Doctor of Public Health 전상훈입니다
Q. 사막의 선인장은 어떻게 물이 없는 사막에서 생존을 할 수 있는건가요?
안녕하세요. 선인장은 두꺼운 줄기를 가지고 있으며, 이 줄기는 물을 저장하는 기능을 합니다. 이 물 저장 조직은 건조기간 동안 선인장이 생존할 수 있는 충분한 수분을 제공합니다. 선인장의 줄기는 또한 둥글고 두꺼운 형태를 가지고 있어 표면적을 최소화함으로써 증발을 감소시키는 역할도 합니다. 또한, 선인장의 표피는 왁스 층으로 덮여 있어 물의 증발을 막아주는 역할을 합니다. 이 왁스층은 물 분자가 쉽게 증발하는 것을 억제하여 수분 손실을 최소화합니다. 또한, 선인장의 가시는 식물체를 동물로부터 보호할 뿐만 아니라, 작은 그늘을 만들어 줌으로써 줄기의 표면 온도를 낮추고 물의 증발을 더욱 줄여줍니다. 선인장의 뿌리는 표면 가까이에 넓게 퍼져 있으며, 이는 비가 올 때 표면에서 빠르게 흘러내리는 물을 효과적으로 흡수할 수 있도록 합니다. 이러한 뿌리 시스템은 짧은 비 후에도 최대한의 물을 수집하고 저장하는 데 매우 효율적입니다.
Q. 모든 고체는 탄성이 있다고 하는데 쇠, 돌,다이아몬드의 탄성력은 강한건가요? 약한건가요?
안녕하세요. 단단한 고체들의 탄성력에 관한 논의는 그들의 구조적 강도와 물질의 본질적 특성을 이해하는 데 중요합니다. 쇠(강철), 돌, 다이아몬드, 뼈와 같은 물질들은 모두 높은 탄성 모듈러스(Elastic Modulus)를 가지고 있어, 적용된 힘을 제거했을 때 원래의 형태로 돌아가려는 능력이 매우 뛰어납니다. 이는 해당 물질들이 일정한 변형력을 견딜 수 있음을 의미하며, 이를 '탄성력이 강하다'고 표현합니다. 강철은 매우 높은 탄성 한계를 가지고 있으며, 큰 변형에도 불구하고 원래 형태로 복귀할 수 있는 능력이 우수합니다. 이는 고유의 결정 구조와 금속간 결합의 강도 덕분에 가능한 성질입니다. 돌은 주로 규산염 미네랄로 구성되어 있으며, 이들의 결정 구조는 높은 압축 강도를 가지고 있지만, 인장 강도는 상대적으로 낮을 수 있습니다. 이는 돌이 압력을 잘 견디지만, 쉽게 깨질 수 있다는 것을 의미합니다. 다이아몬드는 탄소 원자들이 강한 공유 결합으로 이루어진 결정 구조를 가지고 있어, 지구상에서 가장 높은 탄성 모듈러스 값을 가진 자연 물질 중 하나입니다. 이러한 특성은 다이아몬드가 매우 큰 압력 하에서도 그 형태를 유지할 수 있게 합니다.
Q. 말똥가리가 산이나 시골 근처의 도시에 날이간다면 비둘기도 잡을 수 있을까요?
안녕하세요. 말똥가리는 작은 맹금류로 주로 작은 포유류나 새, 곤충 등을 사냥하여 먹습니다. 이들은 높은 기동성과 빠른 속도를 활용하여 먹이를 포착하고, 넓은 시야를 제공하는 개방된 공간에서 사냥하는 것을 선호합니다. 도시 환경에서도 말똥가리가 비둘기를 포함한 다양한 도시 야생동물을 사냥할 수 있는 능력은 충분히 있습니다. 도시의 폐건물이나 녹지 같은 공간은 말똥가리 같은 새들에게 사냥하기에 적절한 환경을 제공할 수 있습니다. 특히 도시에서 비둘기는 일반적으로 사람들이 많이 다니는 곳에서도 자주 발견되며, 경계심이 상대적으로 낮아 말똥가리에게 쉬운 먹이가 될 수 있습니다. 또한, 도시 내에서도 비둘기의 수가 많기 때문에, 말똥가리가 이들을 포착하고 사냥하는 일은 자연스러운 현상입니다.
Q. 은행나무는 단풍이 노란색이고, 단풍나무는 붉은색인데 왜 이렇게 다른가요?
안녕하세요. 은행나무의 노란 단풍은 주로 카로티노이드(carotenoids) 색소에 의해 나타납니다. 카로티노이드는 클로로필(엽록소)이 사라지기 시작하면서 더욱 뚜렷하게 드러나는데, 클로로필은 광합성을 도와 식물이 에너지를 생산하는 데 중요한 역할을 하지만, 가을철이 되면 생산이 줄어들고 점차 분해됩니다. 이때 남아 있는 카로티노이드가 은행나무 잎에 노란색을 나타내게 합니다. 단풍나무에서 보이는 붉은색은 안토시아닌(anthocyanins) 색소 덕분입니다. 안토시아닌은 주로 낮은 온도에서 생산되며, 밝은 빛이 많이 내리쬐는 상황에서도 증가하는 경향이 있습니다. 이 색소는 UV 방사선으로부터 나무를 보호하고, 추운 환경에서 세포가 얼어붙는 것을 방지하는 기능을 합니다. 또한, 안토시아닌은 식물이 포도당을 저장하고 다른 화학 반응을 조절하는 데 도움을 주어, 겨울 동안 생존할 수 있도록 준비합니다.
Q. 태양볕이 뜨거운 사막과 흐린 우기가 많은 밀림의 생물들의 면역력의 차이가 있을까요?
안녕하세요. 생태계 내에서 다양한 환경 조건 하에 존재하는 생물들의 면역 시스템은 해당 환경에 특화된 독특한 적응 메커니즘을 발달시킵니다. 특히, 강렬한 태양광이 존재하는 사막 지역과 비가 자주 오며 흐린 밀림 지역의 생물들 사이에서 면역력의 차이는 생태적 요인과 밀접한 관계를 가집니다. 자외선(UV) 노출은 비타민 D의 합성을 촉진하며, 이는 면역 시스템의 중요한 조절자로 작용합니다. 사막 지역의 생물들은 지속적인 자외선 노출을 통해 비타민 D 합성이 활발히 이루어지므로 면역 기능이 강화될 수 있습니다. 반면, 밀림 지역의 생물들은 자외선 노출이 상대적으로 제한적이기 때문에 이러한 경로를 통한 면역력 강화는 덜 활성화될 가능성이 있습니다. 높은 습도와 지속적인 강수는 밀림 지역에서 병원균의 성장과 번식을 용이하게 하며, 이는 생물들로 하여금 더 강력한 면역 방어 메커니즘을 개발하도록 요구합니다. 이러한 환경에서 생존하기 위해 밀림의 생물들은 다양한 병원체로부터 자신을 보호할 수 있는 고도의 면역 반응을 진화시킬 수 있습니다.