겨울눈은 어떻게 추운 날씨에도 얼지 않고 봄을 기다리나요?

Question

나무들이 겨울 동안 겨울눈 상태로 추위를 견딘다고 배우는데, 세포 안의 수분이 얼면 세포가 파괴될 텐데 어떻게 이런 손상 없이 겨울을 나는 건지 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 임형준 수의사입니다.

겨울눈은 가을부터 저온순화를 하며 세포 속 당류, 보호 단백질을 늘리고 수분 상태와 세포막을 변화시킵니다. 또 여러 나무는 물이 세포 안에서 얼지 않도록 과냉각하거나 얼음 세포 밖에 형성시켜 치명적인 세포 내 얼음결정을 피합니다. 그래서 휴면 상태로 추위를 견디다가 기온이 오르면 다시 성장합니다.

Answer 2

겨울눈은 세포 내부의 수분을 외부로 배출하는 세포외 얼음 형성 작용과 세포질 내에 당분과 단백질을 축적하는 어는점 내림 현상을 통해 세포 파괴를 방지합니다. 가을이 되면 나무는 세포 안의 유기물 농도를 높여 수분의 어는점을 영하 이하로 크게 낮추며, 일부 수분은 세포막 밖의 공간으로 이동시켜 세포 안에서 얼음 결정이 생성되는 것을 근본적으로 차단합니다. 세포 외부에 생긴 얼음은 세포 자체에 직접적인 타격을 주지 않으며, 두꺼운 눈비늘과 털이 외부의 건조한 바람과 급격한 기온 변화를 막아 세포 내 유기물이 안정된 상태를 유지하도록 돕습니다.

Answer 3

식물은 나름의 얼지 않는 부동액과 보호막을 만들어 겨울 추위를 견딥니다.

가장 중요한 것이 당도를 높이는 것입니다. 가을에 녹말을 포도당과 설탕으로 분해해 세포 안을 농축해서 어는점을 영하 이하로 떨어뜨립니다.

또한 세포 안의 수분을 밖으로 내보내, 얼음 결정이 세포막을 찢지 않고 세포 사이에만 생기게 합니다.

그리고 얼음 핵 형성을 막는 항결빙 단백질을 분비해 영하의 날씨에도 수분이 결정화되지 않게 유지하고, 수분을 줄여 결빙 위험을 낮추고, 봄이 올 때까지 최소한의 생명 활동만 유지합니다.

또 겨울눈은 겉을 단단한 비늘로 겹겹이 둘러싸 차가운 건조 바람으로부터 내부를 보호하고, 솜털이나 끈적한 진액을 겉에 둘러 찬바람과 빗물이 눈 내부로 침투하는 것을 차단합니다.

이렇게 화학적으로나 물리적 보호를 통해 겨울눈 속 싹은 얼지 않고 겨울을 날 수 있는 것입니다.