[신문과 놀자!/초중고생을 위한 NIE]가을 옷 입은 나무… 단풍잎의 색은 어떻게 바뀔까

시계방향 순으로(왼쪽부터)단풍나무, 은행나무, 신나무, 감나무.

우리 주변의 단풍나무를 한번 떠올려 보세요. 한 나무의 나뭇잎이 동시에 같은 색으로 물드나요? 아니면 조금씩 다르게 물이 드나요? 해마다 사람들은 멋지게 산을 물들이는 단풍의 향연을 즐기려고 가을에 단풍놀이를 갑니다. 자연을 사랑하는 가장 중요한 첫걸음은 자연의 변화를 관찰하는 일입니다. 아는 만큼 보이고, 아는 만큼 사랑할 수 있다고 했습니다. 나무는 가을이면 왜 이렇게 아름다운 단풍을 선보일까요? 사람들의 마음을 사로잡아 사랑해 달라는 신호일까요? 정답은 자연에서 살아남기 위한 선택이랍니다. 이 아름다운 생명의 신비를 알면 나무들을 더욱 사랑하게 되겠죠?
　

　
○ 단풍잎 색깔을 살펴봅시다.
단풍이 절정에 달하는 시기가 오면 거의 모든 나뭇잎이 변하겠지만 그 전에는 다양한 단계로 물이 들어요. 단풍 색은 크게 붉은색, 노란색, 갈색으로 나누어요. 갈색은 다시 맑은 갈색과 노란색이 섞인 노란갈색으로 나누고, 노란색에 붉은색이 섞인 붉고 노란색도 있어요.

단풍을 관찰하는 방법에는 두 가지가 있어요. ①단풍 단계별 나뭇잎 색깔 관찰하기=한 나무에서 색 변화에 따라 6단계로 분류하여 단풍을 수집한다. ②시기별 단풍 단계 관찰하기=예를 들면 지난해 북한산에서 단풍이 시작되는 날은 10월 19일이고 절정기는 10월 30일이었어요. 이런 경우 단풍이 시작하기 전인 10월 15일부터 3일 간격으로 10월 30일까지 관찰해요. 나무에 따라 단풍 단계가 다르고 시기에 따라 모든 단계가 다 보이지 않는 일도 있으니 관찰 가능한 것만 수집해요.

○ 언제, 어디에서 찾아볼까요?
해발 500m 이상에서 자라는 고로쇠나무는 보기 힘들지만 단풍나무, 은행나무, 화살나무, 감나무 등은 아파트나 연립주택 단지, 공원, 학교에서 흔히 볼 수 있지요. 관찰할 때는 이 중에서 적당한 크기의 나무를 골라요. 너무 크면 잎을 관찰하기 어렵고 주위에 방해물이 있어도 관찰하기 어려워요.

단풍은 최저 기온이 섭씨 5도 이하가 되면 물들기 시작해요. 그런데 기온은 지역에 따라 다르기 때문에 단풍 시기도 달라진답니다. 단풍 전과 후를 비교할 수 있도록 단풍이 들기 직전에 관찰을 시작하는 게 좋아요.
　

　
○ 단풍과 단풍나무
계절이 바뀜에 따라 나뭇잎이 변하는 것을 단풍이라고 합니다. 사실 단풍나무만 단풍이 드는 건 아니에요. 매년 자연스럽게 색이 변하는 현상을 단풍이라고 합니다. 가을 단풍을 아름답게 만드는 요소는 온도, 햇빛, 수분 공급이에요. 우선 낮과 밤의 온도차가 크고 구름이 없어 햇빛이 비치는 날이 많아야 합니다.

○ 단풍은 왜 생길까요?
기온과 습도가 내려가는 가을이 되면 나무는 생장을 멈추고 겨울을 준비합니다. 나뭇잎은 가을이 되면 나뭇잎과 가지 사이가 떨어져 물을 충분히 공급받지 못하는 반면 구름이 없는 맑은 가을날의 강한 햇빛 때문에 여전히 광합성이 일어나 뿌리로 미처 내려가지 못하는 당분이 생겨요. 그리고 햇빛에 의해 엽록소가 파괴되고 잎에 남아 있어 산성이 된 당분이 산성에서 붉은색을 띠는 안토시아닌과 반응해 잎이 붉게 물든답니다.

○ 단풍의 6단계
그래프는 국립산림과학원에서 왕벚나무와 은행나무를 대상으로 단풍을 6단계로 나눈 것입니다. 모든 나무가 6단계로 분류되지 않고 5단계인 것도 있으며 관찰자에 따라 6단계로 구분하지 못할 수도 있습니다.

단풍 색을 결정하는 색소는 엽록소, 카르티노이드, 안토시아닌 등이에요. 엽록소는 광합성을 담당하며 태양광선에 의해 가장 먼저 파괴됩니다. 그러므로 초록색이 먼저 빠져 카르티노이드와 안토시아닌이 단풍 색을 결정해요.

다음으로 카르티노이드가 파괴되어 노란색이 없어졌다가 단풍 절정기에 이르면 안토시아닌만 남아 붉은 단풍이 들어요. 은행나무에는 안토시아닌이 없어요. 그래서 엽록소가 파괴되기 시작하면 초록색이 빠지고 숨어 있던 노란색이 나타나기 시작해요. 반면 왕벚나무는 안토시아닌이 생겨도 카르티노이드가 여전히 남아 있어 색이 조금씩 변하는 것을 볼 수 있죠.

○ 안토시아닌에 대해 더 알아볼까요?
안토시아닌은 식물 세포의 액포에 들어 있어요. 식물에는 안토시아닌이 다 들어 있고 특히 과일과 꽃에 많답니다. 안토시아닌은 식물 전체에 퍼져 열매에서 동물을 유인해 씨앗을 퍼뜨려요. 꽃에서도 안토시아닌 물질로 곤충을 유혹해 꽃가루를 옮깁니다. 단풍은 햇빛이 많이 비치는 곳부터 물들어 햇빛을 막아주는 역할을 합니다.

안토시아닌은 곤충을 막아주는 일도 하지요. 진딧물은 붉은색보다 노란색 잎에 여섯 배나 많이 몰려든대요. 어떻게 이런 방어막 역할을 할 수 있을까요? 안토시아닌은 식물세포에 생기는 활성산소를 없애주는 역할을 해요. 활성산소는 생명체가 영양분을 불완전하게 태우면 생기는데, 대표적인 것으로 과산화수소(H₂O₂)가 있어요.

소독약으로도 사용하는 과산화수소는 분해될 때 수산화라디칼이라는 물질이 나오는데 이것이 우리 몸에 유익한 세포를 공격해요. 수산화라디칼은 단백질 같은 물질을 산화시키죠. 철이 녹슬면 약해지듯이 우리 세포도 공격을 받으면 약해져요. 안토시아닌을 많이 먹는 것 외에 운동을 규칙적으로 하는 것도 활성산소를 없애는 데 도움이 돼요. (활성산소가 무조건 나쁜 것은 아니에요. 병원체나 이물질을 제거할 때 활성산소의 강한 살균 작용을 이용하기도 하니까요.)
　
이수종 상암중 교사·환경교육센터 이사