Đầu tiên, một vài kiến thức về vật lý học, chúng ta cần hiểu về quang phổ điện từ để hiểu về màu sắc. Đây là quang phổ của bức xạ điện từ, hoặc bước sóng của năng lượng, có thể truyền đi trong không gian. Những gì chúng ta cảm nhận thấy như ánh sáng chỉ một phần nhỏ trong quang phổ điện từ. Chúng ta cũng có thể cảm nhận các khu vực khác của quang phổ điện từ, chẳng hạn như ánh sáng gần hồng ngoại, dưới dạng nhiệt. Bước sóng dài nhất với năng lượng thấp nhất trong quang phổ điện từ là sóng radio, và năng lượng tăng dần khi bước sóng tăng. Phạm vi của chùm ánh sáng nhìn thấy được bắt đầu với màu sắc đỏ thẫm, và đó là lý do tại sao chum sáng nhìn thấy có gam màu nóng là màu đỏ. Hầu hết các bức xạ của chùm sáng có gam màu nóng phát ra trong vùng hồng ngoại, nhưng một số có năng lượng cao hơn và chúng ta có thể nhận thấy bằng đôi mắt. Chùm ánh sáng chuyển dần qua màu cam, màu vàng, màu xanh lá cây, xanh dương và tím, đồng thời cũng tăng mức năng lượng. Bức xạ tia cực tím có bước sóng ngắn hơn và năng lượng cao hơn, như tia x và bức xạ gamma, có mức năng lượng có thể gây nguy hiểm. Năng lượng trong của chùm tia sáng có bước sóng ngắn trong quang phổ điện từ có thể được hấp thụ bởi các phân tử sinh học như là DNA và protein, và có thể phá hủy chúng bằng cách phá vỡ các phân tử. Điều này có thể làm đổi biến gen các phân tử sinh học và đôi khi có thể gây hậu quả có hại như bệnh ung thư.

Từ chùm bức xạ sóng radio thông qua bức xạ tia X, chúng ta có thể phân loại nhiệt độ của các chùm bức xạ. Và chúng tôi sử dụng tham số Kelvin để phân loại nhiệt độ màu của các chùm ánh sáng trong các hồ san hô. Chùm sáng hồng ngoại có dải nhiệt độ từ 1000-1800K, chùm sáng nhìn thấy có bước sóng từ 1800-20000K, và chùm sáng UV có bước sóng cao hơn. Vì vậy, khi sử dụng bóng 20000K cho hồ san hô chúng ta sẽ cung cấp một năng lượng bức xạ nhiều hơn so với bóng 6500K. Chúng ta cảm nhận được màu sắc của các chùm ánh sáng là do các tế bào hình nón trong võng mạc của mắt. Các tế bào cảm nhận ánh sáng hình nón chứa protein gọi là rhodopsin. Rhodopsin là một phân tử hình thành từ một hợp chất của “võng mạc” (còn được gọi là retinaldehyde hoặc Vitamin A) và được tổng hợp trong một protein được gọi là “opsin.”

Quá trình cảm nhận ánh sáng được diễn ra bởi các tế bào opsins, các opsins khác nhau hấp thụ các bước sóng khác nhau và cho cảm nhận về màu sắc khác nhau. Nếu một ai đó thiếu một gen đặc biệt như opsin thì họ sẽ không có khả năng phân biệt màu sắc và chúng ta gọi là bệnh “mù màu”. Vì vậy, làm thế nào để chúng ta cảm nhận được các màu sắc khác nhau của san hô trong hồ cá, điều này phụ thuộc vào khả năng của chúng ta để cảm nhận năng lượng điện từ trong quang phổ có thể nhìn thấy được phát ra từ san hô. Nhưng, tại sao san hô lại có màu sắc khác nhau, vì màu sắc của san hô được cảm nhận qua các ánh sáng phản xạ mà không bị hấp thụ trên bề mặt san hô. Tuy nhiên, màu sắc của san hô còn phụ thuộc vào huỳnh quang “fluorescence”, một
quá trình các hợp chất hấp thụ ánh sáng và phát ra ánh sáng ở một bước sóng khác. Chúng ta gọi đó là huỳnh quang phát ra ánh sáng. Huỳnh quang chính là lý do san hô của chúng ta phát sáng dưới ánh sáng actinic (bước sóng ngắn), Cũng giống như các sắc tố trong mắt của chúng ta hấp thụ các photon của một bước sóng nhất định, các sắc tố trong san hô cũng tương tự. Các loài của san hô rất đa dạng và phong phú, bao gồm cả động vật Cnidarian, các loài tảo cộng sinh được biết đến như Symbiodinium hoặc zooxanthellae,… Màu của san hô chủ yếu phụ thuộc vào các sắc tố trong Symbiodinium và Cnidarian “host”. Một số những sắc tố có chức năng trực tiếp trong quá trình hấp thụ năng lượng của ánh sáng hoặc trong việc bảo vệ san hô khỏi các bước sóng có hại của ánh sáng. Tảo Symbiodinium sử dụng quang hợp để hấp thụ năng lượng của mặt trời trong việc chuyển đổi carbon dioxide (CO2) và nước (H2O) vào carbohydrate, hoặc đường. Các sắc tố quang hợp chính là chất diệp lục, trong đó phổ biển nhất là chất diệp lục c. Chất diệp lục hấp thụ ánh sáng trong các violetblue
và trong các phần màu vàng-đỏ của bước sóng nhìn thấy được, và được gọi là bức xạ quang hợp hoạt động (PAR). Các phần của PAR không bị hấp thụ (chủ yếu là màu xanh lá cây) được phản xạ bởi san hô, và điều này là lý do tại sao chúng ta nhìn thấy các mô quang hợp (ví dụ, lá) như màu xanh lá cây, hoặc màu xanh nâu trong san hô.
Một bộ các sắc tố được sản xuất bởi Cnidarian (Động vật san hô) hấp thụ các bước sóng đặc biệt của ánh sáng. Những sắc tố là các protein được mã hóa bởi gen trong bộ gen Cnidarian, và phần lớn là huỳnh quang. Sự hiểu biết của chúng tôi về Cnidarian
protein huỳnh quang (FPS) đã được hỗ trợ bởi thực tế là một trong các protein huỳnh quang, ánh đèn huỳnh quang xanh Protein (GFP). Nghiên cứu gen đã cho thấy gen protein huỳnh quang có trong họ san hô Scleractinian phù hợp với một trong ít nhất ba điều chủ yếu của thuyết tiến hóa. Đối với một danh sách chi tiết hơn về các protein sắc tố

Có bốn nhóm chính trong các sắc tố protein của san hô, ba nhòm chính FPS (màu lam, màu xanh lá cây, và màu đỏ) và một nhóm của nonfluorescent
chromoproteins (CP) (màu xanh – tím). Vậy, điều gì làm cho màu sắc của san hô trở nên rực rỡ? Có ít nhất ba yếu tố có ảnh hưởng kết hợp:
1. Mức độ từng loại sắc tố được tạo ra trên các xúc tu của san hô, đó là một yếu tố quyết định về sinh học của san hô mà chúng ta chưa hiểu hết được, nhưng điều đó
gần như chắc chắn phụ thuộc vào các điều kiện khác nhau của các hồ cá khác nhau.
2. Các bước sóng (= năng lượng) của ánh sáng đến từng vùng của
san hô, được xác định bởi các loại đèn mà chúng ta sử dụng.
3. Nghiên cứu thực tế cho thấy rằng san hô có những bước sóng ánh sáng đặc biệt, đủ để kích thích sự biểu hiện của sắc tố protein nhưng không quá nhiều sẽ gây tổn hại cho các sắc tố protein

Trích nguồn What makes coral colorful? Article by Jonathon Stillman – FlameAngel ABV dịch

Tags: Cá Rồng/ Cá Koi/ Cá Ranchu/ Cá La Hán - Đĩa/ Cá Thủy sinh/ Cá nước mặn