안녕하세요. 황정웅 전문가입니다.
Q. 화석은 어떻게 만들어지는 것일까요?
안녕하세요.화석은 고생물의 유해나 흔적이 여러 형태로 남아있는 것을 말합니다.생물체나 생물체의 유해가 퇴적물에 묻히고, 유해는 썩고 비교적 단단한 부분이 남게됩니다.뼈나 껍데기같은 단단한 부분도 시간이지나면서 삭게 되는데 이 공간에 광물이 스며들면서 뼈의 모양대로 굳어 형태를 유지합니다.주물틀에 액체 금속을 넣어서 형태를 뜨는 방식과 비슷합니다.발자국이나 피부 무늬같이 눌려서 생긴 흔적이 화석으로 남기도 합니다.화석이 되기 위해선 생물체에게 비교적 단단한 부분이 있어야하고, 유해가 모두 썩기전에 빠르게 묻혀 보존되고, 뼈가 광물화 되어야합니다.그리고 지각변동을 받지 않아 보존되어야 발견됩니다.이 외에 호박내부에서 보존된 곤충이 그대로 화석이되거나, 극지방 근처에서 저온이 유지되어 유해가 그대로 보존되는 특수한 경우도 있습니다.
Q. 높이가 높은 나무는 뿌리에서 나무꼭대기까지 어떻게 수분을 끌어올리나요?
안녕하세요.키가 큰 나무들은 다양한 힘을 활용해서 물을 꼭대기까지 끌어올립니다.나뭇잎의 증산작용으로 인해 물관의 압력이 낮아지고 물이 위쪽으로 끌려 올라갑니다.하지만 대기압의 한계 때문에 이런 끌어당기는 압력은 10m정도까지만 물을 올리수 있습니다.그래서 다른 힘이 필요한데,뿌리에서 물을 계속 흡수하여 물을 위로 밀어올리는 뿌리압을 사용하고,아주 가는 물관의 형태로 모세관 현상을 유도합니다.하지만 이 힘들도 100m가 넘는 나무가 물을 끌어올리는 것을 설명할 수 없습니다.나무의 높은 곳까지 물을 올릴 수 있는 힘은 물분자간의 인력입니다.물분자는 수소결합이라고 불리는 비교적 강한 인력을 가지는데요.위로 끌려올라간 물분자가 밖으로 나가면서 뒤의 물분자를 끌어당기고, 뒤의 물분자가 그 뒤의 물분자를 끌어올리면서 뒤로 계속 반복되어 최종적으로 음압이 발생합니다.그래서 1기압의 조건에서도 더 높게 물을 끌어올릴 수 있습니다.
Q. 곤충 중에 완전 변태가 아닌 불완전 변태를 하는 곤충은 무엇있나요?
안녕하세요.번데기과정 없이 애벌레 단계부터 계속 허물을 벗으며 성충이되는 과정을 불완전변태라고 하는데요.사실 번데기를 거치는 완전변태를 하는 곤충의 종이 비교적 소수이고완전변태를 하는 곤충을 제외하면 모든 절지동물은 불완전변태를 합니다.대표적으로는 노린재, 매미, 메뚜기, 잠자리, 바퀴벌레,사마귀 등이 있습니다.이런 곤충들의 초기 모습은 성체와 비슷합니다.
Q. 뇌가 없는 동물의 경우도 잠을 자나요?
안녕하세요.뇌가 없는 동물중 하나인 히드라가 사람과 유사한 수면행동을 보이는 것이 관촬되었습니다. 어두울 때 히드라의 움직임이 적어졌고수면을 하면서 세포성장이 촉진되고, 수면을 방해하면 나중에 수면을 보충하였습니다.이 연구로 뇌와 중추신경계가 없어도 수면을 하며 진화 과정에서 뇌 발달 전부터 다양한 수면기작이 있었음을 알게되었습니다.
Q. 사람이 공기로 숨을 쉬는 이유가뭘까요?
안녕하세요.많은 생물들이 공기중 산소를 이용하여 호흡합니다.산소는 원소의 특성상 전자를 잘 받아들이는 원소이며 세포호흡 에서 산소가 전자를 받아야 회로가 지속적으로 진행되어 계속 에너지를 생산할 수 있습니다.진화적인 관점에서는, 옛날에는 대기에 산소가 거의 없었는데 광합성하는 박테리아가 생겨나면서 지구상에 산소가 대량발생했습니다.기존 생물들은 산소 대신 황, 질산염, 황산염 등을 사용하여 무산소 호흡을 하였습니다.이런 생물들에게 고농도의 산소는 독이 되었는데,이중 살아남은 개체들은 산소에 적응하였고, 진화과정을 거쳐 강력한 산화제인 산소를 호흡에 사용하여 더 많은 에너지를 얻는 세포호흡이 주류가 되었습니다.원소의 특성상수소는 전자를 받기보다 내어주는 힘이 강해서 회로에서 산소의 역할을 대체할 수 없습니다.질소 분자도 반응성이 낮아서 산소분자의 역할을 하기에는 무리가 있습니다.