답변 내역
- 식물은 뜨거운 햇빛을 맞아도 왜 온도가 안 올라가나요?안녕하세요. 무더운 여름날 식물이 뜨거운 햇빛을 하루 종일 받으면서도 사람처럼 체온이 급격히 올라가지 않는 이유는 식물만의 특별한 물리적, 생리적 적응 기작 덕분인데요, 식물의 잎에는 기공(stomata)이라는 작은 구멍이 있어, 그곳을 통해 물이 수증기 형태로 밖으로 빠져나갑니다. 이 과정을 증산작용이라고 합니다. 이때 수분이 증발하면서 열을 빼앗아 가는 원리(기화열) 때문에 잎의 표면 온도가 떨어지는데요, 이는 마치 우리가 땀을 흘리면 몸이 식는 것과 같은 원리입니다. 특히 나무 같은 식물은 잎이 많고 뿌리에서 지속적으로 물을 공급받기 때문에 이 냉각 작용이 오래 지속될 수 있습니다. 또한 대부분의 식물 잎은 연두색이나 초록색을 띠며, 이 색은 광합성에 필요한 빛만 흡수하고 나머지 열은 반사하며, 잎 표면에는 왁스층(큐티클, cuticle)이 있어서 과도한 열 흡수와 수분 손실을 막는 보호막 역할을 합니다. 즉 식물은 빛은 활용하되, 필요 없는 열은 튕겨내는 구조 덕분에 과열되지 않습니다. 이외에도 식물의 조직 대부분은 물로 이루어져 있는데요, 물은 비열(heat capacity)이 매우 커서, 같은 에너지를 받아도 온도가 천천히 상승합니다. 식물 조직의 온도는 40~45℃ 정도 이상으로 잘 올라가지 않으며, 이것은 식물 효소가 안정적으로 작동할 수 있는 한계 범위이기도 하며, 이 범위를 넘기면 광합성 효소가 파괴되므로, 증산을 통해 강제로 열을 빼내는 구조가 진화적으로 자리 잡은 것입니다. 이러한 싱물의 생리학적 특징 이외에도 일부 식물은 햇빛이 정면으로 닿지 않도록 잎의 방향을 바꾸거나, 세우는 방식으로 태양의 열을 최소화하는데요, 예를 들어 콩이나 옥수수처럼 뜨거운 지역에서 자라는 식물은 정오에는 잎을 위로 세워 햇빛을 덜 받도록 조절합니다.학문 / 생물·생명25.07.2700
- 러브버그는 올해 어떤 이유로 이렇게 확산된 것인가요?안녕하세요.러브버그는 본래 중국 산동, 일본 규슈 등 아열대 기후 지역에 서식하던 곤충으로, 지구 온난화로 인해 2022년부터 서울·인천 등 북쪽 지역까지 확산되기 시작했는데요, 여름이 더 길고 뜨거워지며, 봄과 가을도 따뜻해지는 기후 변화가 번식과 생존에 유리한 조건을 만들게 되었습니다. 특히 서울 등 대도시는 콘크리트와 아스팔트 열축적으로 주변보다 온도가 높고, 도시 내 습도도 일정 부분 유지되는데요, 이런 환경이 러브버그의 유충과 성충 서식에 적합합니다. 이러한 러브버그 유충은 썩은 식물성 부식물(낙엽, 잔디 등)을 먹고 자라며, 습기 있는 토양이 있으면 유충 생존율이 높아지는데요, 이번 겨울이나 봄철이 비가 많고 습한 환경이었다면 더욱 많은 개체가 생존했을 가능성도 있습니다. 또한 러브버그는 강한 산성을 띠는 체액과 끈적한 단백질 성분 때문에 새나 개구리 같은 천적들이 잘 먹지 않으며, 자연 포식이 거의 없습니다. 특히 생태계 다양성이 손상되어 천적이 줄어든 도시 환경에서는 한 종의 과도한 번식이 통제되지 않습니다. 또한 질문 주신 것처럼 기후 변화가 계속된다면 이런 폭발적 발생은 해마다 반복될 가능성이 높은데요, 특히 이번처럼 겨울이나 봄이 습하고 온화했거나 여름이 더욱 길어지면, 유충 생존과 번식 자체가 증가할 수 있기 때문입니다. 다만 러브버그 성충의 수명은 매우 짧기 때문에, 일반적으로 대량 발생 후 개체수는 2주 내에 급격히 감소하는 경향도 있습니다.학문 / 생물·생명25.07.275.01명 평가00
- 날씨가 덥고 습하면 힘이 빠지는 이유는 무엇인가요?안녕하세요.네, 말씀해주신 것처럼 덥고 습한 날씨에서 몸이 쉽게 지치고 힘이 빠지는 데에는 여러 생리학적 이유가 있으며, 습도도 그중 하나로 중요한 역할을 하는데요, 우리 몸은 더우면 땀을 흘려 체온을 낮추려고 합니다. 그런데 습도가 높으면 땀이 증발하지 못하게 되며 공기 중 수증기가 많아 땀이 피부에 그대로 머물게 됩니다. 땀이 증발하지 않으면 체온이 떨어지지 않아서 열이 체내에 계속 쌓이며, 결과적으로 몸은 체온을 낮추기 위해 더 많은 에너지를 소모하고, 피로감이 증가하게 됩니다. 땀을 많이 흘리면 수분뿐 아니라 나트륨, 칼륨 같은 전해질도 함께 손실되는데요, 이와 같은 전해질은 근육과 신경 기능에 꼭 필요한데, 부족해지면 근육에 힘이 빠지고 경련이 일어날 수 있습니다. 게다가 더울수록 혈관이 확장되는데, 이로 인해 혈압이 일시적으로 낮아지고, 뇌나 근육으로 가는 혈류가 줄 수 있으며 결과적으로 현기증, 무기력감, 기운 빠짐 등을 경험하게 됩니다. 체온을 조절하기 위해 자율신경계가 계속 긴장된 상태를 유지하게 되는데, 이 상태가 오래 지속되면 심리적 피로와 집중력 저하도 생기는 것입니다.학문 / 생물·생명25.07.275.01명 평가00
- 수경재배의 유래가 어떻게 되는지 궁금합니다.안녕하세요.질문해주사 수경재배(soilless culture, hydroponics)는 흙 없이 물과 영양분만으로 식물을 재배하는 방법인데요, 이 방식은 사실 꽤 오래된 역사를 가지고 있습니다. 수경재배는 고대 문명에서의 초기 형태라고 할 수 있겠는데요, 수경재배의 개념은 고대 문명에서도 일부 나타납니다. 대표적인 예는 바빌로니아의 공중정원(Hanging Gardens of Babylon)이 있는데요, 기원전 6세기경, 오늘날의 이라크 지역에 존재했던 것으로 알려진 이 정원은 흙 대신 인공 구조물에 물을 순환시키며 식물을 재배한 형태로, 현대 수경재배의 초기 개념과 유사합니다. 또한 잉카 문명의 수로식 농업은 페루 지역의 고산지대에서 물을 이용해 경작지를 순환시키며 식물을 키우는 시스템은 토양의존을 줄인 방식이었습니다. 과학적 기반의 정립이 이루어진 것은 17~19세기인데요, 현대적인 수경재배는 식물 생리학과 화학이 발전한 17세기 이후부터 본격적으로 시작됩니다. 1648년에는 벨기에의 생물학자 얀 밴 헬몬트(Jan van Helmont)가 물이 식물 생장에 미치는 영향을 실험했으며 1699년에는 영국의 존 우드워드(John Woodward)가 증류수와 흙물의 비교를 통해, 물속 무기물이 식물 성장에 영향을 준다는 사실을 발견했고 이후 19세기에는 다양한 무기 영양소들이 식물 성장에 필수라는 것이 실험적으로 밝혀졌고, 그 결과 무토양 배양(liquid culture)의 기반이 마련되었습니다. 이후1929년, 미국 UC버클리의 윌리엄 개리크(W.F. Gericke) 교수가 "흙 없이 작물을 키울 수 있다"며 ‘Hydroponics’라는 용어를 처음 사용했는데요, 그는 토마토 등 농작물을 물속 영양액만으로 대규모 재배에 성공하면서 수경재배의 실용화 가능성을 보여주었습니다. 이후 2차 세계대전 중에는 미군이 토양이 부족한 섬 지역에서 병사들을 위한 신선 채소 재배에 수경재배를 활용했고, 1960년대 이후 온실 기술, 비료 과학, 자동화 시스템이 발전하면서 산업적 수경재배가 확산되었습니다.학문 / 생물·생명25.07.2200
- 식물은 낮에 광합성을 통해 산소를 배출한다고 하는데 그럼 햇빛이 없는 밤에도 식물이 산소를 배출하나요?안녕하세요.네, 질문주신 것처럼 식물은 밤에는 산소를 배출하지 않으며, 오히려 산소를 소량 소비하게 되는데요, 그 이유는 식물이 낮과 밤에 서로 다른 대사 과정을 수행하기 때문입니다. 낮 동안은 광합성과 호흡을 동시에 하는데요, 낮에는 햇빛이 있기 때문에 식물은 광합성을 통해 6CO₂ + 6H₂O + 빛에너지 → C₆H₁₂O₆ + 6O₂의 과정을 수행하며 즉, 이산화탄소를 흡수하고 산소를 배출합니다. 이 과정이 바로 우리가 잘 아는 ‘산소 공급자’로서 식물의 역할입니다. 하지만 동시에 식물도 호흡 작용(세포호흡)을 하므로 산소를 조금 소비하고 이산화탄소를 약간 방출합니다.그래도 광합성의 산소 배출량이 훨씬 많기 때문에, 전체적으로는 산소가 나오는 상태가 됩니다. 반면에 밤 동안에는 광합성이 일어나지 않고, 호흡만 진행되는데요, 밤에는 빛이 없기 때문에 광합성이 중단되고, 식물은 호흡만 수행하게 되는 것입니다. C₆H₁₂O₆ + O₂ → CO₂ + H₂O + 에너지(ATP)의 과정, 즉, 산소를 들이마시고 이산화탄소를 내뿜는 것인데요, 이때 식물도 인간이나 동물처럼 산소를 소비하게 됩니다. 따라서 밤에는 산소를 배출하지 않으며, 오히려 소량의 산소를 소비하지만 그 양은 미미해서 인간이나 동물에게 영향을 줄 정도는 아닙니다.학문 / 생물·생명25.07.2100
- 흰머리는 왜 나는 걸까요? 코털도 흰게 생기고요.안녕하세요.질문주신 것처럼 흰머리나 흰 코털이 생기는 이유는 생물학적으로 봤을 때 멜라닌 색소를 만들어내는 세포(멜라노사이트)의 기능이 점차 감소하거나 사라지기 때문인데요, 처음에는 검은색이었지만, 시간이 지나면서 흰색이 되는 데에는 생물학적 노화의 신호와 진화적 의미가 있습니다. 우선 머리카락이나 체모의 색은 멜라닌(melanin)이라는 색소에 의해 결정되는데요, 멜라닌에는 에우멜라닌 (검은색 또는 갈색을 띔)과 페오멜라닌 (노란색 또는 붉은색 계열) 두종류가 있으며이 멜라닌은 모낭 속 멜라노사이트라는 세포가 생산하며, 머리카락이 자랄 때 이 색소가 모발의 각질 세포에 침착되어 색을 입히게 됩니다. 하지만 나이가 들면서 여러 요인으로 인해 멜라노사이트가 줄어들거나 기능이 약화되는데요 멜라노사이트 수 자체가 감소되며 멜라닌 합성 능력이 떨어지고, 산화 스트레스(ROS)로 멜라노사이트가 손상됩니다. 이후 유전적 프로그램에 의해 특정 시점 이후 멜라닌 생산 중단되며 이 결과로, 머리카락이 자라는 동안 색소가 공급되지 않아 색이 전혀 없는 상태, 즉 흰색 또는 회색으로 자라게 되는 것입니다.학문 / 생물·생명25.07.2100
- 멀쩡한 소나무가 색상이 검게 변하고 줄기에 포자가 생겼는데 원인과 대책을 알고 십어요안녕하세요.말씀하신 것처럼 소나무의 색상이 검게 변하고 줄기에 포자가 생겼다는 것을 보니, 소나무에 병해가 발생했을 가능성이 높은데요, 특히 잎이 검게 변하고 줄기에 포자처럼 보이는 것이 생겼다는 점에서, 몇가지 병이나 원인을 의심해볼 수 있는데요 우선 소나무 잎이 검게 변했다는 것은 이는 수분 공급 이상, 뿌리의 부패, 또는 곰팡이성 병원균 감염의 초기 신호일 수 있습니다. 특히 검은색 포자는 대표적인 병해 중 하나인 소나무 혹병이나 수피에 발생하는 진균 감염이 의심됩니다. 또한 줄기에 포자가 생겼다는 것은 줄기에 곰팡이처럼 보이는 포자는 탄저병, 잿빛곰팡이병, 또는 수피를 침범하는 병원성 곰팡이가 원인일 수 있는데요, 포자 모양이 검거나 회색이라면 병원성 곰팡이(Ascomycota 계열)의 생식구조일 가능성이 높습니다. 생화꽃 곰팡이에 감염해서 소나무 전염 가능성이 있는데요, 생화가 썩으며 곰팡이가 생긴 것이 맞다면, 포자가 바람이나 물로 옮겨질 수 있습니다. 하지만 일반적으로 건강한 소나무는 약간의 외부 포자에는 쉽게 감염되지 않으나, 스트레스를 받거나 제초제 피해가 있으면 감염 가능성이 높아집니다. 이외에도 제초제 살포 영향 가능성이 있는데요, 제초제가 바람에 실려 소나무 뿌리나 줄기에 접촉했을 경우, 식물 조직이 손상되면서 병원균에 감염되기 쉬운 상태가 됩니다. 특히 글리포세이트(Glyphosate) 계열 제초제는 비표적 식물에도 피해를 줄 수 있습니다.학문 / 생물·생명25.07.2110
- 마음에 쏙!100
- 우리 몸속에서 전해질은 어떤역할을 하나요?안녕하세요.질문주신 '전해질'은 체액에 녹아 전하를 띠는 물질로, 우리 몸의 수분 균형, 신경 및 근육 기능 조절, 산-염기 균형 유지 등 다양한 생리 기능에 필수적인 역할을 수행합니다. 특히 요즘처럼 더운 날씨가 계속되면 땀을 많이 흘리게 되기 때문에 전해질의 중요성이 커지는데요, 물만 마신다고 해서 수분 균형이 완전히 유지되는 건 아니기 때문입니다. 전해질은 쉽게 말해서, 우리 몸속의 전기를 띠는 미네랄 이온을 말하는데요, 대표적인 전해질로는 나트륨(Na⁺), 칼륨(K⁺), 칼슘(Ca²⁺), 마그네슘(Mg²⁺), 염화이온(Cl⁻) 등이 있습니다. 이와 같은 전해질들은 물에 녹아 이온 상태로 존재하며, 신체 기능을 조절하는 데 필수적인 역할을 합니다. 전해질은 체내에서 여러 중요한 역할을 수행하는데요, 신경이 자극을 전달하려면 나트륨과 칼륨의 균형이 필수이며, 전해질이 부족하면 근육 경련, 무기력, 어지럼증이 생길 수 있습니다. 또한 근육, 특히 심장 근육의 수축에 칼슘과 나트륨 등이 관여하는데요, 전해질 불균형은 심장 박동 이상이나 경련을 일으킬 수 있습니다. 마지막으로 전해질은 세포 안팎의 수분 농도 조절을 통해 탈수나 부종을 막는데요, 물만 마시고 전해질이 부족하면 저나트륨혈증(위험한 상태)이 발생할 수 있습니다. 특히나 더운 날씨에 전해질 보충이 중요한 이유는 땀에는 물 + 전해질이 함께 빠져나가는데, 물만 마시면 혈중 전해질 농도가 희석되어 오히려 균형이 무너지며, 전해질이 부족하면 탈수 증상 + 전해질 결핍 증상이 함께 나타날 수 있기 때문입니다.학문 / 생물·생명25.07.2000
- 모기는 어두운 곳에서 사람을 어떻게 찾나요?안녕하세요.네, 질문주신 것처럼 모기는 정말로 어두운 곳에서도 사람을 잘 찾아내는데요, 그 이유는 빛이 아니라 다른 감각을 사용하기 때문입니다. 우선 모기가 어두운 곳에서도 사람을 찾는 것은 이산화탄소(CO₂)를 감지하기 때문입니다. 사람이 숨을 쉴 때 내뱉는 이산화탄소를 모기는 아주 민감하게 감지하는데요, 10~50미터 거리에서도 감지할 수 있으며, 이산화탄소는 공기 중에 퍼지기 때문에, 모기가 방향을 따라가다 보면 사람에게 접근하게 됩니다. 또한 모기는 온도 감지 능력이 있어서, 주변보다 따뜻한 인간의 체온을 탐지할 수 있는데요, 특히 얼굴, 목, 손 같은 열이 많이 나는 부위를 잘 찾아냅니다. 게다가 사람의 피부에서 나는 젖산, 암모니아, 지방산 등 냄새 분자를 모기가 감지하는데, 개인마다 냄새가 달라서, 어떤 사람은 모기에 더 잘 물리는 이유라고 볼 수 있습니다.학문 / 생물·생명25.07.2000
- 왜 해파리는 뇌가 없는데도 자극에 반응할 수 있나요??안녕하세요.네, 질문주신 것처럼 해파리는 척추동물처럼 중앙집중적인 ‘뇌(brain)’를 가지고 있지는 않지만, 대신 ‘신경망(nerve net)’이라는 단순하지만 효과적인 신경계 구조를 가지고 있습니다. 해파리의 몸 전체에 퍼져 있는 산발적인 신경세포들이 서로 연결되어 그물망처럼 구성되어 있는데요, 이 신경망은 센서 역할을 하여 빛, 온도, 화학 물질, 접촉 등의 자극을 감지하며, 감지된 자극은 근육세포에 직접 전달되어 수축 운동이 일어나고, 이것이 해파리의 유영이나 반사적 회피 행동을 가능하게 합니다. 즉, 해파리는 뇌는 없지만 신경은 있기 때문에 자극에 반응할 수 있는 것입니다.학문 / 생물·생명25.07.2000