안녕하세요. 김지호 전문가입니다.
생물·생명
Q. 박쥐는 알을 낳지 않고 새끼를 낳는 포유류라던데 모든 박쥐가 전부 새끼를 낳나요?
네 맞습니다. 박쥐는 인간과 동일한 포유류로서 기본적으로 새끼를 낳는 특징을 가지지만, 그 안에도 여러 종과 생태적 특성이 다양하기 때문에 번식 방식에도 약간의 차이가 있습니다.우선 박쥐는 모든 종이 포유류이기 때문에 알을 낳지 않고 새끼를 낳는 난태생의 특징을 지니는데요, 이때 대부분의 박쥐는 단태생으로 한 번에 1마리의 새끼를 낳습니다. 흡혈박쥐의 기본적인 번식 방식 역시 일반적인 박쥐와 동일한데요, 다만 새끼의 성장은 빠른 편이 아니며 어미는 흡혈로 얻은 단백질과 수분을 새끼에게 제공하여 양육합니다.즉 박쥐의 종류에 따라서 양육 방식에는 차이가 있을 수 있으나, 박쥐는 모두 포유류에 해당하기 때문에 새끼를 낳습니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 날파리는 왜 자꾸 제 주위에 멤도는걸까요
날파리는 발효 냄새, 음식물 부패 냄새, 체취 등에 민감한데요 우선 쓰레기통이나 음식물 쓰레기에서 발생하는 알코올, 아세트산, 유기산 등을 탐지하여 접근합니다. 또한 사람은 체취, 땀, 호흡에서 이산화탄소를 방출하는데, 날파리는 이를 감지하고 먹이 또는 산란 장소로 오인합니다. 또한 사람은 날파리가 좋아하는 따뜻하고 습한 환경을 제공하는데요 체표면의 수분과 땀, 그리고 숨에서 나오는 수증기는 날파리를 유인하는 요소가 됩니다. 즉, 날파리가 인간 주변을 맴도는 것은 먹이와 산란 장소를 찾는 행동이 체취, CO₂, 습도와 결합된 결과입니다.이때 날파리가 특정 사람에게 더 몰리는 것 같기도 하는데요, 날파리는 사실 사람 개개인 차이를 크게 구분하지는 못하지만, 체취, 땀 성분, 이산화탄소 방출량 등 미세한 차이를 감지합니다. 따라서 활동이 많거나 땀을 많이 흘리는 사람, 음식물을 손에 들고 있는 사람 주변에 집중될 수 있습니다. 또한, 날파리의 시각적·화학적 탐지 범위가 제한적이어서 눈앞에서 자주 보이게 느껴지는 것입니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 농업 해충 방제 측면에서 잠자리가 가지는 이점은 무엇일까요?
잠자리는 농업에서 직접적인 천적 역할을 통해 해충 방제에 기여할 수 있는 곤충 중 하나인데요, 우선 잠자리와 그 유충 모두 육식성에 해당합니다. 수중에서 서식하는 잠자리 유충의 경우 물속에서 다양한 곤충 유충과 작은 무척추동물을 잡아먹으며 논이나 수로 주변에서 모기, 날벌레, 작은 해충 유충을 감소시키는 효과가 있습니다. 또한 성충의 경우에는 날아다니며 공중 곤충, 특히 날개가 있는 해충류를 포식하기 때문에 이를 통해 농작물 주변에서 활동하면 해충 개체 수를 자연적으로 조절할 수 있습니다.농업 해충 방제 측면에서 잠자리가 가지는 이점은 잠자리는 자연 포식자이므로 농약 사용량을 줄이는 데 도움이 되며 이는 환경 오염 감소, 토양과 수질 보호, 천적 균형 유지로 이어질 수 있다는 점입니다. 또한 잠자리는 특정 해충만 포식하는 것이 아니라, 다양한 작은 곤충을 먹기 때문에 농작물 주변 해충 개체 수를 균형 있게 조절할 수 있습니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 잠자리의 유충 호흡 방식은 수생 생물 연구에 어떤 단서를 줄 수 있을까요?
잠자리 유충은 수생 생물 중에서도 독특한 호흡 방식을 가지고 있어, 수중 생물의 진화, 생리, 생태 연구에 여러 단서를 줄 수 있습니다. 우선 대부분의 곤충과 마찬가지로 기관지를 통해 산소를 흡수하며, 잠자리 유충은 항문 부위에 발달한 직장 아가미를 이용하여 산소를 흡수하고, 물을 내보내면서 추진력도 얻습니다. 즉, 어류와 달리 아가미가 아닌 기관지를 이용하면서, 물속에서도 충분한 산소 공급을 받을 수 있는 구조를 가지고 있으며, 호흡과 이동을 동시에 수행할 수 있습니다. 게다가 잠자리는 수질의 지표 종으로도 활용될 수 있는데요, 잠자리 유충은 산소 농도, 수온, 오염물질에 민감하기 때문에 유충 개체수와 성장 상태를 통해 강이나 호수 수질 평가가 가능합니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 잠자리 유충이 물속에서 포식자로 살아가는 것은 생태계에서 어떤 의미가 있을까요?
네, 잠자리 유충은 물속에서 포식자로 존재하는 것은 단순히 먹이를 먹는 행위를 넘어서 생태계 내 에너지 흐름과 균형 유지에 중요한데요, 잠자리 유충은 육식성 수생 무척추동물이기 때문에 작은 곤충, 물벼룩, 애벌레 등을 섭취하며 먹이망 상에서 중간-상위 포식자 역할을 합니다. 즉, 1차 소비자(초식성 작은 생물) → 잠자리 유충 → 2차 소비자(큰 어류 등)의 연결고리 중간에 위치합니다.즉, 이와 같은 생태적 지위를 가진 잠자리 유충은 수생 곤충과 작은 무척추동물 개체 수를 조절할 수 있는데요, 개체 수가 지나치게 늘어나면 식물성 플랑크톤이나 수초를 과도하게 소비할 수 있는데, 이를 조절함으로써 수중 생태계 안정에 기여합니다. 또한 동시에, 잠자리 유충은 어류나 두꺼비 같은 상위 포식자의 먹이로도 작용하기 때문에 결과적으로 먹이망 안정과 생물 다양성 유지에 기여합니다. 감사합니다.
화학
Q. 보어의 원자모형이 가진 한계는 무엇인가요?
보어의 원자모형은 화학과 물리학에서 매우 중요한 역할을 했지만, 현대 양자역학의 관점에서는 한계가 분명이 존재합니다. 우선 보어는 전자는 원자핵 주위를 원형 궤도로 도는 입자이며, 전자는 특정한 정해진 에너지 준위만 가지며, 에너지가 바뀔 때는 양자화된 에너지 흡수 또는 방출이 일어나고, 안정한 궤도에서는 방사선을 방출하지 않는다는 가정을 했으며, 그가 설정한 가설을 토대로 보어의 원자 모형은 특히 수소 원자의 스펙트럼 선을 정확히 설명했습니다. 하지만 보어 모형은 수소처럼 하나의 전자만 있는 원자에는 어느 정도 적용 가능하지만, 더 복잡한 경우나 현대 실험 결과와 맞지 않는 부분이 많습니다. 즉, 보어 모형은 수소 원자(H)에 대해서만 정확히 에너지 준위를 계산할 수 있지만 헬륨, 탄소, 산소 등 전자 여러 개를 가진 원자에는 전자 간 상호작용을 고려하지 못해 정확한 스펙트럼 계산 불가합니다. 또한 현대에 와서 알려진 것처, 즉 드브로이의 파동-입자 이중성과 슈뢰딩거 방정식으로 밝혀진 것처럼, 전자는 파동함수로 존재하며 위치가 정확히 정의되지 않습니다. 감사합니다.
화학
Q. 한번 꽃을 피운 흙은, 다시 재사용이 어려운건가요?
꽃이나 식물이 성장하고 꽃을 피우는 동안 질소(N), 인(P), 칼륨(K) 등 주요 무기질을 흙에서 흡수하는데요, 특히 꽃을 많이 피우는 식물일수록 질소와 칼륨이 많이 소모됩되며 따라서 기존 흙에는 필수 영양소가 부족한 상태가 됩니다.하지만 그렇다고 해서 꽃을 피웠던 흙을 다시 재사용할 수 없는 것은 아닙니다. 흙을 재사용할 것이라면 우선 뿌리 잔사를 제거하고 질소와 인을 함유한 비료를 뿌려주시면 됩니다. 또한 모래나 펄라이트, 버미큘라이트 추가하여 통기성을 개선해주는 것도 좋습니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 해양 생태계에서 산호초의 붕괴가 어류 개체군에 나타나는 변화는?
산호초는 해양 생태계의 구조와 기능에 매우 중요한 역할을 수행하는데요, 산호의 복잡한 구조는 소형 어류와 무척추동물이 숨거나 번식할 수 있는 공간을 제공합니다. 또한 산호 위에 서식하는 작은 동물과 플랑크톤은 어류의 먹이로 작용하며, 산호초는 다양한 어류 종이 공존할 수 있는 서식 환경을 만들어, 생태계 안정성을 높입니다. 하지만 이러한 산호가 죽거나 부서지면 어류가 숨을 공간이 줄어드는데요, 결과적으로 소형 어류와 새끼 어류 개체 수 감소하면서 포식에 취약해집니다. 또한 산호에 의존하던 무척추동물과 플랑크톤이 감소하면서 이로 인하여 산호초 특화 어류들의 먹이 부족 현상이 발생할 수 있습니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 독버섯을 먹어도 중독되지 않는 동물이 있나요?
네, 지구생태계에는 사람에게 독이 되는 버섯을 먹고도 아무 문제가 없는 동물이 존재합니다. 이는 주로 진화적으로 독소에 내성을 가진 동물이거나 소화 기관과 해독 효소가 특별히 발달한 동물이라고 볼 수 있는데요, 버섯의 독소는 대부분 화학적 방어 물질로, 포식자로부터 자신을 보호하기 위해 생성됩니다. 그러나 일부 동물은 진화 과정에서 특정 독소를 해독할 수 있는 효소를 가지게 되었거나, 독소를 흡수하지 않고 그대로 배설하거나, 독소를 무해한 형태로 변환하여 체내에 축적하지 않습니다. 대표적인 동물의 예시로는 설치류가 있는데요, 일부 쥐나 다람쥐는 아마니타 계열 독버섯의 알파-아마톡신에 대한 내성을 어느 정도 갖는다는 연구가 있습니다. 하지만 사람의 경우에는 간에서의 해독 작용의 한계로 인해 독버섯을 해독하지 못합니다. 감사합니다.
생물·생명
Q. 과연 인간이 지속적으로 거주및 생활할 수 있는 최고 온도는 어디까지일까요
인간은 체온 약 37℃를 유지해야 생존이 가능한데요, 이는 생체 내에 존재하는 다양한 효소들이 37도 부근의 온도에서 활성이 가장 좋기 때문입니다. 체온을 일정하게 유지하기 위해 땀 배출, 혈관 확장, 열 복사 등의 체온 조절 기전을 사용해야 하는데요, 그러나 환경 온도가 너무 높고 습도가 높으면 땀이 증발하지 못해 체열을 방출할 수 없게 됩니다.생리학자들은 습구온도를 인간 생존 한계로 평가하는데요, 이는 온도와 습도를 함께 고려한 체감 온도 개념입니다. 약 35℃ 습구온도 이상에서는, 아무리 물을 마시고 그늘에 있어도 인간은 장시간 생존 불가라고 알려져 있는데요, 이는 땀이 증발하지 못하고 체내 열이 축적되어 체온이 위험 수준으로 상승하기 때문입니다. 하지만 건조한 사막에서는 기온이 50℃ 이상이더라도 습도가 낮으면 땀 증발이 가능해 상대적으로 견딜 수 있습니다. 감사합니다.