나뭇잎 색깔은 왜 변할까요?

날씨가 춥고, 코로나의 영향으로 마음도 차가워지는 요즘, 길가에 나무들도 많이 추워 보인다. 

푸른 잎들이 무성한 게 정말 오랜 전 일처럼 느껴진다. 왜 나뭇잎들은 색이 바래 땅바닥으로 다 떨어진 것인가?

 

단풍

더운 날씨가 지나가고 기온이 내려가고 공기 건조해질 때쯤 단풍이 진다. 전에 업로드했던 '식물은 왜 푸를까' 글에서 엽록체라는 것을 설명한 적이 있다. 식물의 잎에는 엽록체라는 것이 있는데, 이 엽록체에는 광합성 색소(빛을 흡수해서 광합성을 하는 색소)가 있는데 그중 엽록소와 카로티노이드계 색소가 있고, 나뭇잎이 초록색을 띠는 것은 이 엽록소의 영향이다. 그리고 나뭇잎에서는 광합성 작용으로 탄수화물을 만들어 내면서 많은 양의 물을 생산하는데, 날씨가 추워지면서 온도가 내려가고, 건조해지면 광합성이 활발하게 이루어지지 않아 잎의 엽록소가 파괴된다. 따라서 나뭇잎의 초록색을 띠게 하는 엽록소가 파괴면서 잎의 색깔이 변하게 되는데, 잎의 색깔이 차이는 나뭇잎에 남아있는 색소에 따라 차이가 있다. 나뭇잎에는 엽록소뿐만 아니라 다양한 색소들이 있고, 이 색소는 나무마다 다르게 갖고 있는데, 예를 들어 노란색 단풍은 "카로틴"과 "크산토필" 등 노란 색소가 드러나게 되는 것인데, 대표적인 노란색 단풍나무로 아카시아 나무, 자작나무, 플라타너스 등이 있다. 이 외에 느티나무 등과 같은 갈색 단풍나무는 "타닌"이라는 갈색 소가 드러나게 되어 갈색을 띤다. 반면 붉은 단풍의 경우에는 엽록소가 파괴되면서 기존에 있던 색소가 드러나는 것이 아닌, "안토시아닌"이란 붉은 색소를 새로 생성한다. 그에 대한 원인은 아직 확실히 밝혀진 바 없으며, 많은 학자들의 의견이 있다. 

떨켜

떨켜의 사전적 정의는 '잎, 꽃, 과일이 줄기에서 떨어질 때 그 자리에 형성되는 분열 조직 또는 유조직 세포층'이다. 

날씨가 추워지며 온도가 내려감에 따라 나무도 겨울에 살아남기 위한 대비를 해야 하는데, 그 역할을 하는 것이 '떨켜'이다. 즉, 나뭇잎의 색이 변하고, 땅바닥으로 떨어지는 이유는 '떨켜'가 생기기 때문이다. 나무도 계속 살아가기 위해서는 물을 먹고 햇볕을 쬐며, 양분을 섭취해야 하는데, 날씨가 추워지면 양분을 섭취하기가 힘이 든다. 따라서 나무들은 나뭇잎에 남아 있는 여러 가지 물지를 뿌리 나무 밑동으로 내려보내거나 조직의 일부분을 통합해야 한다. 이후 모든 영양분이 사라진 나뭇잎은 낙엽으로 변해 떨어지게 된다. 떨켜는 나뭇잎과 가지 사이에 만들어지는데, 떨켜층이 형성되기 시작하면 나뭇잎은 뿌리로부터 충분한 물을 공급받지 못하는 반면, 나뭇잎에서는 햇빛을 받아 광합성을 하므로 계속하여 양분을 만들어내지만 떨켜층 때문에 줄기로 이동하지 못하게 된다. 이에 엽록소는 파괴되면서 다른 색소로 인해 색이 변하고, 파괴된 엽록소의 잎은 더 이상 양분을 만들지 못하게 되면서 힘이 다해 바닥으로 떨어지게 된다. 즉, 나무는 잎이 떨어지기 전에 잎 속의 양분을 모두 줄기로 옮겨놓고, 양분이 많아진 나무줄기는 추운 겨울을 보낼 수 있게 된다. 추운 겨울날 나무줄기가 잘 얼지 않는 것은 양분이 많아졌기 때문이다. 또한 떨켜는 잎이 떨어진 자리를 죽은 세포인 코르코로 바꿔 수분이 증발해 나가거나 해로운 미생물이 침입해 들어오는 것을 막는 성질을 갖고 있다. 반면에 밤나무와 떡갈나무 등은 떨켜를 만들지 않는데, 본래 이들 식물이 더운 직역에 살았기 때문이라는 것이 주된 학설이다. 

 

상록수

나무들이 떨켜층을 형성해 단풍이 드는 와중에도 소나무와 잣나무는 언제나 잎이 푸르다. 이를 상록수라고 하는데 상록수 잎에는 기름기가 많아서 날씨가 추워도 엽록소 파괴되지 않아 겨울에도 광합성을 할 수 있다. 그렇다면 늘 푸른 소나무는 낙엽을 만들지 않을까? 그건 틀린 얘기다. 대게의 상록수 잎은 2~3년간 유지되다가 새로운 잎이 나게 되면 떨어지는데, 이들도 낙엽을 만드는 것은 마찬가지다. 그러나 다른 나무들처럼 가지만 앙상하게 남을 정도로 전부 다 털어내는 것이 아니라 어느 정도의 부피를 줄이는 정도로 잎을 털어낸다. 추운 겨울 광합성 등의 대사작용이 줄어듦으로 인하 불필요한 낭비를 줄이기 위해 몸을 움츠리는 것이다. 

 

 

2021/01/27 - [color] - 곧 봄이 온다! 그런데 식물은 왜 초록색일까?