چرا رنگ آبی در طبیعت بسیار کمیاب است؟

وقتی به آسمان آبی بالای سرتان نگاه می‌کنید یا به وسعت بی‌پایان اقیانوس آبی خیره می‌شوید، ممکن است فکر کنید رنگ آبی در طبیعت رایج است. بااین‌حال، در میان تمام رنگ‌هایی که در سنگ‌ها و گیاهان و گل‌ها یا در خز، پر، فلس و پوست حیوانات یافت می‌شود، رنگ آبی به‌طرز شگفت‌آوری کمیاب است. چرا رنگ آبی این‌قدر کمیاب است؟ پاسخ با شیمی و فیزیک نحوه‌ تولید رنگ‌ها و این موضوع ارتباط دارد که ما چگونه آن‌ها را می‌بینیم.

ما می‌توانیم رنگ‌ها را ببینیم؛ زیرا هریک از چشم‌های ما حاوی شش تا هفت‌میلیون سلول مخروطی حساس به نور حساس است. در چشم انسانی که رنگ‌ها را به‌طور عادی می‌بیند، سه نوع سلول مخروطی متفاوت وجود دارد و هر نوع از سلول‌های مخروطی دربرابر طول موج خاصی از نور حساس است: قرمز یا سبز یا آبی. اطلاعات حاصل از میلیون‌ها سلول مخروطی به‌شکل سیگنال‌های الکتریکی به مغز ما می‌رسد. این اطلاعات شامل انواع نورهای منعکس‌شده از اشیاء است که سپس به‌عنوان سایه‌های مختلف رنگ تفسیر می‌شود.

در قورباغه‌های زهرآگین، رنگ‌های آبی روشن هشداری برای شکارچیان است که نشان می‌دهد این جانور سمّی است

طبق توضیحات کای کوپفرشمیت، نویسنده کتاب «آبی؛ در جست‌وجوی کمیاب‌ترین رنگ طبیعت»، وقتی به شیء رنگارنگی مانند یاقوت کبود درخشان یا گل ادریسی نگاه می‌کنیم، آن شیء مقداری از نور سفیدی را جذب می‌کند که بر آن می‌تابد و بقیه نوری که منعکس می‌شود، یک رنگ دارد. برای مثال، دلیل اینکه گل گندم را به رنگ آبی می‌بینید، این است که بخش قرمز طیف را جذب می‌کند. کوپفرشمیت در کتابش علم و ماهیت این رنگ محبوب را بررسی می‌کند. وی می‌گوید گل آبی به‌نظر می‌رسد؛ زیرا این رنگ بخشی از طیفی است که گل آن را جذب نکرده است.

کای کوپفرشمیت، نویسنده کتاب «آبی؛ در جست‌وجوی کمیاب ترین رنگ طبیعت»، علم پشت‌صحنه این رنگ کمیاب را واکاوی می‌کند

در طیف مرئی، قرمز طول موج‌های بلند دارد؛ یعنی در‌مقایسه‌با رنگ‌های دیگر انرژی بسیار کمی دارد. برای اینکه گلی به رنگ آبی دیده شود، باید مولکولی تولید کند که بتواند مقادیر بسیار کم انرژی و بخش قرمز طیف را جذب کند. تولید چنین مولکول‌هایی که بزرگ و پیچیده هستند، برای گیاهان دشوار است؛ به‌همین‌دلیل، کمتر از ۱۰ درصد از حدود سیصدهزار گونه‌های گیاه گلدار جهان گل‌های آبی تولید می‌کنند.

در مواد معدنی، تعامل میان ساختارهای بلوری آن‌ها با یون‌ها (اتم‌ها یا مولکول‌های باردار) تعیین می‌کند کدام بخش از طیف جذب ‌و کدام بخش منعکس شود. ماده معدنی لاجورد که فقط در افغانستان استخراج می‌شود و رنگ‌دانه آبی کمیاب اولترامارین (لاجوردی) را تولید می‌کند، حاوی یون‌های تری‌سولفید (سه اتم گوگرد متصل به هم درون شبکه‌ای بلورین) است که می‌تواند یک الکترون را آزاد کند یا به آن متصل شود. این تفاوت انرژی همان چیزی است که رنگ آبی را ایجاد می‌کند.

آزوریت ماده معدنی هیدروکسید کربنات مس است که به دلیل رنگ آبی سیر آن معروف است

رنگ جانوران آبی از رنگ‌دانه‌های شیمیایی نشئت نمی‌گیرد و درعوض، برای تولید ظاهر آبی بر فیزیک متکی هستند. پروانه‌های بال آبی در جنس مورفو نانوساختارهای ظریف و لایه‌داری روی فلس‌های بال خود دارند که به‌گونه‌ای بر لایه‌های نور تأثیر می‌‌گذارند که برخی رنگ‌ها یکدیگر را خنثی می‌کنند و فقط رنگ آبی منعکس می‌شود. اثر مشابهی در ساختارهای موجود در پرهای جیجاق‌های کبود (Cyanocitta cristata) و فلس‌های جراح‌ماهی آبی (Paracanthurus hepatus) و حلقه‌های درخشان هشت‌پاهای حلقه‌آبی سمی (Hapalochlaena maculosa) نیز دیده می‌شود.

سایه‌های آبی در پستانداران حتی نادرتر از آن در پرنده‌ها، ماهی‌ها، خزنده‌ها و حشره‌ها است. برخی نهنگ‌ها و دلفین‌ها پوستی آبی‌رنگ دارند. نخستی‌هایی مانند میمون‌های دماغ‌‌سربالای طلایی (Rhinopithecus roxellana) چهره‌ای با پوست آبی‌رنگ دارند و مَندریل‌ها (Mandrillus sphinx) چهره‌ و قسمتی از پشت بدنشان نیز آبی‌رنگ است. بااین‌حال، خز (خصوصیتی که میان بیشتر پستانداران خشکی‌زی مشترک است) حداقل در نور مرئی هرگز به‌طور طبیعی به رنگ آبی روشن نیست. پژوهشگران اخیرا دریافته‌اند خز پلاتی‌پوس زمانی که درمعرض نور فرابنفش قرار می‌گیرد، به رنگ سایه‌هایی از رنگ آبی و سبز می‌درخشد.

هشت‌پای حلقه‌آبی بسیار سمی

ایجاد این رنگ آبی به کار زیادی نیاز دارد؛ بنابراین، سؤال‌های دیگری مطرح می‌شود: دلایل تکاملی برای تولید رنگ آبی چیست؟ عامل محرک آن چیست؟ موضوع شگفت‌آور هنگام کاوش در دنیای حیوانات همیشه این است که چه کسی گیرنده پیام است و آیا آن‌ها رنگ آبی را می‌بینند؟

برای مثال، درحالی‌که انسان‌ها سه نوع گیرنده حسگر نور در چشم دارند، پرندگان نوع چهارمی از گیرنده را برای حس‌کردن نور فرابنفش دارند. پرهایی که به چشم انسان آبی به‌نظر می‌رسند، درواقع بیشتر از نور آبی نور فرانبفش را منعکس می‌کنند. با این استدلال، پرندگانی که آن‌ها را چرخ‌ریسک سرآبی (Cyanistes caeruleus) می‌نامیم، احتمالا به چشم خودشان به رنگ دیگری دیده می‌شوند.

پرهای آبی درخشان پرندگان مانند پرهای مکائو اسپیکس (Cyanopsitta spixii) رنگ خود را از رنگ‌دانه‌ها نمی‌گیرند؛ بلکه رنگ آن‌ها ناشی از ساختارهای موجود در پرهای آن‌ها است که نور را پراکنده می‌کند

به‌گفته کوپفرشمیت، به‌‌دلیل کمیاب‌بودن رنگ آبی در طبیعت، واژه‌ای برای اشاره به رنگ آبی درمقایسه‌با کلمات مربوط به رنگ‌های سیاه، سفید، قرمز و زرد دیرتر وارد زبان‌های مردم سراسر جهان شد. یکی از تئوری‌ها در‌ این‌ زمینه آن است که فقط زمانی به نام‌گذاری رنگی نیاز دارید که بتوانید با آن اشیاء را رنگ کنید؛ یعنی زمانی که بتوانید آن رنگ را از شیء آن جدا کنید؛ وگرنه به نامی برای آن رنگ نیازی ندارید. رنگ‌کردن اشیاء به رنگ آبی یا پیدا‌کردن رنگ‌دانه آبی در اکثر فرهنگ‌ها دیر اتفاق افتاده است و این مسئله را در زبان‌شناسی جوامع مختلف می‌توان دید.

۱۵ ژانویه، پژوهشگران در مجله Frontiers in Plant Science گزارش کردند که اولین استفاده از رنگ آبی به حدود شش‌هزار سال پیش برمی‌گردد و به کشور پرو مربوط است. مصریان باستان نیز با ترکیب سیلیس و اکسید‌کلسیم و اکسید‌مس، نوعی رنگ‌دانه آبی با ماندگاری زیاد به نام irtyu تولید و از آن برای برای تزیین مجسمه‌ها استفاده می‌کردند. اولترامارین، رنگ‌دانه آبی درخشان لاجورد، در اروپای قرون وسطی به‌اندازه طلا گران‌بها بود و بیشتر برای کشیدن نقاشی‌های کتاب‌های دست‌نویس ارزشمند از آن استفاده می‌شد.

کمیاب‌بودن رنگ آبی موجب شد مردم هزاران سال آن را به‌عنوان رنگی عالی و ارزشمند ببینند. رنگ آبی مدت‌ها با خدای هندو کریشنا و با مریم مقدس مسیحیان در ارتباط بوده است و هنرمندان مشهوری مانند میکل‌آنژ، گوگن، پیکاسو و ون‌گوگ از رنگ آبی موجود در طبیعت الهام گرفته‌اند. به‌گفته دانشمندان، کمیابی نسبی آبی موجود در رنگ‌دانه‌های طبیعی احتمالا موجب افزایش شیفتگی ما به این رنگ شده است.