우리나라는 무더운 여름이 지나고 나면 어김없이 단풍의 계절이 찾아옵니다. 온 산천이 짙은 초록 옷을 서서히 벗어버리고 형형색색 아름다운 색깔의 향연을 베풀어 줍니다. 초록 나뭇잎은 어떤 화학변화를 일으키기에 가을마다 아름다운 색깔의 향연을 베푸는 걸까? 또 은행나무나 포플러 잎은 노랗게 변하는데 왜 단풍나무나 옻나무 잎은 빨갛게 변할까?

단풍이란 뭘까요?  단풍이란 기후(온도, 에너지)의 변화에 의해서 식물의 잎 속에 생리적 반응이 일어나 녹색의 나뭇잎이 적, 황, 갈색 등으로 변하는 현상을 말합니다. 역시 에너지와 물질의 상호작용에 의한 변화의 일종이며, 단풍에 대한 관심 역시 화학이라고 할 수 있겠지요.

나뭇잎은 왜 녹색을 나타낼까요? 우리가 눈으로 보는 색깔이란 무엇인지를 이해하고 계시다면 좀 더 쉽게 이해할 수 있을 것입니다. 빨간 색종이는 빨간색을 반사하여 우리 눈에 그 빛이 오기 때문에 빨간색으로 보이는 것입니다. 나뭇잎에 들어있는 엽록소는 녹색이 아닌 다른 색깔의 빛을 흡수하고 녹색 빛을 반사해버리니 나뭇잎이 녹색으로 보이는 것입니다.

그렇다면 나뭇잎이 녹색이 아닌 다른 빛을 띠게 된다는 것은 이 엽록소가 무슨 이유에선가 사라져버리는 것에 기인하겠지요? 녹색이 사라지니 다른 색이 빛을 발하게 되는 것입니다. 이 녹색의 엽록소 대신 새로이 세력을 떨치게 되는 것으로 안토시아닌 계통과 크산토필 계통의 색소들이 대표적입니다.

식물의 잎은 주로 초록색을 띠는 엽록소(클로로필)와 노란색을 띠는 카로티노이드계 색소를 지니고 있습니다. 봄이나 여름에 주로 초록색으로 보이는 것은 녹색인 엽록소가 워낙 많이 들어 있어 노란색을 압도하기 때문입니다. 그런데 가을이 되면서 기온이 떨어지면, 광합성의 주역을 맡았던 엽록소는 일거리를 잃고 자기분해라는 쓸쓸한 길을 가게 됩니다. 엽록소가 분해되어 나뭇잎의 초록색이 사라짐으로써 비로소 카로티노이드의 노란색이 드러나게 됩니다. 

한편 단풍나무나 옻나무에서는 전혀 다른 변화가 일어납니다. 잎에서 광합성으로 만들어진 당류가 날씨가 추워지면서 줄기로 수송되지 못하고, 대신 잎 속 효소작용으로 빨간 안토시아닌류 색소를 만드는 것입니다. 따라서 녹색은 사라지고 잎 속에 있던 카로티노이드의 노란색과 안토시아닌류의 붉은색이 함께 주황색을 만듭니다. 그러나 가을이 깊어지면 안토시아닌 색소가 더욱 많아져 잎사귀가 빨갛게 물들게 됩니다. 안토시아닌 색소가 단풍잎에서만 만들어지는 것은 아닙니다. 장미의 붉은 색소, 선홍초의 파란색도 안토시아닌입니다.

정리하자면, 가을에 단풍이 드는 것은 겨울을 대비하기 위한 준비의 한 과정입니다. 나무는 주변의 환경변화를 감지하고 호르몬을 통해 신호를 보냅니다. 이 신호는 낙엽을 떨어뜨리고 영양분을 뿌리와 줄기에 저장하게 합니다. 단풍은 이 과정에서 엽록소의 감소, 이로 인한 기존 색소의 발현, 새로운 색소의 합성이 종합되어 나타납니다.

식물 종류마다 기온, 수분, 자외선 등 외부의 자연 조건에 의해서 각각의 서로 다른 색소들을 만들어내기 때문에 다양한 단풍을 띠게 됩니다.

단풍은 살아남기 위한 나무들의 처절한 생존본능에 의해서 만들어 진답니다. 영양분이 부족한 겨울을 보내기 위해서 뿌리와 줄기를 살리고 잎을 포기하는 것이죠. 

어쩌면 가을이 쓸쓸한 이유도 선택받지 못한 잎들에 대한 살아남은 자들의 슬픔 때문이 아닐까?