겨울철에 입김을 호 불면 허연 김이 모락모락 피어오르는데, 입에서 나온 뜨거운 공기 자체가 하얀색인 걸까요
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.
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지구상에 존재하는 수많은 식물들은 어떻게 햇빛이 잘 드는 방향을 정확하게 알고 몸을 휘어가며 자랄 수 있을까요
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.
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해안에 해조류가 지나치게 번성하면 주변 생태계에 어떤 변화가 생길까요?
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.
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밤에도 기온이 충분히 내려가지 않는 현상이 생물의 계절 활동을 어떻게 교란할까요?
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.
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산 정상의 식물이 낮은 지역보다 기후변화에 취약해질 수 있는 이유는 무엇일까요?
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.
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바다에 사는 오징어나 문어 같은 두족류 동물들은 어떻게 주변 배경에 맞춰 몸의 색깔과 무늬를 몇 초 만에 바꿀 수 있을까요
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.
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산림에서 특정 나무 종만 급격히 줄어들면 숲 전체의 회복력이 약해질 수 있는 이유는 무엇일까요?
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.
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가을에 바람불 때 환삼덩굴의 뿌리를 뒤집으면 말라서 죽을 수도 있나요?
참매님 말씀대로 환삼덩굴의 뿌리를 뒤집어 놓으면 바람에 말라 죽습니다.다 자란 개체라도 뿌리가 흙과 분리되어 가을의 건조한 바람과 햇빛에 노출되면 수분을 잃고 결국 고사하게 됩니다.다만 환삼덩굴은 한해살이풀로, 가을이 되면 이미 씨앗이 무르익은 상태입니다.그래서 이 시기에 뿌리를 뒤집거나 줄기를 강하게 흔들면 씨앗이 떨어져 다음 해 봄에 다시 대량으로 발아하게 됩니다.그러니 가을 제거 작업을 하신다면 씨앗이 퍼지지 않도록 상부 줄기와 씨앗을 먼저 잘라 폐기한 뒤 뿌리를 캐내는 것이 좋습니다. 또 캐낸 뿌리는 흙을 털어내고 바람이 잘 통하는 곳에 두면 잘 마릅니다.혹시나 줄기의 날카로운 가시에 베이지 않도록 두꺼운 장갑과 긴소매 옷을 입으시는 것도 잊으시면 안됩니다.
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식후에도 배고픔을 느끼는이유는무엇인가여??
저녁을 먹은 직후 분비되는 식욕 조절 호르몬 렙틴이 뇌에 도달하기까지는 약 15~20분의 시차가 발생합니다.또한 정제 탄수화물 위주의 식사를 했을 경우 혈당이 급격히 올랐다 떨어지는 혈당 스파이크가 일어나 뇌가 가짜 허기를 느낄 수 있습니다.그리고 드신 음식의 부피가 작아 위장 벽의 신전 수용체가 충분히 자극되지 않으면 식후 배고픔의 원인이 될 수 있습니다.만일 식후에도 배고픔을 느끼신다면 혈당을 극적으로 올리지 않으면서 위장에 부담이 적은 음식을 선택해야 합니다.대표적으로 수분이 풍부해 위를 채워주는 오이, 당근 등의 채소 스틱이고, 단백질이 풍부해 식욕 호르몬을 억제하는 삶은 계란이나 무설탕 그리크 요거트도 좋은 대안일 수 있습니다.
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상어가 서식하는 환경은 보통 어떤 조건들이 맞아야 되나요?
상어도 다른 난류성 어류들처럼 수온 15~20도 이상의 따뜻한 수온과 풍부한 먹이, 난류의 이동, 적절한 지형 등이 필요합니다.원래 우리나라 해역에는 까치상어 등 40여 종의 중소형 상어가 오래전부터 살고 있었습니다.즉, 과거에도 서식했지만 가오리님께서 서식하지 않았다고 생각하실 정도로 출현 빈도가 적었을 뿐입니다.하지만, 최근 지구온난화로 한반도 근해 수온이 세계 평균보다 빠르게 상승하며 바다가 아열대화되고 있고, 수온이 높아짐에 따라 난류성 어종이 동해와 남해 연안으로 대량 이동했습니다.그리고 이 먹잇감들을 쫓아 과거 남쪽에 머물던 백상아리나 청상아리 같은 대형 난류성 상어도 함께 북상했습니다.즉, 부산이나 삼척 등 동해안과 남해안 연안까지 대형 상어가 접근하기 좋은 환경 조건이 새로 갖춰진 것입니다.따라서 최근 부산 등에서 목격되는 대형 상어는 해수온 상승과 생태계 변화가 만든 결과인 셈입니다.
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