요즘 가을이죠 단풍이 들어가는 계절이네요.

Question

가을하면 단풍이 생각나네요. 나무들이 왜 가을이면 단풍물을 들일까요?

나무들에게 어떤 현상이 생기기에 단풍색상이 들까요? 과학적으로 설명을 해주셨으면 감사하겠습니다.

Answer 1

광합성은 태양을 바탕으로 하는 것입니다.

그런데 겨울이 되면 상대적으로 태양에서 에너지를 얻을 수 없습니다.

따라서 식물이 잎을 가지고 있는 것보다는 없는 것이 더 이득이라고 판단합니다.

(왜냐하면 광합성이 불가능한데 잎을 가지고 있으면 영양분을 계속 공급해야하기 때문입니다.)

따라서 겨울에는 광합성을 통해 얻는 영양분보다 잎을 유지하는데 필요한 영양분이 많기 때문에 겨울에는 광합성을 하지 않습니다.

이런 이유로 나뭇잎의 엽록소를 분해하는 과정에서 초록색이 점점 사라져 노랗거나 붉게 물들게 됩니다.

Answer 2

안녕하세요. 이중건 과학전문가입니다.

식물들은 엽록소라는 물질에 의해서 잎색깔을 결정합니다. 보통의 식물은 광합성을 하기 위해 엽록체가 있는데 보통 그 엽록체의 색을 나타내는 엽록소의 종류가 몇가지가 있습니다..

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가을이 깊어지면 일조량이 작아져서 광합성량이 줄어들기 때문에 식물의 엽록소의 합성이 멈추게 됩니다. 그래서 엽록소가 쇠퇴하여 분해되어 엽록소의 색깔이 사라지고 남아있는 카로틴과 크산토필만이 남아 노랗게 보이게 됩니다..

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카로틴과 크산토필 역시 색소의 한 종류들이죠.. 다만 색깔이 노란색이라는 것 뿐입니다. 또한 단풍이 빨갛게 잎이 변하는 이유는 안토시안이라는 물질이 생겨나서 이 안토시안의 색깔인 붉은 색 때문에 그렇게 보이게 되는 것입니다.

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그리고 추운 곳부터 먼저 이런 현상이 생기는 것은? 산 아랫쪽보다 더 추운 산의 윗쪽에서 단풍이 먼저 들고 북쪽지방부터 (설악산) 단풍이 드는 이유입니다.

Answer 3

안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.

가을이 되어 온도가 25도 이하로 내려가면 잎사귀에 있던 초록색을 띠는

엽록소가 다시 합성이 되지 않기 시작합니다.

그래서 점점 초록빛을 잃어갑니다.

반면 나뭇입앞에 붉은색을 띠는 안토시아닌과 노란색을 띠는 카르티노이드가

존재하는 나무들이 있는데, 이들은 분해되지 않으므로 그대로 색을 내게 됩니다.

각 성분의 비율에 따라 주황, 노랑, 빨강으로 나뉘고,

더불어 낙엽화가 진행되며 수분을 잃어가면 갈색으로 보이기도 합니다.

감사합니다.

Answer 4

안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.

봄부터 여름까지 엽록소가 만들어지면서 초록 잎을 유지하였지만 가을이 되면서 이 엽록소가 더 이상 만들어지지 않습니다. 이유는 떨켜층에 의해 나뭇잎에 수분이 부족해지고 영양분이 쌓여 산성을 띠게 되면서 엽록소가 분해됩니다. 엽록소가 분해되며 노란, 주황, 빨강, 핑크 등으로 색이 바뀌어 단풍이 지는 것이죠.

또한 색이 다른 이유는 색소의 종류와 함유량이 다르기 때문입니다. 붉은색은 엽록소가 분해되며 안토시아닌을 생성하며 띠게되고, 노란색은 크산토필, 카로티노이드가 생성되면서, 갈색은 크산토필, 타닌이 생성되면서 띠게되는 색입니다.

엽록소가 분해되는 이유는 겨울 동안 나무는 에너지 소모를 최소화하고 나무 내에 있는 수분을 최소화(수분이 얼면 부피가 증가해 손상을 입기때문에)하는 작업을 시작합니다. 그 중 에너지 소모를 줄이기 위해 잎과 나뭇가지 사이에 떨켜층을 형성하여 나뭇잎에 수분 공급을 중단시키고 나뭇잎으로부터 에너지(양분) 공급을 중단 받아 나뭇잎의 농도가 올라 산화되면서 엽록소가 분해돼 단풍이 들게하며 이후에 낙엽이 되어 떨어지게 만듭니다.

Answer 5

나무나 식물은 피토크롬이란 광수용체가 있습니다. 이 광수용체는 빛을 인지하는 단백질 유전자 입니다.

이 광수용체로 인해 빛이 비추는 시간이 줄고 온도가 낮아지면 나무는 나뭇잎으로 보내지는 영양분관을 차단하고 겨울을 나기위해 뿌리에 영양분을 비축하기 시작 합니다. 영양분을 공급받지 못하는 나무는 광합성을 하지 못해 엽록소를 만들지 못하게 되어 나뭇잎의 녹색성분이 사라지게 됩니다. 엽록소가 없는 나뭇잎은 아래와 같이 고유의 색상을 나타내기 시작 하면서 단풍이 들기 시작 합니다.

안토시아닌이 많은 나무 : 빨간색

베타카로틴이 많은 나무 : 오렌지색

잔토필이 많은 나무 : 노란색