[과학세상/전영우]단풍의 세계

전영우 국민대 교수·산림자원학

기상청은 올해 단풍이 늦게 와서 빨리 물들고 예년보다 단풍을 즐길 수 있는 기간이 5일가량 줄어들 것이라고 예보했다. 단풍이 어떻게 들기에 이런 예보가 가능할까? 단풍은 식물의 잎에 함유된 색소들의 분해 시기가 각기 달라서 일어나는 현상으로, 단풍에 영향을 미치는 색소의 분해는 날씨와 밀접한 관련이 있다.

식물의 잎에는 녹색을 띤 색소가 있는데, 바로 광합성에 필요한 햇빛을 붙잡는 안테나 구실을 하는 엽록소다. 이 엽록소는 분해되기 쉽지만 나무가 왕성하게 자랄 때는 계속 합성되어 일정량이 유지된다. 그래서 봄여름의 나뭇잎은 가을철과 달리 녹색을 띠게 된다.

식물의 잎에는 엽록소 이외에 카로티노이드와 안토시안 등의 보조색소도 있다. 카로티노이드는 엽록소가 잘 흡수하지 못하는 다른 파장의 빛을 흡수하여 그 에너지를 엽록소에 전해준다. 노란색이나 황색을 띠는 이 보조색소는 나무가 왕성하게 자랄 때는 녹색의 엽록소에 가려 눈에 잘 띄지 않는다. 한편 엽록소와 함께 봄부터 잎 속에 합성되는 카로티노이드와는 달리 붉은 색소인 안토시안은 그 성분이 세포액에 녹아 있다가 늦여름부터 새롭게 생성되어 잎에 축적된다.

식물은 해가 짧아지고 기온이 낮아지면 잎자루에 코르크처럼 단단한 세포층(떨켜)을 만들어 월동 준비를 한다. 떨켜가 만들어지면 잎으로 드나들던 영양분과 수분이 더 이상 공급되지 않고, 그 결과 엽록소의 합성도 멈춘다. 잎 속에 남아 있던 엽록소는 햇빛에 분해되어 점차 그 양이 줄어들어 녹색은 서서히 사라진다. 그에 반비례해서 분해 속도가 상대적으로 느린 카로티노이드와 안토시안은 일시적으로 제 색인 노란색과 붉은색을 내기 시작한다. 결국 우리 눈에 보이는 단풍은 나뭇잎 속에 함유된 이들 색소가 각기 다른 분해 순서에 따라 일시적으로 나타나는 발현 현상인 셈이다.

노랗고 붉은 단풍이 들게 만든 카로티노이드와 안토시안마저 분해되면 쉬 분해되지 않는 탄닌 색소로 인해 나뭇잎은 갈색으로 변한다. 잎이 붉게 물든다고 알려져 있는 단풍나무의 잎도 나뭇가지에 따라서, 또 시기에 따라서 제각각 다른 색의 잎을 달고 있는 이유도 이들 색소의 분해 속도가 가지마다 달리 진행되기 때문이다.

‘건조하고 일조량이 많을수록 단풍이 곱게 든다’는 기상청의 설명은 일교차가 큰 서늘한 날씨는 엽록소를 빨리 분해시키고, 밝은 햇살과 건조한 날씨는 수액에 당분 농도를 증가시켜 안토시안의 생성 양을 늘려서 노랗고 붉은 단풍이 잘 들 수 있는 환경조건이기 때문이다. 그래서 평지보다 일교차가 큰 산악지방, 강수량이 적은 지방, 일조량이 많은 양지쪽에 밝고 고운 단풍이 든다. 따라서 예년보다 많은 여름철 강수량이나 9월 중순까지 지속된 늦더위보다 오히려 건조하고 일조량이 많은 가을 날씨의 지속 여부가 올해의 단풍에 직접적인 영향을 미치는 요인이라 할 수 있다.

단풍은 산 전체로 볼 때 꼭대기에서 아래로 20% 정도 물들었을 때를 첫 단풍이라 하고, 80% 이상 물들었을 때를 절정기라고 한다. 대개 첫 단풍 이후 보름쯤 지나야 절정의 모습을 보인다. 우리나라 단풍은 보통 하루에 50m씩 고도를 낮추고 25km씩 남하한다고 알려져 있다. 그래서 9월 하순 강원 산간지방에서 시작한 단풍은 10월 중순 중부지방을 거쳐 하순에는 중부 해안과 남부지방으로 내려온다.

마지막으로 단풍은 낙엽활엽수에만 드는 것일까? 생육환경이 불량한 곳에 적응해온 침엽수들은 대부분 상록침엽을 가지고 있지만 낙엽송, 낙우송, 메타세쿼이아는 노랗거나 황갈색의 단풍이 들고 매년 낙엽이 지는 침엽수라는 것도 함께 기억하자.

전영우 국민대 교수·산림자원학