가을에 나뭇잎 색깔이 변하는 이유가 궁금합니다.

단풍은 차가운 기온과 일조량이 짧아지는데 대한 나무의 반응으로, 나뭇잎이 초록색의 엽록소 생산을 중단하기 때문에 생기는 것입니다.

엽록소는 햇빛을 이용해 나무가 필요로 하는 에너지를 만드는 기능을 하는데 추위에 민감하다. 기온이 낮아지면 엽록소 생산이 중단되고, 이 때문에 나뭇잎은 초록색이 사라지고 대신 카로티노이드로 불리는 색소에 의한 노란색 단풍이 든다. 카로티노이드는 오렌지나 당근 등에도 들어 있다.

카로티노이드는 여름에도 나뭇잎에 포함돼 있었지만 엽록소의 훨씬 강한 초록색에 가려 보이지 않았을 뿐이다.

이처럼 노란색 단풍은 과학적으로 그 원인이 상당부분 규명됐지만 단풍나무를 비롯한 붉은색 단풍은 아직 과학적으로 풀리지 않은 미스터리가 있다.

붉은색 단풍은 나뭇잎에 들어있는 안토시아닌 색소의 색깔 때문이다. 안토시아닌은 딸기나 붉은 사과 등에도 함유돼 있어 붉은 색을 내게 한다.

그런데 안토시아닌은 카로티노이드와는 달리 여름에는 생산되지 않있다가 가을에 단풍이 들 때만 만들어 진다.

이 붉은 색소는 나뭇잎이 햇빛에 과도하게 노출되는 것을 막아주고, 나무에 해로운 태양 빛으로부터 나무를 보호하는 역할도 한다. 또한 나무의 세포가 추위에 쉽게 얼지 않도록 하면서, 항산화 기능도 하는 나무 입장에서는 매우 유익한 성분이다.

기온이 떨어져 엽록소가 감소하면 나뭇잎이 빛을 다 감당할 수 없게 되고, 과도한 빛은 식물의 광합성을 방해하며 활성산소를 발생시켜 나무가 손상될 수 있다. 안토시아닌은 이런 위험으로 부터 나무를 보호해주는 것이다.

그동안의 연구에 의하면 나무가 안토시아닌 색소를 만드는 것은 추위나 자외선, 가뭄, 각종 세균 등의 환경 스트레스에 대응하기 위해서다.

이런 점에서 붉은색 나뭇잎은 나무가 어떤 요인에 의해 스트레스를 받고 있다는 신호가 되기도 한다. 만약 나무가 철도 되기 전에 붉은색 단풍으로 물든다면 균에 감염됐거나 아니면 부주의한 운전자의 차에 부딪혔을 가능성이 높다.

그렇다면 왜 나무는 하필 낙엽이 되어 떨어지려 할 때 에너지를 쏟아부처 안토시아닌을 만드는지는 아직도 그 이유가 명확하게 규명되지 않았다.

여러 이론이 있지만 나뭇잎들이 스트레스와 싸우기 위한 것이란 분석이 현재로서는 가장 설득력을 얻고 있다. 나뭇잎이 안토시아닌을 만듦으로써 좀 더 오래 나무에 붙어 있을 수 있고, 이는 나무가 영양분을 보다 많이 흡수할 수 있도록 해 다음해 봄 생장 시기에 사용할 수 있게 해 준다고 보고 있다.

이런 점에서는 가을 단풍이 사람의 눈에는 아름답게만 보이지만 나무 입장에서는 생존의 문제와 관련된 셈이다.

과학자들은 이점에 착안해 안토시아닌을 통해 나무가 받고 있는 스트레스의 정도를 측정하는 방법을 연구하고 있다. 이 연구가 성과를 거둔다면 환경문제 파악 등에 응용할 수 있다.

다른 이론들도 있다. 단풍의 선명한 색깔은 진딧물 등의 곤충들이 알을 낳지 못하도록 막는 역할을 한다는 것이다. 진딧물은 선명한 색상의 단풍나무에는 알을 낳지 않는다.

지구온난화로 기온이 계속 높아진다면 한반도 남부는 고산 지대를 제외하고 단풍이 없어질 수도 있다. 단풍이 드는 온대성 낙엽수가 사라지고 동남아 등에서 볼 수 있는 아열대성 사철나무가 그 자리를 대신할 것이기 때문이다.

국립생물자원관은 현재와 같은 추세로 온난화가 진행된다면 그 시기가 2050년이 될 것으로 보고 있다.

단풍이 곱게 들기 위해서는 광합성을 많이 할 수 있도록 맑은 날씨가 계속돼야 한다. 즉 나무가 강한 햇빛으로 스트레스를 받게 돼 안토시아닌의 생산이 많아진다.

일교차가 커 밤에 기온이 많이 떨어지는 것도 중요하다. 깊은 산의 단풍이 더 화려한 것도 이 때문이다.