가을이 되면 왜 단풍이 드는 걸까? 단풍이 물드는 이유와 원리를 알아보아요!

2018년도 8월도 말경에 접어들면서, 이제 해도 조금은 짧아지고 뜨거운 불볕더위의 기세도 한풀 꺾인 듯한 느낌이 들어요. 이제 조금만 더 지나면 선선한 가을 바람이 불어올 것 같은데요~! 가을 하면 생각나는 가장 대표적인 이미지를 꼽아보자면 바로 온 산을 붉게 물들이는 '단풍'이 아닐까 싶어요. 그렇다면 나뭇잎들은 왜 가을에 이렇게 색을 갈아입는 걸까요? 오늘은 재미있는 과학 상식으로 단풍이 물드는 이유와 그 원리를 살펴보도록 할게요.

단풍(丹楓)이란 가을에 나뭇잎의 빛깔이 변화하는 현상을 의미해요. 가을이 되어 기온이 0℃ 부근으로 떨어지면 나무는 엽록소의 생산을 중지하고 잎 안에 안토시아닌을 형성하는데요, 이 안토시아닌 때문에 나뭇잎이 붉은색으로 변하는 거예요.

안토시아닌 색소를 만들지 못하는 나무들은 비교적 안정성이 있는 노란색의 카로틴 및 크산토필 색소를 나타내게 되어 투명한 노랑의 잎으로 변해요. 또한, 붉은색의 안토시아닌과 노란색의 카로틴이 혼합되면 화려한 주홍색이 되는데 이것은 흔히 단풍나무류에서 관찰할 수 있는 색이에요.

어떤 수종에 있어서는 엽록소와 카로티노이드가 동시에 파괴되고 새로운 카로티노이드가 합성되기도 하는데요. 그래서 녹색의 색소가 없어지고 노랑의 색소가 나타나며, 또 적색의 색소가 형성되고 이것들이 서로 어울려 여러 가지 빛깔의 단풍을 만들게 되는 경우도 있어요. 참나무류와 너도밤나무에 있어서는 탄닌 때문에 황갈색을 나타낸답니다. 단풍의 빛깔은 동일 수종이라도 가용성 탄수화물의 양에 차이가 있어서 개체변이가 심하게 나타나요.

앞서 가을이 되면 나뭇잎은 잎 안에 안토시아닌이나 카로틴, 크산토필 등을 형성하게 된다고 말씀을 드렸는데요. 이는 나무도 겨울을 날 준비를 하기 때문이에요. 봄과 여름 내내 무럭무럭 자라던 나무는 낮이 짧아지면 성장을 잠시 멈춘답니다. 또, 수분과 영양분이 몸에서 빠져나가는 것을 막기 위해 나뭇잎을 떨어뜨릴 준비를 해요. 이때 나뭇가지와 나뭇잎 사이에는 코르크처럼 단단한 '떨켜(잎, 꽃, 과일 등이 줄기에서 떨어질 때 그 자리에 형성되는 분열조직 또는 유조직 세포층)'가 만들어져요.

떨켜가 만들어지면 나뭇잎은 뿌리에서 수분을 공급받지 못하고, 잎에서 만들어진 영양소도 줄기로 이동하지 못해 잎에 남게 되는데요, 이처럼 영양분을 더 만들 수 없게 된 나뭇잎의 엽록소는 점점 줄어들고 그 동안 엽록소에 가려져 보이지 않던 노란색과 붉은색 색소들이 모습을 드러내기 시작해 나뭇잎에 단풍이 드는 것이랍니다. 

한편, 단풍과 관련한 특이한 연구 결과도 있어요. 뉴욕의 콜게이트 대학의 연구팀은 단풍의 붉은 색은 '자신의 종족을 보호하기 위한 일종의 독이자 방어막'이라는 해석을 내놓기도 했는데요. 단풍나무처럼 붉게 물든 나무들은 주변에 다른 종의 나무가 자라지 못하도록 독을 분비한다는 것이에요. 이러한 현상은 붉은색의 단풍에서만 나타난 것인데 연구진은 이를 증명하기 위해 단풍나무의 붉은 잎과 파란 잎, 너도밤나무의 노란 잎과 녹색 잎을 채취해 각각 상추 씨앗 위에 뿌려 발아 정도를 측정하는 실험을 진행했어요. 그 결과 단풍나무의 붉은 잎이 다른 색의 잎에 비해 상추 씨의 발아율을 크게 감소시켰다는 결과를 밝혀냈답니다.

이 연구에 따르면 단풍의 붉은 색소는 엽록소가 감소하거나 파괴된 후 다른 색소가 드러난 것을 넘어서서 나무가 변화하는 환경에 적응하기 위해 생성하는 일종의 독이자 방어막이라는 것이에요. 연구진은 붉은 단풍잎이 땅에 떨어지면 그 속의 안토시아닌 성분이 땅 속으로 스며들어 다른 수종의 생장을 막는 것으로 보인다고 추측했어요. 안토시아닌이 어떠한 방법으로 다른 수종의 생장을 막는가에 대해서는 앞으로 더 많은 연구가 필요할 것으로 보이지만, 주목할 점은 단풍의 화려함 속에는 생존과 종족 보존을 위해 숨겨진 이면이 있다는 점이 아닐까 싶어요. 

이렇게 다가오는 가을을 맞아 단풍이 물드는 이유와 원리에 대해 살펴보았는데요~! 참고로 단풍이 아름답게 물들기 위해서는 날씨가 건조하면서, 0℃ 이하로 내려가지 않는 범위 내에서 기온이 차야 한다고 해요. 우리나라에는 아름다운 단풍을 만드는 나무의 종류가 많아 가을이 되면 온 산이 타는 듯한 붉은색으로 물드는데요. 전국 어디에서나 아름다운 단풍나무 군락을 만나보기 쉬운 만큼 집에서 멀지 않은 곳으로 미리미리 가을 산행을 계획해보시면 어떨까 싶어요. 산행을 즐기면서 아이들에게 이와 같은 단풍나무 이야기를 들려준다면 나들이도 즐기고, 현장학습도 할 수 있어 일거양득이겠죠?!

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