곧 봄이 온다! 그런데 식물은 왜 초록색일까?

식물은 왜 초록색일까. 

 

 

 

   풀, 나뭇잎, 식물 등 대부분이 초록색을 띄고 있다.

 식물의 사전적 정의를 찾아보면 "생물계의 두 가래 가운데 하나. 대체로 이동력이 없고 체제가 비교적 간단하여 신경과 감각이 없고 셀룰로스를 포함한 세포벽과 세포막이 있다. 세균 식물이나 균류를 제외하고는 일반적으로 엽록소를 가지고 있어 광합성으로 영양을 보충하고 꽃과 홀씨주머니 따위의 생식기관 있다. 종자식물, 양치식물, 선태식물, 균류, 조류, 세균 식물 따위로 분류한다."

 

 식물이 초록색 이유는 초록색 빛을 반사하기 때문에 초록색인 것이다. 너무 당연한 이야기지만 사물은 스스로 발광하는 것이 아닌 이상 빛을 반사해 색을 띤다. 그런데 '식물은 왜 초록색 빛을 반사하는 것일까'라는 물음 이전에 식물에 대해 이해하고자 한다. 

 

 

 식물

 식물은 엽록체를 통해 포도당을 만들어 에너지로 사용한다. 엽록체는 포도당을 만들기 위해 빛 에너지를 이용하는데, 구체적으로 태양광을 이용한다. 이렇게 식물이 엽록체를 활용해 태양에너지인 빛 에너지를 포도당으로 바꾸는 과정을 광합성이라고 한다. 그렇다면 엽록체는 빛 에너지를 어떻게 포도당으로 바꾸는 것일까? 이때 등장하는 것이 엽록소이다. 엽록소는 엽록체 안에 있는 색소이다. 

 

 

  엽록소 

 엽록소는 사실 한 가지가 아니라 엽록소 a, 엽록소 b, 엽록소 c, 박테리오 클로로필 a 등 유사한 화학 구조로 이루어진 여러 가지 색소를 이르는 말이다. 각각의 엽록체마다 가지고 있는 엽록소는 제각기 다르다. 예를 들어 조류는 엽록소 c와 엽록소 b를 갖고 있고 세균은 엽록소로 불리는 박테리오 클로로필 엽록소를 가지고 있다. 이들 엽록소들 가운데 엽록소 a는 광합성을 하는 모든 식물이 가지고 있으며, 이 엽록소 a가 식물을 초록색으로 보이게 하는 것이다. 식물의 엽록체는 태양광 등 빛 에너지를 엽록소로 잡아둔다. 엽록소는 빛 에너지를 이용해 물을 분해하고, 이를 통해 수소가 나오고 산소는 방출된다. 식물은 이러한 과정을 통해 에너지를 얻어 ATP라 불리는 물질 안에 저장한 뒤 사용한다. 

 

 

  초록색 빛

 태양광은 아무런 색을 가지지 않지만 빛은 파장을 지닌 까닭에 우리 눈에는 색이 있는 것으로 보인다. 우리가 눈으로 볼 수 있는 빛은 360~830nm이라고 하는데, 우리 인간의 눈에 빛의 파장은 흔히 우리가 무지개색이라 부르는 빨간색부터 보라색까지 일곱 가지 색으로 구분된다. 엽록소는 태양광 가운데 450~650nm에 해당하는 파장을 가장 많이 흡수한다. 이 구간은 파란색과 빨간색에 해당되는 부분인데, 엽록소는 이들을 흡수해 에너지로 만드는 것이다. 어떤 사물이 해당 색으로 보이는 이유는 해당 색깔의 파장을 흡수하지 않고 반사하기 때문이다. 즉 식물은 태양광 가운데 초록색 파장(520~570nm)에 해당하는 구간의 빛은 거의 흡수하지 않고 반사한다. 따라서 식물의 엽록소가 초록색 파장을 반사하는 까닭에 식물이 초록색으로 보인다고 한다. 

 

 

  왜 굳이 초록색일까.

 위의 사진은 태양빛의 분포 '복사의 세기'를 나타낸 것인데 자세히 보면 초록색 빛의 세기가 가장 높은 것을 알 수 있다. 그런데 식물이 초록색을 띤다는 것은 초록색의 빛을, 즉 다량의 에너지를 버리는 것이다. '파란색과 빨간색에 해당되는 부분을 대부분 흡수하고 초록색에 해당되는 부분은 왜 흡수하지 않고 버리는 것일까'라는 물음과  '차리리 빛을 모두 흡수하는 검은색이 낫지 않을까'라는 의문을 가져볼 수 있다. 그러나 식물도 사람처럼 많은 에너지를 한 번에 받게 될 경우 식물의 온도가 과하게 높아지는 등의 문제가 발생할 수 있다. 이때 초록색이 적당한 에너지를 흡수하는 경우가 되는 것이다. 사실 초기 식물에는 현재의 초록색 엽록소를 비롯하여 다양한 색의 엽록소 혹은 비슷한 작용을 하는 무언가를 가진 식물이 많았다. 그중에서 생존에 가장 뛰어난 것을 가진 식물들이 살아남았고 그 식물이 바로 오늘날 초록색 엽록소를 지닌 식물이다. 

 

※ 한편 엽록소 이외의 다른 색소를 가지고 있는 식물들도 있다. 등황색 식물의 경우 카로티노이드계 색소가 많이 포함되어 있고 적색 계열은 안토시아닌계의 색소가 많이 있다. 백색은 엽록소가 부족하거나 식물의 뿌리처럼 안토크산틴 계열의 색소가 많이 있는 경우이다.