같은 가을, 다른 색의 비밀
가을 산을 보면 어떤 잎은 노랗게, 어떤 잎은 새빨갛게 물든다. 우리는 흔히 이 둘을 같은 현상으로 묶어 그냥 "단풍 들었다"고 말한다. 그런데 노란 잎과 빨간 잎은 사실 전혀 다른 사연을 가지고 있다.
핵심부터 말하면 이렇다. 노란색은 원래부터 잎 속에 숨어 있던 색이 드러난 것이고, 빨간색은 가을이 되어서야 잎이 새로 만들어 낸 색이다. 노랑은 "발견된 색", 빨강은 "제작된 색"인 셈이다. 이 차이를 알고 나면 가을 산이 조금 다르게 보인다.
여름 내내 잎이 초록인 이유
답을 풀려면 먼저 잎이 왜 초록인지부터 봐야 한다. 잎 속에는 엽록소라는 색소가 가득 들어 있다. 엽록소는 햇빛을 받아 광합성을 하는, 식물의 밥줄 같은 색소다. 그리고 엽록소는 초록빛을 반사하기 때문에 우리 눈에 잎이 초록으로 보인다.
여기서 중요한 사실 하나. 잎 속에는 엽록소만 있는 게 아니다. 노란색과 주황색을 내는 카로티노이드라는 색소도 여름 내내 함께 들어 있다. 카로틴, 크산토필 같은 것들이다. 다만 엽록소의 초록이 워낙 진하고 양이 많아서, 노란 색소는 그 뒤에 완전히 가려져 보이지 않을 뿐이다.
즉 노란 단풍의 색소는 가을에 갑자기 생기는 게 아니다. 봄에도 여름에도 잎 안에 늘 있었다. 그저 초록에 묻혀 있었던 것이다.
엽록소가 무너지면 숨은 색이 드러난다
가을이 오면 낮이 짧아지고 밤이 길어지며 기온이 떨어진다. 나무는 이 변화를 신호로 받아들이고 겨울 채비를 시작한다. 추위에 잎을 계속 유지하는 것은 손해이기 때문에, 나무는 잎을 떨어뜨릴 준비를 한다.
이때 잎자루가 가지에 붙은 자리에 떨켜라는 특별한 세포층이 생긴다. 떨켜는 잎으로 드나드는 물과 양분의 통로를 서서히 막는다. 동시에 나무는 엽록소 생산을 멈춘다.
엽록소는 원래 끊임없이 만들어지고 분해되기를 반복하며 양을 유지하는데, 생산이 멈추면 분해만 남는다. 그 결과 초록색이 빠르게 사라진다. 그러면 그동안 초록에 가려져 있던 카로티노이드의 노란색과 주황색이 비로소 모습을 드러낸다. 은행잎이 샛노랗게 물드는 것이 바로 이 과정이다. 새 색을 칠한 게 아니라, 초록이라는 커튼이 걷히면서 원래 있던 노란 무대가 드러난 것이다.
빨강은 다르다 — 가을에 새로 만들어지는 색
여기까지는 "가려져 있던 색이 드러난다"는 이야기였다. 그런데 빨간 단풍은 이 설명으로는 풀리지 않는다. 빨강을 내는 색소인 안토시아닌은 여름 잎에는 거의 들어 있지 않기 때문이다.
안토시아닌은 가을이 되어서야, 잎이 떨어지기 직전에 새로 합성된다. 가려져 있다가 드러나는 게 아니라, 아예 새로 만들어지는 것이다. 하버드 포레스트의 설명을 빌리면, 안토시아닌은 "가려져 있던 것이 아니라 만들어지는" 색소다.
그렇다면 무엇으로 만들까. 재료는 당, 즉 잎 속의 설탕 성분이다. 앞서 떨켜가 잎의 통로를 막는다고 했다. 통로가 막히면 잎이 햇빛으로 만든 당이 줄기로 빠져나가지 못하고 잎 안에 갇힌다. 이렇게 갇힌 당이 가을의 밝은 햇빛을 받으면 화학 반응을 일으켜 안토시아닌으로 바뀐다. 그래서 단풍나무 잎이 붉게 타오르는 것이다.
정리하면 빨간 단풍에는 두 가지 조건이 동시에 필요하다. 잎 안에 갇힌 당, 그리고 밝은 햇빛이다. 둘 다 갖춰져야 빨강이 만들어진다.
왜 어떤 해는 단풍이 더 곱고, 어떤 해는 칙칙할까
빨강이 당과 햇빛으로 만들어진다는 사실을 알면, 해마다 단풍 빛깔이 다른 이유도 자연스럽게 이해된다.
가장 화려한 단풍은 맑고 따뜻한 낮과 서늘한 밤이 이어질 때 나타난다. 밝은 낮 동안 잎은 광합성으로 당을 많이 만들고, 섭씨 7도 안팎까지 떨어지되 얼지는 않는 서늘한 밤은 그 당이 잎 밖으로 빠져나가지 못하게 붙잡아 둔다. 당이 많이 갇히고 햇빛이 충분하니 안토시아닌이 왕성하게 만들어져 새빨간 단풍이 든다.
반대로 가을에 흐리고 비 오는 날이 이어지면 햇빛이 부족해 안토시아닌이 잘 만들어지지 않는다. 그래서 그런 해에는 단풍 색이 흐릿하고 칙칙해진다. 너무 일찍 서리가 내려도 잎이 상해 고운 빛을 보기 어렵다. 노란 단풍은 색소가 원래 있던 것이라 날씨의 영향을 덜 받지만, 빨간 단풍은 "그해 가을에 만들어지는" 색이라 날씨를 그대로 탄다.
나무는 왜 굳이 빨강을 만들까
여기서 한 가지 의문이 남는다. 어차피 곧 떨어질 잎인데, 나무는 왜 에너지를 들여 안토시아닌이라는 새 색소까지 만드는 걸까.
가장 유력한 설명은 안토시아닌이 일종의 자외선 차단제, 즉 선크림 역할을 한다는 것이다. 잎이 떨어지기 전, 나무는 잎 속에 남은 질소 같은 귀한 양분을 가지로 회수해 겨울 동안 저장하려 한다. 그런데 이 회수 작업이 진행되는 동안, 차갑고 햇빛 강한 가을날의 빛은 약해진 잎세포에 손상을 줄 수 있다.
이때 붉은 안토시아닌이 강한 빛을 가려 잎을 보호하면, 나무는 양분을 더 안전하고 효율적으로 거둬들일 수 있다. 실제로 붉게 물든 잎은 안토시아닌이 없는 잎보다 떨어질 때 질소를 더 적게 남긴다고 보고된다. 그만큼 양분을 알뜰히 회수했다는 뜻이다. 다만 이 광보호 가설은 가장 널리 받아들여지는 설명이긴 해도 아직 연구가 진행 중인 주제로, 모든 나무에 똑같이 적용되는지는 더 밝혀져야 한다.
한 줄 정리
가을 산의 노랑과 빨강은 출신이 다르다. 노랑은 여름 내내 초록에 가려져 있다가 엽록소가 무너지며 드러난 색이고, 빨강은 잎이 마지막 순간에 갇힌 당과 햇빛으로 새로 빚어낸 색이다. 가을 단풍은 나무가 죽어가는 풍경이 아니라, 한 해를 알뜰히 마무리하려는 나무의 정교한 살림살이가 빚어낸 색이다.