해바라기 가 씨를 퍼뜨리는 방법

사이언스 온 바로가기
(동영상을 보실 수 있습니다)

■ 식물은 씨앗을 더 많이 더 멀리 퍼트리는 여러 방법을 자신의 생명체에 최적화하는 방향으로 진화해 왔습니다. 동물의 먹잇감이 되거나 바람을 이용하거나 동물 몸에 달라붙어 씨앗을 널리 퍼뜨리는 방법이 널리 알려져 왔지요. 그런데 지금까지 잘 알려지지 않은 방법 하나가 바로 ‘튀는 빗방울을 이용한 번식 방법’입니다.

▲ 오늘 뉴스의 주인공은 바로 정글이나 사막에 사는 원뿔형 꽃 모양의 식물(splash-cup plant)들입니다. 이런 식물들은 평균 길이가 12 센티미터로 키 작은 식물입니다. 하지만 이 식물은 원뿔 형태의 꽃과 떨어지는 빗방울의 운동에너지를 이용해 식물 길이의 10배에 달하는 1 미터 이상 먼 곳까지 씨앗을 퍼트립니다.

● 원뿔형 꽃이 빗물을 퍼트리는 역학적인 과정을 분석하기 위해 미국 조지아공과대학의 유체학 연구자 길러모 애머도(Guillermo Amador)와 연구진은 빗방울 크기와 같은 4 밀리미터의 물방울을 실제 꽃 그리고 꽃과 같은 원뿔형의 모형에 떨어뜨려 고속카메라로 촬영했습니다. 카메라 영상을 분석해보니, 빗방울은 하강 속도의 대략 5배에 이르는 속도(시속 144 킬로미터가량)로 퍼져나갈 수 있다는 것이 확인되었습니다. 이 연구결과는 영국 왕립학회의 학술지(Journal of the Royal Society Interface)를 통해 발표되고 과학저널 <사이언스>의 뉴스를 통해 보도되었습니다.

★ 빗방울의 속도가 빨라져 물방울이 멀리 퍼져 나갈 수 있는 이유는 꽃 벽의 경사면과 꽃 내부의 비대칭 굴곡면에서 찾아볼 수 있습니다. 원뿔형 꽃 벽의 경사면은 물방울이 꽃에서 퍼져나갈 때 속도를 증가시킵니다. 연구 결과를 보면, 경사면의 각도가 40~45도일 때 물방울이 가장 멀리 퍼져 나간 것으로 확인되었다고 합니다(아래 그림1). 또한 꽃의 비대칭 굴곡면은 물방울이 퍼져나가는 에너지를 한 방향으로 집중해 물방울이 한 방향으로 빠르게 튈 수 있게 합니다(아래 그림2). 실제로 대칭 굴곡면에서는 물방울이 사방으로 고르게 분산되어 빗방울이 떨어질 때와 거의 같은 속도로 퍼져나갑니다.

그림1. 꽃의 경사면에 따라 물방울이 퍼져나간 길이.

그림2. 비대칭 굴곡면에서 물방울이 튀는 모습.

■ 이런 물방울 튀는 현상으로 인해 씨앗은 빗물과 함께 분출되어 식물의 모체에서 벗어나 멀리 퍼져나갈 수 있습니다. 그래서 이는 소나기가 잦은 지역이나 계절별로 우기가 찾아오는 지역, 또는 폭포 주변에서 서식하는 식물이 번식하는 데 유용한 방법이 되었습니다. “과거의 연구 결과에서는 식물이 씨앗을 퍼트리기 위해 바람을 이용하도록 진화했다고 말한다. 그러나 비가 많이 오는 지역이나 장애물이 많은 지면 근처에서 서식하는 식물이나, 바람을 충분히 이용할 만큼 개체의 길이가 길지 않은 식물은 빗물에 의존해 씨앗을 퍼뜨릴 전략이 필요했다.” 논문의 제1저자 길리모 애머도의 해설입니다.

사이언스 온 바로가기
(동영상을 보실 수 있습니다)

김수현 직장인
과학의 정직함을 신뢰하는 사람, 재미있는 과학과 멋진 기술을 올바르게 이해하고 전달하고 싶은 사람. 이메일 :

<한겨레 인기기사>

■ 높은 투표율의 역설…박근혜의 승리 요인
■ [곽병찬 칼럼] 박 당선인이 갈 길, ‘사람이 먼저다’
■ 안철수 독자세력화 ‘새 그림’ 가능성
■ 10·26뒤 영욕의 세월…위기의 당 2번 살리며 대통령 되다
■ 경기·인천서 승전보…TK 몰표…충남·북서 추격 따돌려
■ ‘쥐어짜기’ 경영은 그만…대세는 ‘소통·힐링’
■ [화보] 개그맨 김경진, 투표소에서 머리감기 왜?

태정원을 지향하는 국립수목원 연구모임 「휴·식·원」은 '꽃보다 아름다운 열매전시회'를 개최하였다.「휴·식·원」에서는 생명을 품고 있는 씨앗의 가치와 미처 몰랐던 열매의 아름다움을 들여다보고, 더 나아가 씨를 널리 퍼뜨리기 위한 열매의 다양한 형태와 노력을 엿볼 수 있는 기회를 통해 다시 한번 열매의 중요성을 생각해보고자 하였다.
이번 전시회에서 볼 수 있었던 열매는 전시원에서 꽃을 피우고 열매를 맺은 50여 분류군을 지난 몇 개월 동안 수집한 것이다. 또한 전시된 열매 유형에 대한 이해를 돕고자 15개 열매 유형(상과, 취과, 이과, 핵과, 장과, 시과, 수과, 영과, 견과, 협과, 골돌, 분리과, 장각과, 단각과, 구과)에 대한 설명과 그림, 열매가 씨앗을 퍼뜨리는 방법 그리고 그 유형에 해당하는 식물을 예로 들어 설명 자료를 만들어 전시기간 중에 제공하였다.

열매는 속씨식물의 암술이 수정한 후 씨방 또는 그 주변의 기관(꽃 턱 = 화탁 등)이 함께 자라서 생긴다. 열매는 씨방이 성숙한 열매껍질(과피, pericarp)과 씨방속의 밑씨(배유, ovule)가 성숙한 씨(종자, seed)로 구성된다. 열매껍질은 외과피, 중과피, 내과피로 나눈다.

열매 중 씨방이 성숙해서 생긴 열매를 참열매(진과), 꽃 턱과 같은 부수적인 기관이 함께 발달한 열매를 헛열매(위과)라 부른다. 참열매는 열매껍질에 즙이 많은 육질과와 즙이 없어 마른 건과로 구별된다. 마른 것 중에는 열매껍질이 박주가리처럼 열리는 건개과와 해바라기처럼 열리지 않는 건폐과로 나뉘어 볼 수 있다.

많은 꽃이 밀생한 꽃차례가 성숙한 것으로 한 열매처럼 보이고 수분이 많은 육질 열매이다. 상과, 파인애플과 예) 뽕나무, 파인애플 등

1개의 꽃에 밀생한 여러 개의 심피가 성숙한 것으로 여러 개의 열매가 모여 한 개의 열매처럼 보인다. 취과 예) 딸기, 멍석딸기, 산딸기, 목련, 백합나무 등

1개의 꽃에 1개의 암술이 성숙해서 된 열매이다. 핵과, 장과, 견과, 수과, 영과, 시과, 분열과, 골돌과, 협과, 분리과, 장각과, 단각과, 삭과 등

1개의 꽃에 1개의 암술과 그 이외의 부분이 성숙해서 된 열매이다.

구과는 겉씨식물인 침엽수류의 자성구화수가 수정하여 익은 것이다. 겉씨식물의 꽃은 씨방이 없으므로 당연히 참열매는 없다. 일반적으로 대부분의 씨는 노출되어 있으나, 특이한 예로 주목과 식물에서는 씨가 다육질로 싸여 핵과 모양으로 된 혓열매를 만든다.

열매가 후손을 번식하기 위해 종자를 퍼뜨리는 방법은 다양하다. 종자를 멀리 퍼뜨리기 위한 수단으로 바람과 물을 이용하거나, 동물의 몸에 붙어서, 열매 성숙 시 탄성을 이용, 개미나 동물에게 먹이감 등을 제공하는 등 여러가지 방법이 있다.