień atomy węgla nieraz udekorowane są różnymi dodatkowymi pierwiastkami. Pochłanianie i odbijanie określonych kolorów światła wynika właśnie z różnic w ich budowach.

Tworzenie koloru wcale nie musi wymagać pochłaniania światła przez barwnik, a mechanizm jego tworzenia może przypominać zachowanie fal wzburzonych przez wiatr. Najłatwiej to zrozumieć, wyobrażając sobie morze, które uderza o nierówny brzeg. Odbite fale nachodzą na siebie. Kiedy grzbiet jednej fali spotka się z doliną innej, fale wyciszą się wzajemnie. Natomiast spotykające się dwa grzbiety odbitej fali wzmocnią się i jeśli nic im nie przeszkodzi, popłyną w głąb morza. Podobnie jest ze światłem, którego różnobarwne składowe również są falami, tyle że elektromagnetycznymi. Podobnie jak te na morzu, mogą one oddziaływać ze sobą, co widzimy np. przez wzmocnienie barwy niebieskiej. Tak właśnie powstaje drugi rodzaj koloru, zwany strukturalnym.

Skąd różnorodność barw?

Różnorodność barw zależy od mnogości barwników roślinnych i zwierzęcych, a także powierzchni mogących załamywać promienie słońca. Wśród tych pierwszych wyróżniamy m.in. zielone chlorofile liści, żółto-pomarańczowe ksantofile czy granatowe antocyjany owoców albo ciemną melaninę, która występuje we włosach. Szczególną mikroskopową budowę powierzchni widzimy między innymi na grupie mocno kontrastujących piór u sójek. Ich porowatość sprawia, że mają one barwę niebieską. U owadów budowa pancerzyka (w zależności od odstępów między różnymi elementami jego architektury) może dawać głównie zieloną, niebieską lub fioletową barwę.

Zróżnicowanie kolorów wynika również z rytmu biologicznego planety i zamieszkujących ją organizmów. Na przykład rośliny zawdzięczają kolor zielony chlorofilowi, który jak antena tkwi w błoniastych, owalnych strukturach komórkowych, zwanych chloroplastami. To jego barwę widzimy od wiosny do jesieni. W miesiącach jesiennych właśnie uwidaczniają się m.in. żółte i pomarańczowe ksantofile. U samców żaby moczarowej, która przez większość czasu ma barwę brązowo-czarno-kremową, w okresie godowym pojawia się niebieskie zabarwienie.

Obserwowany kolor zależy też od ilości barwnika i chemicznych warunków otoczenia. Każdy wie, jak wygląda mniszek lekarski z jaskrawożółtymi płatkami. Gdyby jednak barwnika zwanego luteiną było więcej, kwiaty stałyby się pomarańczowoczerwone. Z kolei antocyjany obecne w kwiatach hortensji przybierają różną barwę w zależności od pH gleby. Ich kolor może być niebieski, różowy bądź jasnofioletowy.

Fizyczno-chemiczny miszmasz

W kwestii różnorodności kolorów sprawa się komplikuje. W niektórych przypadkach to, co obserwujemy, jest wynikiem kombinacji pigmentów i barw strukturalnych. Między innymi u motyla mieniaka tęczowca na ciemnych, zabarwionych melaniną skrzydłach pojawiają się fioletowoniebieskie połyski. Pawie pióra w zależności od kąta patrzenia mienią się od koloru niebieskiego, przez turkus, aż do zielonego. Ilość obserwowanych kolorów – niezależnie od tego, czy wynikają z obecności struktury, czy pigmentu – zależy również od oświetlenia. Świat ma inne kolory w samo południe, a inne, gdy zachodzi słońce.

Różnorodność obserwowanych kolorów jest więc wynikiem harmonii między regułami rządzącymi biologią, chemią i prawami fizyki. Co ciekawe, nasz sposób oglądania świata wcale nie wyczerpuje wszystkich możliwości. Kolor jest światłem, a my możemy obserwować tylko jego niewielki wycinek. Mimo tych ograniczeń ludzkie oko może rozpoznać ponad 10 mln kolorów. To wystarczająca liczba, aby świat dał się podziwiać.•