KISTI의 과학향기

가을이 깊어가면서 온산의 나뭇잎들이 울긋불긋 물들어가고 있다. 2010년 전국 단풍 홍보대사를 뽑는 날, 단풍잎들은 서로 자기가 더 예쁘다며 자신을 홍보대사로 추천하는데….

단풍잎 : 가을을 대표하는 절세미인 하면 푸른 잎을 붉게 물들인 나 단풍잎이지! 아름다운 여자의 얼굴을 묘사할 때 쓰이는 ‘녹빈홍안(綠?紅顔)’이라는 사자성어 들어봤지? 윤이 나는 검은 머리와 고운 얼굴이라는 뜻인데, 오죽하면 고운 얼굴을 붉을 ‘홍’자로 표현했을까~
은행잎 : 흥, 노랗게 물들인 내 잎들을 보고도 그런 말이 나오니? 은근하고 우아한 멋으로는 나를 따라올 상대가 없다고! 게다가 초봄에 새로 싹트는 어린잎도 거의 노란색으로 일생을 시작한단 말이야. 참, 초봄의 새싹도 단풍이라고 하는 거 몰랐지? 자고로 홍보대사를 하려면 나처럼 상식도 풍부해야 한다고!

단풍잎과 은행잎이 티격태격 하는 사이, 사시사철 변함없이 푸름을 자랑하는 소나무 할아버지가 말했다.

소나무 : 허허~, 그러지 말고 너희 둘이 힘을 모아 함께 홍보하는 것이 어떻겠느냐? 잊지 말거라, 너희들은 함께할 때 훨씬 아름답단다.

만산홍엽(滿山紅葉). 말 그대로 온 산의 나뭇잎이 붉게 물드는 계절이다. 매년 어김없이 찾아오는 단풍은 어떻게 드는 것일까?

단풍(丹楓)은 기후 변화에 의해 나뭇잎에 생리적 변화가 일어나 녹색 잎이 붉게 변하는 현상을 말하며, 광범위하게는 황색 및 갈색으로 변하는 현상까지도 포함한다. 단풍은 나무가 겨울나기를 위해 ‘낙엽 만들기’를 준비하면서 만들어진다. 가을이 되면 나무는 나뭇잎으로 가는 물과 영양분을 차단하게 된다. 이 때문에 나뭇잎에 들어 있던 엽록소는 햇빛에 파괴되면서 양이 줄게 되고, 결국 나뭇잎의 녹색은 점차 사라지게 된다. 대신 종전에는 녹색의 엽록소 때문에 보이지 않던 다른 색의 색소가 더 두드러져 나뭇잎이 다양한 색을 나타내게 되는 것이다.

색깔별로 살펴보면 붉은 단풍은 광합성을 통해 만들어진 영양분(당)이 기온이 떨어지면서 이동이 느려지는데, 액포에 당이 많을수록 안토시아닌과 당이 결합해 단풍색이 훨씬 더 밝아진다. 당은 일교차가 클수록 잘 만들어지기 때문에 가을 일교차가 클수록 단풍이 아름답게 물든다. 이밖에 황색 및 갈색 단풍은 각각 노란색의 카로틴 색소와 크산토필 색소에 의해 자신의 색을 띄게 된다.

광합성을 하는 식물들은 밤에는 호흡으로 당을 소비한다. 기온이 낮으면 호흡량이 줄어 상대적으로 당이 많아지는 것이다. 또한 잎자루 아래에 떨켜가 생겨 잎에서 만들어진 당이 줄기로 내려가지 못하고 잎에 쌓이게 되는데, 이러한 이유도 단풍이 드는 이유 중 하나로 꼽히고 있다.

단풍에 대한 특이한 연구결과도 있다. 뉴욕 콜게이트 대학 연구진은 ‘단풍의 붉은색은 경쟁자를 제거하고 자신의 종족을 보존하기 위한 일종의 독이자 방어막’이라는 주장을 제기하기도 했다. 단풍나무처럼 붉게 물든 나무들은 주변에 다른 종의 나무가 자라지 못하도록 독을 분비한다는 것이다.

연구진은 다른 색의 단풍과는 달리 붉은 색의 단풍에서만 이러한 현상이 나타난다는 것에 주목했다. 이를 증명하기 위해 단풍나무의 붉은 잎과 파란 잎, 너도밤나무의 노란 잎과 녹색 잎을 채취해 각각 상추 씨앗 위에 뿌려 발아 정도를 측정하는 실험을 진행했다. 그 결과 단풍나무의 붉은 잎이 다른 색의 잎들에 비해 상추 씨의 발아율을 크게 감소시켰음을 밝혀냈다.

즉 붉은 단풍의 색소는 다른 성분이 파괴된 뒤 남아있는 것이 아니라, 나무가 변화하는 환경에 적응하기 위해 생성하는 일종의 독이자 방어막이라는 것이다. 연구진은 “가을에 붉은 단풍잎이 떨어지면 안토시아닌(antocyanin) 성분이 땅 속으로 스며들어 다른 수종의 생장을 막는 것으로 보인다.”고 말했다.

안토시아닌이 어떠한 방법으로 다른 수종의 생장을 막는가에 대해서는 앞으로 더 많은 연구가 필요할 것으로 보이지만, 우리가 주목할 것은 단풍의 그 화려한 아름다움 속에 이처럼 생존과 종족 보존을 위한 숨겨진 이면이 있다는 점이다. 바로 이러한 결과들이 연구자들에게는 단풍에 대한 연구를 계속하도록 하며, 우리에게는 단풍에 대한 새로운 연구결과를 기대하게 만드는 이유일 것이다.

★ 2010년 단풍 절정기 Tip! <자료제공 : 기상청>
- 오대산 : 10월 17일
- 설악산 : 10월 20일
- 지리산 : 10월 21일
- 치악산 : 10월 24일
- 북한산 : 10월 31일
- 계룡산 : 10월 31일
- 한라산 : 10월 31일
- 주왕산 : 11월 1일
- 속리산 : 11월 2일
- 내장산 : 11월 11일

글 : 과학향기 편집부

※ 과학향기 제360호 ‘생존을 위한 킬러본능-단풍(2005년 10월 28일자)’에서 일부 내용을 발췌했음을 알려드립니다.