학문
식물은 빛이 없는 환경에서는 어떻게 반응을 하나요?
식물의 경우 빛이 없는 환경에서 광합성을 하지 못하는 상황에서는 식물이 생존하거나 성장하는 방식이 어떤 변화 과정을 거치게 되는지 의견 부탁드립니다.
5개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 박재민 수의사입니다.
빛이 없으면 식물은 광합성으로 새 에너지를 만들지 못해서 씨앗이나 뿌리 줄기에 저장해 둔 양분을 먼저 씁니다 이때는 빛을 찾기 위한 형태로 바뀌어 줄기가 길게 웃자라고 잎은 작고 얇아지며 색도 누렇게 옅어집니다 이런 변화를 황화라고 합니다 엽록소와 정상적인 엽록체 발달도 제대로 진행되지 않아 초록색이 약해집니다
어두움이 잠깐이면 빛을 다시 받았을 때 초록색이 돌아오고 광합성을 회복할 수 있습니다 하지만 오래 계속되면 저장 양분이 고갈되어 성장 멈춤 잎 노화 마름으로 이어지고 결국 죽을 수 있습니다 즉 식물은 빛이 없을 때 버티기는 하지만 오래 살기는 어렵습니다
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채택된 답변식물은 빛이 차단된 환경에서 생존을 위해 광합성 대신 저장된 양분을 소모하며 줄기를 비정상적으로 길게 늘리는 황화 현상을 보입니다. 이는 주변의 빛을 찾기 위한 에너지 집중 전략으로 엽록소 생성이 억제되어 잎이 노란색이나 흰색으로 변하고 조직이 연약해지는 특징을 나타냅니다. 호흡 작용을 통해 체내 탄수화물을 분해하며 연명하지만 에너지가 고갈되면 성장이 정지되고 결국 고사하게 됩니다. 빛이 없는 조건에서의 이러한 반응은 광수용체가 빛을 감지하지 못해 발생하는 호르몬 불균형의 결과이며 식물이 처한 환경에서 빛을 확보하기 위한 최후의 생존 방식입니다.
결론부터 말씀드리면 빛이 없는 환경에서 싹이 트거나 자라야 할 때, 식물은 엽록소를 만드는 대신 세포의 길이를 늘리는 데 모든 에너지를 집중하게 됩니다.
이 과정에서 줄기는 하얗고 가늘게 길어지며, 잎의 발달은 억제되게 됩니다.
또한 에너지원은 외부 공급 없이 내부의 녹말과 당분을 분해하는 호흡에만 의존하게 되는데, 이는 결국 저축한 에너지를 깎아 먹는 과정이라 할 수 있습니다.
그래서 결국 만약 비축분이 바닥날 때까지 빛을 찾지 못하면, 식물은 하위 잎부터 영양분을 회수해 생장점으로 보내는 자가 소화 과정을 거치다 결국 괴사하게 되죠.
안녕하세요. 김채원 전문가입니다.
빛이없으면 광합성이 중단되고 포도당생성이 멈추며, 저장된 전분을 세포호흡으로 분해하며 에너지를 소비해 단기간동안 생존합니다. 지속적인 암조건에서는 에티올레이션이 나타나고, 저장자원고갈 후 성장 및 정지 및 고사로 이어진다는 실험적인 관찰이 있습니다.
안녕하세요. 김민구 전문가입니다.
빛이 없을 때 식물은 단순히 멈추는 게 아니라 능동적으로 반응합니다.
첫 번째 반응은 빛을 찾아 움직입니다. 빛이 부족해지면 식물은 즉각적으로 굴광성 반응을 시작합니다. 옥신이라는 식물 호르몬이 빛이 없는 쪽으로 몰려 세포 신장을 촉진하고, 결과적으로 줄기가 빛이 있는 방향으로 휘어집니다. 동시에 줄기를 가늘고 길게 키워서 빛에 최대한 빨리 도달하려는 황화현상(etiolation)이 나타납니다. 이때 잎은 작아지고 색이 노랗게 변하며 엽록소 생산이 줄어듭니다.
두 번째 반응은 에너지 절약 모드로 전환합니다. 광합성을 못 하면 새로운 에너지를 만들 수 없으므로, 식물은 잎, 줄기, 뿌리에 저장해둔 전분과 당을 분해해서 세포 호흡으로 에너지를 충당합니다. 성장 속도를 대폭 줄이고 꽃이나 열매 생산 같은 에너지 소비가 큰 활동을 중단합니다.
세 번째 반응은 잎을 포기합니다. 빛이 장기간 없으면 잎을 유지하는 비용이 오히려 손해가 됩니다. 식물은 노화된 잎에서 질소와 인 같은 영양분을 회수한 뒤 잎을 떨어뜨립니다. 낙엽수가 겨울에 잎을 버리는 것과 같은 원리입니다.
결국 버티지 못하면 저장 에너지가 고갈되면 세포막이 무너지고 식물은 사망합니다. 다만 씨앗 상태나 구근 상태로 있는 식물은 대사를 최소화한 채 수개월에서 수년까지 빛 없이 버틸 수 있습니다.
식물이 빛 없이 버틸 수 있는 시간은 종마다 다르지만, 저장 에너지가 많은 선인장류나 구근식물은 상대적으로 훨씬 오래 버티고, 잎이 많은 열대식물은 수 주 안에 고사하는 경우가 많습니다.
감사합니다.