단풍이 지는 원리는 먼저 ‘액포(液胞,vacuole)'에서 찾는다. 식물도 물질대사를 하기에 노폐물이 생긴다. 식물은 사람의 콩팥 같은 배설기가 없어서 세포 속에 액포라는 ‘작은 주머니'에 배설물을 담아뒀다가 갈잎에 넣어 내다버린다. 하여, 낙엽은 일종의 배설이다.

여기에 액포 이야기를 조금 더 보탠다. 이 현미경적인 세포소기관은 늙은 세포에서는 세포의 80% 이상을 차지하며, 필요에 따라 번번이 모양을 바꾼다. 모든 식물과 균류(菌類,fungi)에 있으며 일부 원생동물과 세균에도 들었다. 말 그대로 막으로 둘러싸인 터질듯 한 작은 주머니는 물과 함께 안토시아닌(anthocyanin) 색소, 당류, 유기산, 단백질, 효소와 숱한 무기물질이 들었다.

세포에 해를 주는 물질도 저장하고, 세포를 팽팽하게 부풀게 하는 팽압(膨壓, turgor pressure)과 pH를 일정하게 유지하며, 세포에 처 들어온 세균을 무찌르니 동물세포는 리소좀(lysosome)에서 독성물질이나 쓰다 버린 것을 분해되는데 식물세포에서는 주로 이것이 담당한다. 또 엽록체를 세포 바깥쪽으로 밀어내어 햇빛에 노출하도록 한다. 흔히 액포는 버려진 것이나 저장하는 ‘똥통(桶)' 정도로 여기기 쉬우나 그렇지 않다.

똑같아 보이는 단풍 나뭇잎도 자세히 보면 작은 잎의 개수가 다르다

너절한 허두를 빼고 바로 요점을 풀이하여 들어간다. 지금 막 당신이 맞닥뜨리고 있는 그 단풍나무의 이름은? 만물은 다 제 이름이 있고, 제 자리가 있다고 했으니…. 나무나 꽃도 제 이름을 불러주고 안아주면 더없이 좋아 날뛴다. 우릴 황홀케 하는 새빨간 단풍잎은 주로 단풍(丹楓)나무 과(科)의 것으로, 우리나라에는 크게 보아 그런 나무가 5종이 있다. 단풍나무에 가까이 다가가 자세히 들여다보면서, 다음 열쇠(key, 기준)에 맞춰 그것들을 나눠보자. 잎사귀 둘레가 찢어져 뾰족뾰족 나온 낱낱의 작은 잎(열편, 裂片)이 3개인 것은 신나무, 5개는 고로쇠나무(봄에 여기서 고로쇠액을 뽑음), 7개를 단풍, 9개는 당단풍, 11개인 것이 섬단풍이다. 그 중에서 ‘당단풍' 잎이 가장 붉다. 그리고 단풍나무 열매는 부메랑(boomerang) 닮은 시과(翅果, 날개가 달린 과실)라서 줄기에서 떨어지면 팔랑개비처럼 뱅글뱅글 돌아 멀리멀리 퍼져 날아간다. 어쨌거나 단풍잎의 열편을 외웠다가 단풍나무들의 이름을 살갑게 불러주자 구나. 그러면 뿌리 채 확 뽑혀 후닥닥 열쌔게 당신께로 후다닥 막 달려올 것이다!

단풍의 색은 갑자기 나타나는 것이 아니라, 엽록소의 녹색에 가려있던 것

그런데 앞서 말한 액포 속에 저 아름다운 단풍색이 들었다!? 터질 듯 부푼 액포에는 카로티노이드계인 화청소(花靑素,안토시아닌)에다 카로틴(carotene), 크산토필(xanthophyll)․ 타닌(tannin) 같은 색소는 물론이고 달콤한 당분도 녹아 들어있어 사탕수수나 사탕단풍에서 설탕을 뽑는다. 안토시아닌은 식물의 꽃과 열매, 잎들에 많이 들어 있으며, 산성에서는 빨강, 알칼리성(염기성)에선 파란색을 내는 색소화합물이며, 그것은 생체에서 강력한 항산화물(抗酸化物,antioxidants)로 암이나 노화 등 여러 질환에 좋다한다.

  연두색인 엽록체와 엽록소 이야기가 잠시 여기에 끼어든다. 엽록체(葉綠體,chloroplast)가 들어있으면 왜 잎이 녹색이란 말인가. 잎의 세포에는 평균 50∼200여개의 아주 작은, 현미경으로 봐야 겨우 보이는 엽록체 알갱이가 들어있다. 모양을 굳이 따진다면 원반(圓盤)꼴에 가깝고, 하등한 식물은 세포 하나에 엽록체 하나만 갖는 수도 있다. 녹색식물의 잎이 녹색인 것은 "엽록체가 녹색을 띠기 때문이다”라고 답할 것이다. 그 말도 맞다. 엽록체에는 ‘잎파랑이'라는 순우리말을 가진 싱그러운 원초(原初)의 색소인 엽록소(葉綠素,chlorophyll)가 한가득 들어있다. 잎파랑이는 다른 색은 모두 다 흡수하거나 투과하고 녹색만 반사하기에 잎이 녹색이다. 그렇구나!

자연은 결코 갑작스런 비약을 하지 않는다고 한다. 더위가 물러나고 날씨가 썰렁해지면서 세포 속 엽록체에 켜켜이 틀어박혀있던 광합성의 본체인 녹색엽록소가 파괴되고 그것에 가려있던 카로틴, 크산토필, 타닌 같은 색소들(모두 광합성보조색소임)이 겉으로 드러나면서 잎에 물이 든다. 거듭 말하지만 이런 색소는 가을에 느닷없이 생겨난 것이 아니라, 봄여름 내내 짙은 엽록소 그늘에 묻혀 있다가 온도에 약한 엽록소가 파괴되면서 겉으로 드러난 것이다. 하여 가을단풍은 먼저 추워지는 산꼭대기에서부터 시작한다. 단풍이 지는 가장 큰 까닭은 낮은 온도에 있다는 뜻.

단풍은 안토시아닌 등 색소와 당분의 농도가 부리는 마술

힘 빠진 잎사귀(액포)에 든 화청소는 가랑잎을 빨갛게 물들이고 카로틴이 많은 것은 당근 같은 황적색을, 크산토필이 풍부하면 은행잎사귀처럼 샛노랗게, 타닌이 그득하면 거무죽죽한 회갈색들을 띠게 되니 온 산이 북새통이다.

헌데, 액포에 당분이 많으면 많을수록(화청소와 당이 결합하여) 단풍색이 훨씬 더 맑고 밝다. 가을에 청명한 날이 길고, 낮과 밤의 일교차가 큰(광합성산물을 밤에는 호흡으로 소비하는데, 온도가 낮으면 호흡량이 줌) 해에는 단풍이 전에 없이 더 예쁘다고 하는데, 그것은 당이 풍성한 탓이다. 그리고 가을이 되면 잎자루 아래(기부)에 떨켜(이층,離層)가 생겨 잎에서 만들어진 당이 줄기로 내려가지 못하고 잎에 쌓이게 되는 것도 단풍이 드는 중요한 요인으로 생각한다. 그렇듯 당분이 가장 많이 든 단풍은 사탕단풍(캐나다에선 이런 나무에서 ‘maple syrup'을 뽑음)이며, 그래서 그것이 총중(叢中)에 가장 붉다. 거참, 알고 보니 사람의 눈을 홀리는 단풍색은 화청소와 여러 색소, 그리고 당분의 농도가 부린 수리수리 마술이었구나!