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- 여름 태양이 타오른다면 천 배나 더 많은 에너지가 식물의 시스템에 도달
- 녹색과 주황색 안료가 결합해 복합체를 형성.
- 엽록소 분자는 흡수한 태양 에너지를 카로티노이드 분자로 전달
- 에너지를 무해한 열로 변환하고 과도한 햇빛에 대한 일종의 피뢰침 역할

식물은 땡볕에 어떻게 대처할까?

햇빛은 식물에게 중요한 에너지원이다. 그러나 너무 많은 볕은 식물에게 해롭고 위험하기까지 하다. 태양이 타오르면 식물은 우리 인간처럼 쉽게 태양을 피하거나 자외선 차단제를 바르지 못한다. 햇빛이 강렬하면 식물은 어떻게 할까? 

▲ 식물은 태양으로부터 스스로를 보호해야 한다. ©freeimages

식물은 잎에 있는 녹색 식물 색소인 엽록소로 낮 동안 광합성을 수행한다. 식물은 햇빛 에너지로 먼저 이산화탄소와 물을 포도당으로 전환한다. 이것으로부터 그들은 전분과 셀룰로오스와 같은 다른 탄수화물을 생산한다. 그들은 거의 우연하게도 다른 생명체가 절대적으로 필요로 하는 산소를 생산한다. 전체 생태계는 이 생화학적 반응을 기반으로 한다.

타오르는 태양에서 천 배 더 많은 에너지

이 생명의 기초에는 많은 햇빛이 필요하지 않다. 흐린 하늘이라도 거의 100% 효율을 유지하는 데 충분하다. 많은 식물은 극지방 근처나 다른 식물의 그늘과 같은 제한된 조명 조건에서도 생존할 수 있어야 한다.

반면에 타오르는 여름 태양이 구름 한 점 없는 하늘에서 타오른다면 천 배나 더 많은 에너지가 식물의 시스템에 도달한다. 엽록소가 시스템이 처리할 수 있는 것보다 더 많은 에너지를 흡수하면 많은 양의 공격적인 산소 라디칼이 형성될 수 있다. 이것들은 식물을 심각하게 손상시키거나 완전히 태워버릴 수도 있다. 따라서 초과 에너지는 손상을 일으키지 않고 어떻게든 배출되어야 한다.

햇볕 화상에 대한 녹색과 주황색

이를 위한 다른 염료가 있다. 녹색이 아니라 주황색이다. 카로티노이드라고 하는 이 분자는 녹색 엽록소만으로는 불가능한 트릭을 가능하게 한다. 즉, 녹색과 주황색 안료가 결합해 복합체를 형성한다. 엽록소 분자는 흡수한 태양 에너지를 카로티노이드 분자로 전달한다. 이것은 차례로 에너지를 무해한 열로 변환하고 과도한 햇빛에 대한 일종의 피뢰침 역할을 한다. 양자 기계적 트릭은 두 분자가 단일 분자처럼 함께 행동하도록 하여 흡수된 빛을 열로 주변에 다시 방출한다.

두 염료 사이의 복합체는 밝은 햇빛이 있는 동안에만 존재한다.
하나의 구름이라도 태양 앞에서 움직여 햇빛을 가리면 두 분자가 다시 분리된다. 그들은 너무 빨리 결합하고 분리할 수 있기 때문에 광합성은 통제를 벗어나 식물을 햇볕에 태우지 않고 항상 최대 효율로 실행된다.

[더사이언스플러스]

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