가을에 접어들면서 들에는 황금물결이 출렁이고, 산에는 오색찬란한 단풍들이 곱게 수를 놓고 있습니다. 푸른 녹색의 식물들이 순식간에 총천연색의 옷들로 갈아입는 이유는 무엇일까요? 하나님께서 식물 속에 창조하신 단풍의 비밀을 탐구하면서 그분의 창조 숨결을 자연과 함께 느껴봅시다.

 

먼저 단풍은 어떻게 다양한 색깔을 띠게 되는지 생각해 봅시다. 가을의 대표적인 단풍식물인 단풍나무과에 속하는 식물들은 붉은 색을 띠게 되는데 이는 잎 속의 엽록소가 분해되고 새로 안토시아닌이 생성되기 때문입니다. 안토시아닌은 적색 청색 보라색 꽃의 주색소이므로 화청소(花靑素)라고도 불립니다. 안토시아닌이란 말은 그리스어로 꽃을 뜻하는 anthos와 청색을 뜻하는 kyanos가 합성돼 생긴 단어입니다.

 

단풍의 붉은 색의 등장은 가을이 되면서 기온이 떨어지면 녹색인 엽록소의 생성이 멈추게 되고 강한 자외선에 의하여 이미 합성된 엽록소가 분해되면서 시작됩니다. 이때 식물세포 안에는 추운 겨울을 준비하기 위하여 당이 증가하게 되고 이 당은 안토시아닌을 합성하여 붉은 단풍이 되게 하는 것입니다. 실제로 과학자들은 잎에 당분이 축적되면 안토시아닌이 많이 생성된다는 사실을 실험으로 증명하였습니다. 그러나 이 물질은 산성일 때는 붉은 색을 띠지만 세포액이 알칼리성이 되면 보라색으로 되었다가 알칼리성이 높아질수록 청색으로 변하게 됩니다. 반대로 청색의 안토시아닌에 산을 더해 가면 보라색을 거쳐 원래의 적색으로 되돌아옵니다. 이러한 성질 때문에 꽃잎의 세포액이 알칼리성인 수레국화는 청색 상태를 유지하는 것이라고 생각됩니다.

 

식물의 종류마다 단풍 빛깔이 다른 것은 붉은 색소인 안토시아닌과 황색의 카로틴 및 크산토필, 갈색의 탄닌, 일부 남아 있는 녹색의 엽록소 색소 성분이 양적으로 다양하게 조합을 이루기 때문입니다. 이러한 다양한 조합은 식물 잎에서의 효소계의 차이와 기온, 수분, 자외선 등 자연조건의 차이가 복잡하게 얽혀서 일어나는 현상입니다.

 

그러면 단풍의 역할은 무엇일까요? 단순히 총천연색의 단풍을 즐기라는 것일까요? 그게 아니라 단풍은 낙엽이 지기 전에 일어나는 짧은 현상일 뿐입니다. 단풍이 드는 낙엽수의 잎에서는 가을이 되면 대부분 잎 속의 양분은 줄기와 뿌리로 이동하고 잎자루나 잎 몸의 기부에 이층(離層)이라고 하는 특수한 세포층이 형성됩니다. 이때 엽록소의 합성은 중단되고 안토시아닌이 합성되면서 단풍이 들고 뒤에 이 이층이 발달되어 잎은 떨어지게 됩니다. 즉 단풍은 잎을 떨어뜨리고 겨울을 준비하는 과정인 것입니다. 여름에는 광합성을 통해 영양분을 합성하기 위해 많은 잎이 필요했지만 겨울에는 얼기 쉬운 잎을 떨구고 대신 겨울눈을 여러 겹의 조직으로 쌓아 얼지 않게 하기 위한 수단인 것입니다. 동시에 줄기와 뿌리가 얼지 않도록 당의 농도를 높인 결과 일시적으로 안토시아닌이 합성되고 가려졌던 다른 색소가 드러나 다양한 색을 나타내는 것이죠.

 

두번째로 단풍을 통한 낙엽의 기능은 1년 동안 축적된 노폐물을 배출하는 역할을 합니다. 낙엽을 분석하면 질소 인 칼륨 등은 녹색 잎에 비교해 훨씬 적고 오히려 칼슘 규소 등의 농도가 높다는 사실이 밝혀졌습니다. 그 이유는 질소, 인, 칼륨 등의 유용한 영양분은 수용성 물질로 존재하다가 낙엽기에 줄기와 뿌리 등으로 이동하고 칼슘, 규소같은 노폐물은 불용성 물질로 되어 잎 속에 축적되었다가 낙엽으로 배출되기 때문입니다. 동물과 같은 배설기관이 없는 식물이 노폐물을 배출하는 정말로 놀라운 기술입니다.

 

그러면 식물은 단풍이 들게 하고 잎을 떨어뜨리는 시기를 어떻게 조절할까요? 식물들은 낮의 길이와 온도를 감지하고 반응하게 됩니다. 일반적으로 낙엽기는 장일(長日)에 의하여 늦어지고 단일(短日)에 의하여 촉진됩니다. 즉 가을에 낮의 길이가 일정시간 이하로 짧아지고 기온이 떨어지면 식물은 겨울준비에 들어가는 것입니다. 단적인 예로 가로수로 심은 은행나무는 가로등이 잘 비치는 잎이 어두운 곳의 잎에 비해 오래 달려 있습니다. 온도도 낙엽에 영향을 미칩니다. 예를 들면 떡갈나무의 일종은 가을이 되어 단일이 되면 자연환경 하에서는 낙엽이 되지만 온실에서는 낙엽이 되지 않습니다.

 

이러한 자연환경을 감지하고 조절하는 데는 피토크롬이란 물질과 에틸렌, 앱시스산이란 호르몬이 관여하며 아직도 과학자들이 밝히지 못한 복잡한 과정이 있음을 추측할 뿐입니다. 죄에 대한 하나님의 심판의 때를 준비하지 않은 채 죄악 가운데 멋대로 살아가는 인간을 향해 지혜롭게 겨울을 준비하며 살아가는 식물들이 하나님의 살아계심과 창조자 되심을 증언하고 있는 것입니다.

 

*창조퀴즈

단풍은 가을이 되면서 기온이 떨어지면 녹색인 엽록소의 생성이 멈추게 되고 강한 자외선에 의하여 이미 합성된 엽록소가 분해되면서 시작됩니다. 이때 식물세포 안에는 추운 겨울을 준비하기 위하여 당이 증가하게 되고 이 당은 무엇을 합성하여　단풍을 만드는 것일까요?