꽃의 제국
강혜순
다른세상/2002.10.22.
봄부터 가을까지 우리는 다양한 꽃을 만난다. 그러나 우리가 알고 있는 꽃은 극히 일부분에 지나지 않는다. 대부분의 사람들이 알고 있는 꽃들은 크고 화려한 색을 가진 꽃이다. 길가에 작고 볼품없는 꽃이나 나무에 있는 듯 없는 듯 핀 꽃, 또는 꽃을 닮지 않아서 꽃인 줄 모르고 지나치는 것까지 우리 주변에는 수없이 많은 꽃들이 있다. <꽃의 제국>에서는 다양한 꽃들이 이 지구상에 나타나기 시작하여 진화해서 오늘에 이르기까지 생존해온 실상을 하나씩 파헤쳐 우리 에게 알려 준다. 저자는 서울대학교 사범대학 생물교육과를 졸업한 뒤 동 대학원 석사, 보스턴대학교에서 박사학위를 받았다. 성신여자대학교 생물학과 교수로 재직 중이며 저서로 <생태학>(공저)가 있다.
<꽃의 제국>에서는 약 4억 년 전 식물이 나타난 이래, 꽃과 열매는 긴 세월 동안 자연선택으로 살아남아 현재에 이르기까지를 5개의 장으로 나누어 설명하고 있다. 1장 식물은 어디서 왔을까. 2장 다양한 식물의 세계, 3장 식물의 후손 만들기, 4장 유성번식의 첫 단계, 꽃, 5장 번식의 최종 목적은 씨앗. 등으로 되어 있다. 지구상에 처음 나타난 생명체인 박테리아간의 공생으로 진핵식물이 되어 식물로 발달해 육상으로 진출하게 되기까지의 내용을 설명하였다. 이어서 동식물의 번식 방법, 특히 식물의 성 표현의 유연성에 대한 것을 자세히 소개한다. 그리고 꽃의 구조, 색, 향기가 어떻게 꽃가루받이에 기여하는지 설명한다. 벌, 나비, 박쥐, 새 같은 매개 동물이 어떻게 꽃을 찾아가고, 꽃가루를 이동시키는지에 대하여도 꼼꼼하게 알려준다. 마지막으로 꽃가루받이와 열매의 형성, 열매 분산 매체동물과 공생관계에 대한 이야기를 하고 있다.
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“동물은 배우자를 찾아 이동하여 수정의 가능성을 높일 수 있다. 식물은 한 곳에 뿌리내리고 살기 때문에 후손을 남길 기회를 높이기 위해서는 정자와 난자의 수가 많아야 한다. 결국 고착생활을 하는 식물은 이배체와 반수체를 거치는 세대교번이란 복잡한 생활사를 통해 홀씨와 배우자의 수를 크게 늘려 우성번식의 성공률을 높인다.(p.38)”
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현재 씨앗식물의 99.7퍼센트가 꽃을 피우고 열매를 맺는 속씨식물이다. 속씨식물이 이렇게 성공한 데에는 여러 가지 이유가 있다. 초기 속씨식물은 작은 키, 작고 질긴 잎, 광합성 양분을 효과적으로 전달할 수 있는 사부조직, 잘 보호된 씨앗, 건조한 환경에서 잎을 떨구는 습성 등으로 육상의 심한 건조와 추위를 잘 견딜 수 있었다. 이후 나무보다 수명이 짧은 풀이 생겨 빠르게 번식하게 되었고, 이로 인해 비어 있는 서식지를 재빨리 점령하고 유전적 다양성을 증가시킬 수 있었다. 무엇보다 속씨식물의 성공에 결정적으로 작용한 것은 이들이 꽃과 열매를 만들어 번식한다는 점이라고 한다.
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“유성번식을 하는 부모는 무성번식을 하는 부모에 비해 절반밖에 안 되는 유전자를 후손에게 전달한다. 그런데도 유전적으로 다양한 후손을 생산하는 것이 이런 여러 가지 유성번식의 대가를 상쇄할 만큼 유리하기 때문에 대부분의 생물에서 유성번식이 기본적인 번식방법으로 채택된 것으로 보고 있다.(p.65)”
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식물의 여러 문에서 진화적으로 가장 늦게 나타난 속씨식물이 현재 식물의 90퍼센트를 차지하는 이유는, 동물 매개자를 이용한 꽃가루와 씨앗의 이동으로 타가수정의 기회를 늘림으로써 변덕스러운 지구 환경에서 훨씬 더 잘 살아남을 수 있었기 때문이다. 딴 꽃에서 꽃가루를 받는 식물은 꽃가루 이동에 따르는 위험부담 때문에 꽃가루 생산량이 많아 밑씨 하나당 최저 250개에서 최고 20만 개에 달하는 꽃가루를 생산한다. 자기꽃가루받이를 하는 식물은 그런 위험부담이 없기 때문에 밑씨 하나에 40개 미만의 꽃가루를 만들어 낸다. 꿀도 향기도 만들 필요가 없고 꽃가루 생산량도 작은 자기꽃가루받이 식물은 유전적 다양성은 낮지만 보다 많은 열매와 씨앗을 만들어 살아남는 후손의 수를 늘릴 수 있다는 것이다. 암수한꽃 식물이라도 자기꽃가루받이보다 딴꽃가루받이를 더 선호한다. 암술 수술이 한 꽃 안에 서로 가까이 있는데 어떻게 딴꽃가루받이를 할 수 있을까? 가장 대표적인타가수정 전략은 자기꽃불임성이다. 자기꽃불임성이란 꽃가루가 같은 꽃의 또는 한 식물체 안의 다른 암술머리에 붙었을 때, 즉 ‘내꽃’의 꽃가루로 꽃가루받이가 되면 꽃가루관의 생장이 억제되는 현상이다. 지금까지 조사된 속씨식물 중에서 약 절반이 자기꽃불임성을 가지고 있어 다른 꽃, 즉 ‘네꽃’의 꽃가루로 가루받이가 일어나야만 씨앗을 만들 수 있다고 한다.
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“꽃잎이 활짝 벌어지면 꽃이 피었다고 말한다. 그러나 꽃잎이 필 때 암술과 수술이 동시에 익어서 ‘피는’것은 아니다. 암술과 수술이 익는 시간이 분리되어 있는 것도 자기꽃가루받이를 피하는 전략이다.(p.162)”
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수술의 꽃밥이 익으면 막이 터져 꽃가루가 쏟아지기 시작한다. 충매화인 경우 꽃밥이 터져 겨우 몇 분 지나면 매개동물이 찾아온다. 암술이 익으면 암술머리가 갈라져서 꽃가루를 받는 면적을 넓히기도 하고 점액을 분비해 끈끈해진다. 어떤 때는 암술머리에 점액이 고이다 못해 뚝뚝 떨어질 지경이 되기도 한다는 것이다.
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“참나무의 암술머리는 맨눈으로 보면 빨간 점으로밖에 보이지 않는다. 직경 0.04밀리미터에 불과한 졸참나무의 꽃가루가 바람을 타고 이렇게 좁은 면적을 가진 암술머리에 도착해서 도토리를 만들 수 있다는 사실에 감탄하지 않을 수 없다. 이렇게 작은 암술머리에 도달해야 하기 때문에 풍매화는 엄청나게 많은 꽃가루를 만든다. 한마디로 꽃가루의 인해전술이다.(p.189)”
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바람에 날리는 풍매화 꽃가루는 직경이 0.01-0.06밀리미터로 작고 혹은 소나무꽃가루처럼 공기주머니를 가지고 있다. 더욱이 표면이 매끈매끈하기 때문에 바람에 낱낱이 잘 날린다. 꽃가루를 이렇게 작게 많이 만들어 날려도 기껏해야 한두 개의 꽃가루가 암술에 도착할 뿐이라고 한다.
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“수명이 짧은 풀은 새로운 서식지에 남보다 빨리 도착하는 것이 중요하다. 그래서 풀은 작은 씨를 많이 만들어 퍼뜨린다. 나무는 빛과 양분이 적은 곳을 차지하고 오래 산다. 이들은 어둡고 경쟁이 심한 곳에서 싹트고 자랄 수 있는 큰 씨앗을 만들어 낸다.(p.216)”
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나무는 일단 땅 속으로, 땅 위로 몸의 크기를 늘리는 데 자원을 투자하여 일정 크기 이상에 도달해야 꽃을 피우게 된다. 꽃을 피우더라도 풀과는 달리 일정한 자원만을 소비하기 때문에 한 번 꽃피웠다고 죽어버리지 않는다. 새는 사람과 유사한 색채감각을 가지고 있으나 장파장인 빨강에 특히 예민하다. 그래서 새가 방문하는 꽃은 노란색도 있지만 대개는 빨간색이고 꽃을 찾아가는 열대의 새들은 꽃 색과 비슷한 화려한 깃털을 가지고 있다.
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“봉선화 잎줄기 곳곳에는 빨간 컵 모양의 꿀샘이 있고, 산벚나무도 턱잎과 잎의 가장자리 톱니 끝마다 꿀샘을 가지고 있다. 산벚나무와 봉선화가 꽃피면 꿀샘에서 꿀을 분비하기 시작해서 개미들이 줄지어 올라가 꿀을 빠는 모습을 볼 수 있다.(p.224)”
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그러나 꽃이 다 지고 나면 꿀샘이 말라버리고 더 이상 개미도 볼 수 없게 된다. 꽃이 피어나고 어린 열매가 생기는 동안 개미는 봉선화와 산벚나무를 타고 다니면서 꿀을 먹고 꽃과 열매를 해치는 동물을 막아주는 보디가드 역할을 한다. 우리나라에서 조사된 식물의 약 4퍼센트가 화외꿀샘을 가지고 있다는 것은 우리나라에서도 식물과 개미가 오랫동안 서로 도우며 같이 살아왔다는 증거라고 저자는 말한다. 야생식물 뿐만 아니라 팥, 참깨, 호박, 고구마, 목화 같은 작물과 복숭아, 자두 같은 과일나무도 화외꿀샘을 가지고 있다. 이런 작물을 키우는 농장에서는 개미도 같이 키워야 해충의 피해를 줄일 수 있다.
우리가 잘 모르는 식물의 생리에 대해 몇 가지만 소개해 본다. 첫째, 서양민들레는 1년에 5-6번 꽃피면서 우리나라 민들레에 비해 2배나 많은 씨앗을 만들어내지만 씨앗 무게는 3분의 1에 불과하기 때문에 멀리 날아가 길가나 밭두렁의 비어 있는 자리를 온통 차지하게 된다. 둘째, 문주란은 크고 화려한, 향기로운 꽃을 피우는 아열대 원산의 식물이다. 문주란의 열매차례는 무거운 듯이 땅바닥에 축 늘어지는데 열매 안에는 가벼운 해면질이 들어 있어 물에 잘 뜬다. 이렇게 물에 잘 뜨는 열매를 가지고 있기 때문에 바다 건너 먼 아열대에서 제주도까지 이른 것이다. 셋째, 제비꽃은 꿀샘이 달린 아름다운 꽃을 가지고 있어서 이른 봄에는 곤충이 찾아와 딴꽃가루받이를 일으키고 유성적으로 씨앗을 만들어 번식한다. 그러나 봄이 지나 숲이 우거져 숲 그늘에 묻히게 되면 찾아오는 곤충이 적어지고 양분도 적어지게 되는데, 이때는 꽃봉오리가 열리지 않는 닫힌 꽃 안에서 자기꽃가루받이를 일으켜 유성적으로 씨앗을 만들어낸다. 제비꽃도 양지꽃처럼 땅 위에서 기는줄기로, 땅 속으로 땅속줄기가 뻗어나가 눈을 내어 무성번식 방법으로 새로운 개체를 형성하기도 한다.
“숲은 풀과 나무와 새와 곤충이 그저 모인 곳이 아니라 오랜 세월 동안의 끈끈한 인연이 모인 공생체이다.(p.268)” 먹을 것, 입을 것의 대부분을 식물에서 구하면서도 숲속 생물의 모든 인연을 하루아침에 무너뜨릴 수 있는 존재가 사람이다. 사람도 숲의 일부이며, 생물간의 인연이 일단 깨어진 숲은 더 이상 예전의 숲이 아니라는 것을 깨달아야 할 때라고 저자는 강조 한다. 이 책을 통해 많은 사람이 식물의 생태적 특성은 물론 소중함을 깨달아 지구를 살리는 데 앞장 설 수 있으면 좋겠다는 생각을 해본다.