단풍 - 밤기온 10도 이하로 떨어지면… 엽록소 파괴돼 울긋불긋해지죠

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단풍 - 밤기온 10도 이하로 떨어지면… 엽록소 파괴돼 울긋불긋해지죠

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[재미있는 과학]

밤기온 10도 이하로 떨어지면… 엽록소 파괴돼 울긋불긋해지죠

입력 : 2020.10.01 03:30 조선일보

 

단풍

 

국립수목원에 따르면 올해는 10월 12일 지리산, 15일 소백산, 17일 설악산 등을 시작으로 10월 30일 전라남도 상왕봉에 이르기까지 전국의 산이 알록달록한 단풍으로 뒤덮일 예정이라고 해요. 오늘은 가을이면 전국을 아름답게 물들이는 단풍의 비밀에 대해 알아볼게요.

◇가을에 단풍 들고 낙엽 지는 이유

식물의 겨울나기는 동물에 비해서 참 힘들답니다. 동물처럼 추위를 피해 동굴을 찾을 수도 없고, 사람처럼 외투를 입을 수도 없지요. 그래서 나무는 제자리에 가만히 있으면서 추운 겨울을 견딜 수 있는 방법을 찾았는데요. 그 방법은 바로 잎을 울긋불긋하게 물들이고 잎을 바짝 말려서 땅에 떨어뜨리는 것이었습니다. 몸속에 수분이 많으면 한겨울에 꽁꽁 얼어죽고 말거든요.

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/그래픽=안병현

대부분의 식물들은 녹색 잎과 줄기를 가지고 있어요. 식물이 녹색을 띠는 건 식물 세포 안에 초록색 색소인 '엽록소'가 들어있기 때문입니다. 이 엽록소 덕분에 식물은 동물과 달리 태양의 빛에너지를 흡수하고 이산화탄소와 물을 이용해 포도당을 만들어 그 과정에서 산소를 방출할 수 있어요. 이것을 바로 식물의 광합성이라고 하죠.

하지만 식물의 색소에는 초록색 엽록소만 있는 것은 아니에요. 식물이 활발하게 성장하는 여름에는 엽록소가 많지만, 사실은 노랗고 주황빛 계열의 색을 내는 카로틴과 크산토필, 붉은빛을 띠는 안토시아닌 등 다른 색깔의 보조 색소도 함께 갖고 있어요. 이런 보조 색소 덕분에 식물은 다양한 파장의 햇빛을 흡수할 수 있는 거죠.

한여름에 식물은 광합성으로 만든 포도당과 수분이 줄기와 잎 사이를 활발하게 이동해요. 하지만 밤 기온이 10도 이하로 내려가는 가을이 되면 상황은 달라집니다. 먼저 식물은 겨울나기에 대비하기 위해 잎과 줄기를 연결하는 부위의 세포를 단단하게 만들어요. 몸속 수분과 영양분이 바깥으로 빠져나가지 못하게 막는 거죠. 이렇게 만들어진 단단한 칸막이 같은 세포층을 '떨켜층'이라고 부르는데요. 떨켜층이 만들어지면 식물 뿌리가 흡수한 물이 나뭇잎으로 공급되지 못해요. 이 상태가 지속되면 잎은 산성화되고 수분이 부족해지면서 엽록소가 차츰 빛을 잃기 시작합니다.

엽록소가 파괴되면 그동안 제 색을 드러내지 못했던 보조 색소들의 색깔이 비로소 겉으로 드러나게 돼요. 노랑, 주황, 빨강 등 우리가 알고 있는 다채로운 색깔로 잎이 물들게 되는 것이에요. 노란 단풍은 은행나무와 고로쇠나무, 주황 단풍은 사탕단풍과 모과나무, 빨간 단풍은 당단풍과 공작단풍 등에서 볼 수 있어요.

◇빨간 단풍 만드는 안토시아닌

식물이 가지고 있는 색소 중 붉은색을 내는 안토시아닌은 남다른 특성이 있어요. 2003년 미국 몬태나주립대 연구진은 안토시아닌 생성이 억제된 잎일수록 자외선에 의해 쉽게 손상된다는 사실을 발표했어요. 엽록소가 파괴되면 일반적으로 자외선과 과도한 활성산소가 식물을 손상시키는데, 안토시아닌이 이런 손상을 막아 나무를 보호해준다는 거예요.

안토시아닌이 다른 식물들의 생장을 방해한다는 연구 결과도 미국 콜게이트대학교 프레이 박사 연구팀에 의해 발표되었어요. 상추 씨앗 위에 여러 가지 색깔의 잎을 뿌리고, 상추씨가 발아하는 정도를 비교한 결과, 붉은 단풍나무 잎을 얹은 상추씨의 발아율이 가장 낮게 나타난 거예요. 또 영국 임피리얼대 연구팀에 따르면 안토시아닌은 해충을 퇴치하는 작용도 한다고 합니다. 보통 야생에서 붉은색이 독이 있다는 신호로 받아들여지기 때문에 진딧물이 붉은색보다는 노란 잎으로 더 많이 모여들었다고 해요.

◇18년간 5일 늦어진 단풍 드는 날짜

단풍이 진하고 선명하게 들기 위해서는 먼저 낮과 밤의 일교차가 크고 맑은 가을 날씨가 오래 지속되어야 해요.

다만 앞으로는 기후변화 때문에 가을이 오는 시기가 점점 늦춰지거나, 미세 먼지에 의해 일조량이 줄어들면서 진한 단풍을 보는 것이 어려워질 수 있다고 해요. 실제 2018년 발표된 미국 연구에 따르면 약 12㎢ 숲의 단풍을 18년간 관측한 결과 단풍이 드는 시기가 약 5일 지연된 것으로 나타났답니다. 또 오는 2099년까지 기후변화를 예측해 모델링했더니 지구온난화가 느리게 진행될 경우 현재보다 단풍 드는 시기가 약 1주일, 빠르게 진행될 경우 약 3주 늦어질 수 있다는 결과가 나왔다고 해요.

단풍이 늦게 든다는 건 나무의 생장 주기에 변화가 생긴다는 의미죠.이는 주변 다른 생물들은 물론 인간, 더 나아가 전체 생태계에 영향을 줄 거예요. 우리가 단풍과 기후변화에 관심을 기울여야 하는 이유랍니다.

 

 

안주현 서울 중동고 과학 교사 기획·구성=박세미 기자

 

 

 

 

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