답변 내역

식물에게는 뇌나 의식이 없지만, 수억 년의 진화을 통해 프로그래밍된 생체 시스템으로 작동하게 됩니다.식물은 잎 속의 피토크롬 수용체로 밤의 길이가 길어지는 일조 시간 변화를 가장 먼저 감지하며 계절의 변화를 인지하게 됩니다.그래서 가을이 되면 성장 호르몬인 옥신은 줄고, 노화 호르몬인 에틸렌과 앱시스산이 증가합니다.그럼 노화 호르몬 영향으로 잎자루와 가지 사이에 떨기층이 생겨 수분과 영양 통로를 차단하고, 통로가 막히며 녹색 엽록소가 파괴되고, 남은 영양분은 줄기와 뿌리로 회수합니다.엽록소가 사라지며 노란색과 붉은색 색소가 드러나고, 영양 회수가 끝난 후 약해진 떨기층 세포벽이 분해되어 바람에 잎이 떨어져 나가는 것입니다.결과적으로 잎을 버림으로써 겨울철 증산 작용으로 인한 수분 손실과 결빙으로 인한 세포 파괴를 막는 것으로 식물이 판단하는 것이 아니라, 살아남은 유전적 자동 반응 시스템이 계절에 맞게 작동하는 것입니다.

식물이 화려한 색과 달콤한 향기를 내는 것은 곤충을 끌어들여 꽃가루를 옮기기 위한 나름의 번식 전략입니다.스스로 움직일 수 없는 식물에게 바람을 이용한 수분은 성공 확률이 낮고 꽃가루 낭비가 매우 큽니다. 반면 벌이나 나비 같은 곤충을 매개로 이용하면 정확하게 꽃가루를 전달할 수 있죠.그래서 꽃잎의 노란색이나 빨간색 등 예쁜 색상은 곤충의 시각을 자극하는 광고판 역할을 하며, 벌의 눈에만 보이는 자외선 무늬는 비행기 유도등처럼 꿀샘의 위치를 정확히 안내합니다.또 바람을 타고 퍼지는 향기는 시야가 가려진 숲이나 밤에 곤충을 끌어모으는 강한 화학 신호로 꽃을 찾아온 곤충에게 식물은 고칼로리 당분인 꿀과 단백질이 풍부한 꽃가루를 내어주고 수분을 매개하는 것입니다.즉, 식물은 효율적인 수분을 얻고 곤충은 생존에 필요한 영양소를 얻는 완벽한 공생 관계가 형성된 것입니다.

다윈의 진화론은 현대 유전학과 분자생물학을 만나 핵심 메커니즘이 보완되고 확장되었습니다.무엇보다 먼저 유전 방식이 명확해졌습니다.즉, 섞이면 옅어지는 혼합 유전 모순을 극복하고, DNA라는 입자 단위로 정보가 전달됨을 확인되었죠.또한 개체 간 차이가 왜 생기는지 설명하지 못했던 한계를 넘어 DNA 돌연변이와 유전자 재조합을 원인으로 밝혔습니다.그리고 진화의 대상을 눈에 보이는 개체에서 집단 내 유전자 빈도의 변화로 재정의했으며, 자연선택 외에도 우연히 유전자 비율이 변하는 유전적 방황과 유전자 흐름의 중요성을 입증했습니다.또한 진화의 속도와 발생 과정에도 변화가 있습니다.완만한 점진적 진화뿐만 아니라, 정체기와 급격한 변화가 교차하는 단속평형설이 추가되었고, Hox 유전자 등 조절 유전자의 스위치 작동으로 형태적 급변이 일어날 수 있음을 진화발생생물학으로 설명하기도 합니다.특히 후성유전학을 통해 DNA 서열 변화 없이도 환경에 의해 유전자 발현이 조절되어 전달될 수 있다는 것도 확인되었죠.결과적으로 현대 진화론은 다윈의 자연선택에 DNA 분석과 수학적 집단 유전학을 결합하여 유전 메커니즘으로 완성되어가는 중입니다.

입에서 나오는 공기 자체는 눈에 보이지 않는 투명한 수증기입니다.그럼에도 하얀 김이 생기는 이유는 체온으로 데워진 습한 공기가 차가운 바깥공기와 만나 급격히 식기 때문입니다.온도가 떨어지면서 이슬점 아래로 내려가고, 이때 공기 중 수증기가 순식간에 아주 미세한 액체 물방울로 변하는 응결 현상이 일어납니다. 이렇게 형성된 미세 물방울에 빛이 부딪히면 산란이 발생합니다.그 결과 우리 눈에는 구름이나 안개처럼 하얀색으로 보이게 되는 것입니다.즉, 입김은 가스가 하얗게 빛나는 것이 아니라 입에서 나온 수증기가 순간적으로 만든 작은 안개 방울입니다.

식물이 햇빛 쪽으로 휘어 자라는 현상을 굴광성이라 하는데, 이 현상은 포토트로핀 단백질과 성장 호르몬 아옥신으로 인한 것입니다.줄기 끝에 있는 포토트로핀 수용체가 들어오는 빛의 방향과 세기를 감지하고, 신호를 받은 식물은 성장 호르몬인 아옥신을 빛의 반대편, 즉 그늘진 쪽으로 이동시킵니다.아옥신이 집중된 그늘진 쪽의 세포들이 빛을 받는 쪽보다 훨씬 빠르게 자라게 되는데, 양쪽의 성장 속도 차이로 인해 줄기 전체가 자연스럽게 빛이 오는 방향으로 휘어지게 되는 것입니다.

해안가에서 해조류나 미세조류가 폭발적으로 증가하는 현상은 연안 생태계의 균형을 깨트리는 대표적인 부영양화 현상입니다.해조류가 대량 증식하면 수면을 덮어 바닷속으로 들어가는 햇빛을 차단하고, 이로 인해 깊은 곳의 식물과 잘피가 광합성을 하지 못하고 죽게 됩니다.게다가 햇빛 차단은 해조류를 산란장이나 서식지로 쓰던 어린 물고기의 생존도 위협합니다.수온 상승과 영양염류 유입은 해조류의 대사 활동과 세포 분열을 크게 촉진합니다.특히 질소와 인 같은 영양분이 바다로 대량 유입되면 급격한 부영양화가 일어나고, 해조류가 밤에 호흡을 하면서 바닷물 속 산소를 크게 소비하게 됩니다.게다가 사멸한 해조류가 가라앉아 미생물에 의해 분해될 때도 많은 산소가 쓰입니다.그 결과 산소가 거의 없는 빈산소 수괴가 바닷속에 형성됩니다.결국 이동하기 힘든 굴, 전복, 조개 등 정착성 어패류는 집단 폐사를 피하기 어렵고, 부패 과정에서 황화수소가 발생해 악취가 나고 해양 생물 독소 피해도 커지게 됩니다.

야간 고온은 밤 동안 생물이 체력을 회복하고 에너지를 비축하는 생체 기전을 심각하게 교란하게 됩니다.식물은 밤 기온이 높으면 호흡량이 급증해 낮 동안 만든 유기물을 과도하게 소비하며, 과실과 생장에 쓸 에너지가 바닥납니다.게다가 야간 저온 자극을 받지 못해 개화 시기가 교란되거나 화분의 생식력이 떨어져 수분 성공률이 급감하고, 개화 시기와 야행성 화분 매개 곤충의 활동 시기가 어긋나면서 먹이사슬 전체의 번식 성공률이 하락합니다.또 변온동물은 밤에도 대사율이 높아져 휴식하지 못하고, 항온동물 역시 체온 조절을 위해 계속되는 에너지 소비와 수면 장애를 겪습니다.그리고 위험 평가 방식이라면 먼저 일교차 DTR가 있습니다. 최고기온과 최저기온의 차이가 줄어드는 폭을 측정해 생물의 열 회복 시간이 얼마나 사라졌는지 평가하는 것이죠. 또 순일차생산성 NPP라는 것이 있는데, 낮의 광합성량에서 밤의 호흡량을 뺀 NPP를 측정해, 야간 호흡 과다로 생태계가 탄소 배출원으로 바뀌는 지점을 탐지하는 것입니다.

말씀처럼 산 정상 인근에 생육하는 고산 및 아고산대 식물은 지구온난화와 기후변화에 가장 취약한 생물군 중 하나입니다. 왜냐하면 평지나 저지대 저지대 식물과 달리, 환경 변화로 생존을 위해 이동하거나 적응할 수 있는 공간적, 물리적 한계에 빠르게 부딪히기 때문입니다.즉, 기온이 높아지면 더 높이 이동해야 하지만, 정상부의 좁은 면적 때문에 서식지가 줄어들어 더 이상 올라갈 곳이 없는 한계에 다다르면 최종적으로는 멸종 위기에 처하게 되는 것입니다.또한 아래에서 올라오는 경쟁력 높은 저지대 식물과의 자원 싸움에서 밀려나기 쉽습니다.또 고산 지대는 토양층이 매우 얇고 영양분이 적어 식물이 새로 뿌리내리기 어려운 환경적 제약도 클 뿐만 아니라 추위에 특화된 유전적 구조 탓에 기온 상승과 불규칙한 서리 등 급변하는 기후 변화에 적응하는 속도도 느립니다.이미 한라산과 지리산의 구상나무 등 고산 침엽수가 말라 죽는 집단 폐사가 보고되고 있고 수목선이 점차 상승하며 기존 고산 초지를 침범하고, 개화 시기와 매개 곤충의 활동 시기가 어긋나는 생태계 불균형 징후도 뚜렷해지고 있는 상황입니다.

두족류의 피부에는 최상단의 색소포, 중간의 홍채세포, 최하단의 백색세포라는 3개 층이 존재합니다.그리고 최상단 색소포 주머니 둘레에는 미세한 방사상 근육들이 사방으로 연결되어 있습니다.호르몬을 통한 화학적 반응을 쓰는 카멜레온과 달리, 두족류는 신경 신호를 이용하는데, 뇌가 전기 신호를 보내면 색소포 주머니 주변 근육이 즉시 수축하면서 색소 주머니가 크게 넓어집니다. 반대로 신경 신호가 꺼져 근육이 이완되면 주머니가 작은 점 형태로 축소되어 색이 숨겨집니다.이 과정이 0.2초 이내에 일어날 정도로 빠르게 작동하죠.뇌는 수백만 개의 색소포를 모니터의 픽셀처럼 개별적으로 제어해 무늬를 만듭니다.그 중 홍채세포와 백색세포는 주변 빛을 반사하고 산란시켜 금속성 펄이나 밝은 바탕색을 만들고, 피부 밑 돌기 근육을 수축시켜 매끄러운 피부를 바위나 산호 같은 거친 질감으로 물리적으로 변형시키는 것입니다.이처럼 뇌, 광학 세포, 근육이 직통 신경망으로 결합되어 순식간에 입체적인 완벽 위장이 가능한 것입니다.

상황에 따라 다르기는 하지만, 특정 나무 종의 급감은 생태계 내 기능적 역할의 공백을 만들어 숲의 대사 기능을 마비시킬 수 있습니다.즉, 다양한 종이 존재할 때 작동하는 기능적 안전망, 즉 보험 효과가 사라져 외부 충격에 매우 취약해지는 것이죠.그래서 기주 식물이 단순해지면 병해충의 이동을 막아주는 희석 효과가 사라져 대규모 병해충 확산으로 이어집니다.또한 가뭄이나 고온 등 기후 변화에 견디는 종별 저항력 차이가 사라져 숲 전체가 한꺼번에 사멸할 위험이 커지고, 심근성/천근성 뿌리의 자원 분할까지 깨지면서 토양 침식 방지 및 지표면 고정 능력까지 떨어집니다.게다가 나무 종마다 다른 수분 증발산량 밸런스가 무너져 숲 내부의 습도 및 온도 등 미기후 조절 능력도 떨어집니다.상황에 따라서는 이보다 훨씬 복잡하게 균근균 체계까지 파괴되는 등 토양 생태계의 붕괴로 이어지는 경우도 있습니다.산림의 회복력은 다양한 종이 서로 다른 방식으로 자원을 쓰며 그물망처럼 얽혀 있는 복잡성에서 나옵니다. 하지만, 특정 나무 종의 급감은 이 그물망의 핵심 실타래가 끊어지는 것으로 숲이 가뭄과 병해충 및 기후변화와 같은 외부 충격을 흡수하지 못하고 한순간에 무너지게 만듭니다.결과적으로 상황에 따라서는 숲이 스스로 상처를 치유하는 생태계 회복력을 잃고 황폐지로 퇴화하는 시작점이 될 수 있습니다.