가을철에 단풍이 형성되는 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 여름에서 가을로 되면 나뭇잎의 색이 빨간색이나 주황색, 노랑색으로 변하는 것을 볼 수 있는 근데 그 원리가 무엇인지 궁금합니다.
안녕하세요.
질문해주신 것과 같이 가을철에 나뭇잎이 단풍으로 물드는 현상은 식물의 생리적 변화와 색소의 분해 및 합성 과정 때문에 나타나는 현상인데요, 여름 동안 나무는 광합성을 활발히 하여 잎 속의 엽록소(Chlorophyll)가 풍부하게 존재합니다. 엽록소는 강한 녹색을 띠며 태양빛의 적색과 청색 영역을 흡수하여 광합성을 가능하게 하는데, 이 때문에 여름철 잎은 대부분 녹색으로 보이게 되지만 그러나 가을이 다가와 일조 시간이 짧아지고 기온이 떨어지면, 나무는 광합성 효율이 감소하여 더 이상 많은 에너지를 얻을 수 없게 됩니다. 이에 따라 식물은 겨울을 준비하기 위해 잎을 떨어뜨리는 과정을 시작하는데, 그 첫 단계로 엽록소의 분해가 일어나는 것입니다. 엽록소가 분해되면 그동안 엽록소의 강한 녹색에 가려져 있던 다른 색소들이 드러나기 시작하는데요, 대표적으로 카로티노이드(Carotenoids)라는 색소는 노란색이나 주황색을 띠며, 여름에도 잎 속에 존재하지만 엽록소에 의해 감춰져 있다가 가을에 녹색이 사라지면 뚜렷하게 보이게 됩니다. 또한 일부 나무에서는 가을에 들어서면서 안토시아닌(Anthocyanins)이라는 붉은 계열의 색소가 새롭게 합성되기도 합니다. 안토시아닌은 햇빛이 강하면서 낮과 밤의 기온 차가 큰 환경에서 많이 생성되며, 잎이 붉거나 자주색으로 보이게 만드는 원인이 됩니다. 감사합니다.
1명 평가가을에 기온이 낮아지고 일조량이 줄어들면, 엽록소가 파괴되어 녹색이 사라지고, 카로티노이드나 안토시아닌 색소가 더 잘 보이게 되면서 단풍이 형성됩니다. 엽록소는 광합성을 통해 식물에 필요한 영양분을 만들고 녹색을 띠게 하는데, 가을이 되면 나무가 겨울을 준비하며 엽록소 생산을 중단하고 잎자루와 줄기 사이에 떨켜를 만들어 수분과 양분 공급을 차단합니다. 이로 인해 잎에 있던 엽록소가 분해되면서 기존에 있던 노란색의 카로티노이드가 드러나거나, 새로 생성된 붉은색의 안토시아닌 색소가 나타나게 됩니다. 이렇듯 엽록소의 감소와 다른 색소의 발현이 잎의 색을 바꾸어 단풍을 형성합니다.
여름에서 가을로 바뀌면서 나뭇잎의 색이 변하는 현상은 나뭇잎에 포함된 색소의 변화 때문입니다.
먼저 엽록소는 나뭇잎을 초록색으로 보이게 하는 색소로, 광합성을 통해 나무가 에너지를 만드는 데 필수적인 역할을 합니다. 날씨가 추워지고 낮의 길이가 짧아지면 나무는 겨울을 준비하기 위해 잎으로 가는 양분과 물의 흐름을 줄입니다. 엽록소는 불안정한 색소이기 때문에 빛과 열에 의해 쉽게 분해되는데, 양분과 물의 공급이 줄어들면 분해되는 속도가 합성되는 속도보다 빨라져 초록색이 점차 사라지게 됩니다.
엽록소가 사라지면 노랑색이나 주황색을 띠는 카로티노이드 색소가 드러나게 됩니다. 이 색소는 원래 엽록소와 함께 잎에 존재했지만, 엽록소의 강한 초록색에 가려져 보이지 않았을 뿐입니다. 참고로 카로티노이드 계열에는 당근의 주황색을 내는 카로틴, 옥수수나 레몬의 노란색을 내는 잔토필 등이 있습니다.
그리고 가을에 볼 수 있는 빨간색이나 보라색은 안토시아닌이라는 새로운 색소 때문에 나타납니다. 다른 색소와 달리, 안토시아닌은 가을철 날씨가 맑고 건조하며 밤과 낮의 기온 차가 클 때, 잎에 남아있는 포도당이 햇빛을 받아 새롭게 합성됩니다. 이 색소는 햇빛으로부터 잎을 보호하는 역할을 하며, 단풍나무나 옻나무처럼 특정 수종에서 만들어지는 색소입니다.
안녕하세요. 김채원 전문가입니다.
가을이되면 낮길이가 짧아지고 기온이 저하되면서 엽록소 분해가 촉진되고, 녹색이 사라집니다.
이 과정에서 잎속에 원래 존재하던 카로티노이드나 새로합성된느 안토시아닌 색소가 드러나 단풍이 형성됩니다.