낙엽이 지는 이유는?

  왜 단풍이 들고 낙엽이 지는 것일까?

  또 어떤 나무는 낙엽이 지고 다른 나무는 잎이 떨어지는 것일까?

가을 단풍

  가을철이 되면 나무는 월동준비를 위해 나뭇잎을 떨어뜨리는데 나뭇잎이 떨어지는 원인은 나뭇잎과 가지 사이에 떨켜층이 형성되기 때문입니다.

  떨켜층이란 나뭇잎과 잎자루 사이에 들어있는 특수한 조직을 말하는데요, 떨켜층은 잎이 가지에서 분리되는 지점입니다. 기온이 낮아지면 떨켜층의 세포벽을 녹이는 효소가 분비되고, 떨켜층이 녹으면서 잎이 가지에서 분리돼 땅으로 떨어지는 것입니다. 떨켜는 잎이 떨어진 자리를 죽은 세포인 코르크로 바꿔 수분이 증발해 나가거나 해로운 미생물이 침입해 들어오는 것을 막는 성질을 가지고 있습니다.

 

  떨켜층이 형성되기 시작하면 나뭇잎은 뿌리에서 충분한 물을 공급받지 못하나 앞에서는 계속 햇빛을 받아 광합성이 진행됩니다. 이때 생성된 양분은 떨켜층 때문에 줄길 이동하지 못하고 잎 내에 남게 되고 이로 인해 잎 내 산성도가 증가합니다. 이에 엽록소는 파괴되고 대신 엽록소 때문에 보이지 않던 카로틴(Carotene)이나 크산토필(Xanthophyll)과 같은 색소가 나타나고 안토시아닌(Anthocyanin)이 생성되어 나뭇잎의 색이 붉게 혹은 노랗게 보이는 것입니다.

노란 단풍이 되는 나무는 크산토필 성분이, 붉게 물드는 나무의 경우 안토시아닌 성분이 많다고 합니다.

 

  보통 생물체는 주위 환경의 변화에 대해 반응하는데 이 변화를 감지하고 반응할 때 이를 전달하는 신호 물질이 호르몬입니다. 식물의 호르몬 중 앱시스 산은 식물의 겨울나기를 알려주는 호르몬입니다. 이 호르몬은 낙엽이 지는 나무가 겨울에 잠을 자도록 유도하는 것입니다.

결국 낙엽은 식물이 온도와 수분 부족에 적응해서 생긴 현상입니다. 겨울에 물이 부족해 식물이 스트레스를 받게 되면 물의 손실을 방지하기 위해 잎의 호흡을 담당하는 기관인 기공을 닫아야 합니다. 그런데 기공은 수분을 증발시키는 곳일 뿐 아니라 광합성에 필요한 이산화탄소가 들어오는 통로이기도 합니다. 그렇기 때문에 수분 부족을 피하기 위해 기공을 닫으면 잎에서 광합성이 일어날 수 없게 되고, 또 주변의 온도가 낮으므로 잎에서 생화학 반응의 속도는 더욱 느려져 잎은 죽고 떨어지게 되는 것입니다.

 

  가을에 나뭇잎이 떨어지는 낙엽수에는 두 가지 종류가 있다.

은행나무와 단풍나무 같은 낙엽수는 늦가을에 떨켜를 만들어 일제히 잎을 떨어뜨리고 벌거숭이가 됩니다.

그러나 밤나무나 떡갈나무는 떨켜를 만들지 않습니다. 본래 이들 식물이 더운 지역에 살았기 때문에 떨켜를 만들어 낙엽을 떨어뜨릴 필요가 없다는 것이 주된 학설입니다. 그 때문에 이들 식물은 겨울이 되어 잎이 갈색으로 변하고 바싹 마르더라도 가지에 붙어 있다가 겨울의 강풍에 조금씩 나무에서 떨어져 나가는 것입니다.

낙엽수로 유명한 오헨리의 [마지막 잎새]에 나오는 담쟁이덩굴 역시 떨켜를 만들지 않는 식물입니다.

 

  침엽수도 가을에 낙엽이 집니다. 다만 앙상하게 남을 정도로 전부 다 털어내는 수준이 아니라 어느 정도 몸의 부피를 줄이는 수준에서 잎을 떨어냅니다. 침엽수 역시 동절기에는 광합성이나 증산작용 등의 대사 작용이 줄어듦으로 인한 불필요한 낭비를 줄이기 위해 몸을 움츠리는 것입니다.

상록수의 잎은 많은 종류가 2~3년간 유지되다가 새로운 잎이 나게 되면 떨어집니다. 보통 상록수로 불리는 침엽수는 낙엽을 만들지 않는 것으로 알려져 있지만 침엽수도 낙엽수와 다른 생리 메커니즘을 가졌을 뿐 낙엽을 만드는 것은 마찬가지입니다.

  소나무의 경우 잎이 한번 생기면 계속 붙어있는 것이 아니고 새로 나고2년이 지나면 잎을 감싸고 있는 비늘이 떨어져 나가면서 잎이 죽는 패턴을 반복하게 됩니다. 즉 3~4년은 걸려야 새로운 잎이 생기기 때문에 겨울철에도 나뭇잎이 떨어지지 않는 것처럼 보일 뿐입니다.

 

  가을 단풍의 아름다움을 결정짓는 요인은 온도와 햇빛, 그리고 수분 공급입니다. 특히 붉은빛 색소 안토시아닌은 영하로 내려가지 않는 범위에서 기온이 서서히 내려가야 가장 아름다운 색을 낼 수 있다고 합니다. 알맞은 습도 환경이 주어져야 아름답게 물든 붉은 단풍을 볼 수 있는 것입니다.