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바나나를좋아하는원숭이
식물의 잎은 대부분 초록색인데, 같은 식물이라도 가을이 되면 빨갛거나 노랗게 변하는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 식물의 잎은 대부분 초록색인데, 같은 식물이라도 가을이 되면 빨갛거나 노랗게 변하는 이유는 무엇인가요? 잎의 색을 결정하는 엽록소와 카로티노이드, 안토시아닌은 각각 어떤 역할을 하며, 계절에 따라 색소의 합성과 분해가 달라지는 생명과학적 원리가 궁금합니다.
4개의 답변이 있어요!
식물이 가을에 잎의 색을 바꾸는 것은 겨울을 대비해 영양분을 회수하기 위한 생존 전략입니다.
초록색의 엽록소는 광합성을 담당하며, 봄과 여름 동안 끊임없이 생성되어 잎을 초록색으로 보이게 만듭니다.
그리고 노란색의 카로티노이드는 광합성을 돕는 색소로 잎 속에 항상 존재하지만, 여름엔 엽록소에 가려 보이지 않는 것입니다. 반면 빨간색의 안토시아닌은 잎을 보호하기 위해 가을에 새롭게 합성되는 항산화 색소입니다.
가을이 되면 줄기와 잎 사이에 차단막이 생겨 수분과 영양분의 이동이 멈추고, 영양 공급이 끊기면 엽록소가 먼저 분해되어 사라지며 질소 등 유용한 성분은 뿌리로 회수됩니다.
그리고 엽록소가 파괴되면서 숨겨져 있던 카로티노이드가 드러나 잎이 노랗게 변하게 되고, 차단막 때문에 잎에 갇힌 포도당은 서늘한 밤 기온과 강한 햇빛을 만나 안토시아닌으로 합성됩니다.
이처럼 단풍은 초록색 엽록소가 사라져 기존의 노란색이 드러나거나, 남아있는 당분으로 빨간색을 새로 만들어내며 생기는 것입니다.
안녕하세요. 이조은 전문가입니다.
핵심은 가을이 되면 잎에 새로운 색소가 갑자기 생긴다기보다, 여름 동안 초록색에 가려져 있던 색소가 드러나고 일부는 새로 만들어지기 때문입니다.
1. 여름에는 왜 잎이 초록색일까?
잎의 초록색을 결정하는 주된 색소는 엽록소(chlorophyll)입니다. 엽록소는 햇빛 중에서 주로 빨간색과 파란색 계열의 빛을 흡수해 광합성에 이용하고, 상대적으로 흡수가 적은 초록색 빛을 반사합니다.
그래서 우리 눈에는 잎이 초록색으로 보입니다.
엽록소의 가장 중요한 역할은 빛 에너지를 흡수하여 광합성을 가능하게 하는 것입니다.
2. 그런데 가을이 되면 엽록소가 분해된다
가을이 되면서 기온이 내려가고 특히 낮의 길이가 짧아지면, 식물은 계절이 바뀌었다는 신호를 받습니다.
엽록소는 상당히 많은 양의 질소와 마그네슘 등의 영양분을 가지고 있습니다. 낙엽을 떨어뜨리기 전에 식물은 이 영양분을 최대한 회수해서 줄기나 뿌리 등으로 이동시킵니다. 즉, 단순히 "추워서 잎이 죽는다"가 아니라 겨울을 앞두고 잎의 자원을 회수하는 적극적인 생리 과정입니다.
3. 노란색, 주황색은 카로티노이드가 담당한다
잎에는 사실 여름에도 카로티노이드(carotenoid)라는 색소가 들어 있습니다.
대표적으로 카로틴은 주황색 계열, 크산토필은 노란색 계열입니다.
카로티노이드도 광합성과 관련된 색소로, 빛 에너지를 흡수하고 과도한 빛으로부터 광합성 장치를 보호하는 역할도 합니다.
그런데 여름에는 엽록소가 워낙 많아서 카로티노이드의 색이 가려집니다.
가을에 엽록소가 분해되면?
초록색이 적어지고 숨어 있던 노란색, 주황색이 드러납니다. 그래서 은행나무 같은 나무가 선명한 노란색으로 변하는 것입니다.
4. 그렇다면 빨간색은 어디서 나올까?
여기서 안토시아닌(anthocyanin)이 등장합니다. 안토시아닌은 카로티노이드와 달리 가을에 새롭게 합성되는 경우가 많습니다. 안토시아닌은 식물의 세포 안에서 만들어지는 색소로, 조건에 따라 붉은색, 자주색, 보라색 등을 나타냅니다. 단풍나무의 붉은 단풍이 대표적입니다.
특히 가을의 맑고 햇빛이 강한 낮 + 서늘한 밤 같은 조건에서 안토시아닌 생성이 활발해질 수 있습니다.
결국 가을 단풍은 단순히 "잎의 색깔이 바뀌는 현상"이 아니라, 식물이 겨울을 견디기 위해 엽록소와 영양분을 회수하고 잎을 정리하는 과정에서 나타나는 생화학적 변화인거죠.
안녕하세요. 식물의 잎이 대부분 초록색으로 보이는 이유는 잎 속에 있는 엽록소라는 색소 때문인데요, 엽록소는 광합성에 필요한 빛 에너지를 흡수하는 역할을 하며, 특히 적색과 청색 계열의 빛을 잘 흡수하고 녹색 빛은 상대적으로 많이 반사하기 때문에 잎이 초록색으로 보입니다. 가을철 잎의 색 변화에서 가장 먼저 중요한 과정은 엽록소의 분해인데요, 봄과 여름에는 식물이 엽록소를 지속적으로 합성하면서 잎을 초록색으로 유지하지만, 가을이 되면 일조 시간과 온도 등의 환경 변화로 엽록소를 새롭게 만드는 속도가 감소하고 기존 엽록소가 분해되기 시작합니다. 엽록소가 사라지면 그동안 초록색에 가려져 있던 다른 색소들이 눈에 드러나는데, 이때 노란색이나 주황색으로 보이는 주요 색소가 바로 카로티노이드입니다. 카로티노이드는 광합성 과정에서 빛을 흡수하는 보조 색소로 작용하며, 과도한 빛에 의한 광손상을 줄이는 데도 도움을 주며, 카로티노이드는 엽록소보다 분해가 늦게 진행되는 경우가 많아 가을철 잎에서 노란색과 황금색이 나타나게 됩니다. 반면 단풍잎이 붉은색이나 자주색으로 변하는 데에는 안토시아닌이라는 색소가 관여하는데요, 안토시아닌은 식물세포의 액포에 저장되는 수용성 색소로, 종류와 농도, 세포 내부의 산도에 따라 붉은색이나 보라색 등 다양한 색을 나타냅니다. 모든 식물이 가을에 안토시아닌을 새롭게 많이 만드는 것은 아니며, 일부 식물은 가을철에 잎 속에서 안토시아닌 합성을 증가시킵니다. 가을에는 엽록소가 분해되면서 광합성에 사용되는 당의 이동과 축적 방식도 달라질 수 있는데, 잎에 당이 축적되고 빛과 온도 조건이 적절하면 안토시아닌 합성이 촉진될 수 있습니다.
정리하자면 가을 단풍은 엽록소가 분해되면서 카로티노이드가 드러나거나, 식물이 안토시아닌을 새롭게 합성하면서 나타나는 현상이며, 이는 식물이 계절 변화에 적응하고 겨울을 준비하는 과정에서 광합성, 영양분 재활용, 색소 대사가 서로 연결되어 나타나는 생명과학적 결과라고 보시면 되겠습니다. 감사합니다.
안녕하세요. 임형준 수의사입니다.
가을에는 일조시간이 짧아지고 기온이 내려가면서 엽록소 합성이 줄고 기존 엽록소가 분해돼 초록색이 사라집니다. 그러면 원래 있던 카로티노이드의 노란색, 주황색이 드러나고, 일부 식물은 당이 잎에 추적되며 안토시아닌을 새로 만들어 붉은색을 냅니다.