가을이 오면 식물잎의 엽록소가 분해되여 주도적 역할을 하는 카로틴과 루테인이 청자색광과 록색광을 흡수하고 황색, 주황색, 붉은색 빛을 반사하여 사람들의 눈에 보이는 나무잎이 황등색 또는 붉은색이다.

황금빛 가을에는 숲이 온통 물들어 나무잎이 붉고 노랗게 변한다. 가을 나무잎의 색갈은 왜 이렇게 울긋불긋할가? 여기에는 어떤 비밀이 있을가?

이것은 사람의 눈이 색상을 인식하는 원리부터 말해야 한다. 인간의 눈이 색상을 구별하는 것은 실제로 물체에 의해 반사되는 빛에 대한 식별이다. 식물 잎의 엽록소는 청색광과 적색광을 흡수하는 능력이 매우 강한데 해빛이 잎에 비치면 청색광과 적색광이 흡수되여 록색광과 황색광 대역의 빛이 반사된다. 사람의 눈은 록색빛에 가장 민감하므로 사람의 눈에는 일반적으로 잎이 록색으로 보인다.

가을이 오면 엽록소가 분해되여 잎이 청색광과 적색광을 흡수하는 능력이 점차 약해지고 잎에 남아있는 카로틴과 피토산틴이 주도적 역할을 일으키기 시작한다. 카로틴과 피토산틴은 주요하게 청자색광과 록색광을 흡수하고 잎에 비춰지는 황색, 주황색, 붉은색 빛은 반사되여 사람의 눈에 보이는 나무잎은 황등색 또는 붉은색이다.

식물은 생존의 지혜로 가득차있다. 잎의 주요기능은 광합성작용인데 합성된 유기영양을 성장 및 번식을 위해 나무에 전달한다. 날씨가 추워지면 잎의 수분이 얼고 세포구조가 파괴되여 광합성능력을 잃게 되며 잎 표면의 증산작용이 나무의 온도를 더욱 낮추게 된다. 따라서 식물은 생존을 위해 더 예민한 기제로 진화되였는데 식물체내의 피토크롬과 크립토크롬은 하루동안의 일조시간과 온도에 따라 기후변화를 감지한다. 가을이 오면 낮이 점차 짧아지고 온도가 점차 낮아지면서 피토크롬과 크립토크롬이 식물에 신호를 보내며 이에 따라 식물은 아브시스산이라는 식물호르몬을 신속하게 합성하여 엽록체와 그속의 엽록소를 분해하고 이것을 전송할 수 있는 유기물질로 전환시켜 가지에 반환한다. 동시에 잎자루의 끝부분이 점차 탈락층을 형성하여 잎과 모체의 련결강도를 감소시켜 탈락준비를 한다.

주의할 만한 것은 푸르고 곧은 소나무는 잎이 떨어지지 않고 가을과 겨울을 보낼 수 있다는 것이다. 이는 소나무 잎의 구조가 증산으로 인한 랭각에 저항할 수 있고 세포 결빙에 저항하는 많은 량의 부동액을 합성할 수 있기 때문이다. 남방은 기후가 비교적 따뜻하므로 나무들이 사계절 푸를 수 있다.

(조대인: 중국과학원 분자식물과학 탁월혁신쏀터 연구원)