잎이 없는 겨울에 식물은 광합성을 중단하나요?
안녕하세요. 자드락비입니다.
잎에 있는 엽록소에서 빛을 흡수하며 광합성이 일어납니다. 잎이 없는 겨울이 되면 엽록소가 없는 상태가 되지요. 광합성을 통해 양분을 합성해야 살아가는 식물이 잎도 없는 겨울을 지낼 수 있을까요? 겨울동안 식물은 필요한 양분을 어디서 구하는 것일까요?
줄기와 뿌리에 저장하는 겨울 양식
냉이의 겨울나기
한해살이풀은 겨울이 되면 씨만 남기고 죽지만 여러해살이풀은 대개 땅속 줄기와 뿌리를 남기고 잎과 줄기는 없어집니다. 민들레, 망초, 엉겅퀴, 냉이 등은 잎이 땅바닥에 붙어서 낮게 자라므로 뿌리와 함께 겨울을 나기도 합니다. 나리, 파, 감자, 토란, 연 등은 우리가 먹을 수 있는 땅속줄기로 겨울을 납니다. 겨울을 보내는 씨와 줄기, 뿌리에는 겨울에 필요한 영양분과 봄에 자랄 때 필요한 영양분이 저장되어 있습니다. 겨울에 나무들은 낙엽으로 잎을 모두 떨어뜨리고 지냅니다. 소나무 같은 침엽수도 겨울을 대비해 늙은 잎은 떨어뜨립니다. 떨어진 잎은 나무 주위에 쌓여 뿌리를 보온해 주는 역할을 하기도 합니다.
잎의 모든 활동을 멈추는 단풍
단풍
식물 잎에는 초록색을 띠는 엽록소1)와 황적색을 띠는 카로틴2), 노란색을 띠는 크산토필3)이 있습니다. 봄이나 여름철에는 엽록소가 많기 때문에 잎은 녹색으로 보입니다. 가을엔 기온이 떨어지고 잎으로 올라오는 물의 양이 줄고 공기가 건조해져 잎 속의 물의 양도 줄어듭니다.
또한 엽록소가 낮은 온도로 인해 파괴되어 없어져 버리면 카로틴과 크산토필이 드러나 잎은 황적색에서 노란색까지 다양한 단풍이 듭니다. 단풍이 들면 잎에서 만든 당분은 줄기로 이동하지 못하므로 햇빛에 분해되어 붉은색의 안토시안4)색소로 변합니다. 그래서 단풍은 햇빛을 많이 받는 줄기 위부터 붉게 물들어갑니다. 겨울이 다가오면 광합성을 하던 잎의 세포는 모두 죽어 갈색으로 변합니다.
수분을 뺏기지 않으려면 잎을 버리자잎은 증산 작용5)이 활발하므로 식물이 보유한 물은 잎에서 빠져 나갑니다. 겨울에는 뿌리에서 물의 공급이 중단되므로 물을 보존해야 합니다. 침엽수는 잎의 부피에 비해 표면적이 작아 수분 손실을 줄일 수 있지만 활엽수는 잎의 표면적이 커 수분 손실이 큽니다. 따라서 활엽수는 초가을에 잎을 떨어뜨려 수분의 손실을 방지하고 땅에 쌓인 낙엽은 뿌리를 보온하게 됩니다. 낙엽은 줄기와 잎자루 사이에 떨켜라는 특별한 조직이 생겨 잎이 떨어지는 현상입니다. 떨켜는 잎과 줄기 사이에 물과 양분을 이동시키는 통로인 관다발을 막습니다. 은행나무와 단풍나무 등은 떨켜가 한꺼번에 만들어져 일제히 잎을 떨어뜨립니다. 그러나 밤나무, 떡갈나무와 같은 참나무는 떨켜를 만들지 않아 겨울이 되어도 갈색의 마른 잎이 나무에 붙어 차가운 겨울바람에 하나 둘씩 떨어져 나갑니다.
오 헨리의 소설 〈마지막 잎새〉에 나오는 담쟁이덩굴도 잎에 떨켜가 없어 줄기에 붙은 상태로 말라버립니다. 물론 화가는 소녀의 희망을 위해 마지막 잎새를 담장에 그려 넣었지만 실제로는 바람에 모두 떨어지는 낙엽입니다.
[네이버 지식백과] 잎이 없는 겨울에 식물은 광합성을 중단하나요? (과학선생님도 궁금한 101가지 과학질문사전, 2011. 7. 30., 의정부과학교사모임)
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