잎의 앞면과 뒷면 색이 다른 이유, ‘빛과 세포 밀도’의 뜻밖의 관계
사이언스 트레이너 구와코 켄입니다. 매일이 실험!
나뭇잎을 살며시 뒤집어 본 적 있으신가요? 앞면은 짙은 초록색인데, 뒷면은 어딘가 연둣빛이 돌면서 허옇게 보이죠.
매일같이 보는 풍경인데도 막상 “왜 그럴까?” 하고 물으면 의외로 대답하기 어렵습니다. 사실 그 비밀은 잎 속 세포의 ‘밀도 차이’에 숨어 있었습니다.
나뭇잎 단면은 빛을 붙잡는 정밀 장치
나뭇잎의 앞면과 뒷면은 세포가 늘어선 모양이 완전히 다릅니다. 앞면의 세포는 밀도가 높아서 빽빽하게 들어차 있고, 뒷면의 세포는 밀도가 낮아서 틈이 많은 구조입니다. 이 차이가 빛의 움직임을 크게 바꿔 놓습니다.
앞면으로 들어온 빛은 촘촘한 세포 사이에서 몇 번이고 꺾이면서(굴절) 잎 속을 오래도록 헤매게 됩니다. 이 기나긴 여행 중에 빛은 엽록체와 여러 번 마주치죠. 엽록체는 붉은빛과 푸른빛을 잘 흡수하는 성질이 있어서, 앞면에서는 빨강과 파랑이 꼼꼼히 흡수되고 남은 초록빛만 반사되어 짙은 초록색으로 우리 눈에 닿는 것입니다.
뒷면으로 들어온 빛은 왜 “슝” 하고 빠져나갈까
그렇다면 뒷면으로 들어온 빛은 어떻게 될까요? 세포 밀도가 낮다 보니 빛은 잎 속을 많이 나아가지 못하고 금방 꺾여서 밖으로 나가 버립니다. 엽록체를 만나는 횟수가 적으니 빨강과 파랑의 흡수가 충분하지 않아서, 초록뿐 아니라 빨강과 파랑도 섞인 채로 반사됩니다. 그 결과 뒷면은 앞면보다 연두색이나 허연 빛깔로 보이게 되죠. 이는 광로 길이(빛이 물질 속을 지나는 거리)의 차이 때문에 생기는 현상으로, 광학적으로 아주 이치에 맞는 구조입니다.
해바라기와 벼, 잎이 향한 방향이 답을 바꾼다
더 재미있는 점은 이런 ‘앞뒤 색 차이’가 모든 식물에서 나타나는 건 아니라는 것입니다. 해바라기처럼 잎이 수평으로 달린 식물에서는 앞뒤 차이가 뚜렷하게 드러납니다. 아주 합리적인 전략이죠. 수평 잎은 위에서 쏟아지는 햇빛을 정면으로 받기 때문에, 앞면이 광합성에 더 효율적으로 특화될 필요가 있습니다.
반면 벼처럼 잎이 수직(또는 비스듬히) 달린 식물은 빛이 양면에 고르게 닿습니다. 그래서 앞면과 뒷면이 똑같이 초록색을 띠고, 밀도 차이도 작습니다. 식물은 자기 잎이 향한 방향에 맞춰 내부 구조까지 최적화해 둔 셈입니다.
가까운 나뭇잎으로 실험해 보자
해바라기, 나팔꽃, 수국처럼 잎이 수평으로 달리는 식물을 발견하면 꼭 잎을 뒤집어서 관찰해 보세요. 앞뒤 색깔의 차이가 바로 오늘 배운 빛과 세포 구조의 증거입니다. 돋보기가 있다면 뒷면에 보이는 작은 구멍, 기공도 찾아보세요.
교과서 속 이야기가 나뭇잎 한 장에 고스란히 담겨 있답니다.
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