해바라기가 왜 움직이는는 3 가지 이유 빛을 따라가는 식물의 반응, 광합성 효율, 성장 방향 조절, 일주기 리듬 등 에 대해서 알아보았습니다.
빛을 따라가는 식물의 반응
해바라기가 태양을 따라 움직이는 현상은 생장 반응 중 하나인 굴광성 덕분입니다. 굴광성은 식물이 빛의 방향에 따라 생장 방향을 조절하는 성질을 말하는데요, 이는 햇빛을 보다 많이 받기 위한 전략적 행동입니다.
굴광성은 주로 식물의 생장 호르몬 중 하나인 옥신에 의해 조절됩니다. 빛이 한쪽에서 비칠 경우, 옥신은 식물의 그림자 쪽, 즉 빛을 덜 받는 쪽에 더 많이 분포하게 됩니다. 그 결과, 옥신이 집중된 부분의 세포들이 더 빠르게 자라면서 식물이 빛 쪽으로 기울어지게 되는 것이죠.
해바라기 어린 줄기는 이 과정을 통해 해가 뜨는 동쪽에서 해가 지는 서쪽으로 고개를 움직이며 하루 종일 태양을 추적합니다. 사실 태양을 따라다니는 것은 해바라기 꽃이 아니라 꽃이 피기 전의 줄기 윗부분입니다. 해바라기 줄기 끝은 아침에 동쪽을 향해 있다가 해가 지는 오후에는 서쪽을 향합니다.
그리고 해가 지면 다시 동쪽으로 방향을 바꿔 밤새 태양을 기다립니다. 해바라기에는 줄기가 태양 광선의 강한 방향으로 굴절되는 항일성을 가지고 있다. 이 특성으로 인해 태양의 움직임에 따라 꽃 봉우리 및 꽃이 가리키는 방향을 바꿀 수 있습니다.
굴광성과 옥신 호르몬
해바라기가 태양을 따라 움직이는 현상은 생장 반응 중 하나인 굴광성 덕분입니다. 굴광성은 식물이 빛의 방향에 따라 생장 방향을 조절하는 성질을 말하는데요, 이는 햇빛을 보다 많이 받기 위한 전략적 행동입니다. 굴광성은 주로 식물의 생장 호르몬 중 하나인 옥신에 의해 조절됩니다.
빛이 한쪽에서 비칠 경우, 옥신은 식물의 그림자 쪽, 즉 빛을 덜 받는 쪽에 더 많이 분포하게 됩니다. 그 결과, 옥신이 집중된 부분의 세포들이 더 빠르게 자라면서 식물이 빛 쪽으로 기울어지게 되는 것이죠. 해바라기 어린 줄기는 이 과정을 통해 해가 뜨는 동쪽에서 해가 지는 서쪽으로 고개를 움직이며 하루 종일 태양을 추적합니다.
옥신 호르몬의 비대칭 분포로 인한 줄기의 방향성 성장이 해바라기 운동의 첫 번째 이유입니다. 젊은 해바라기가 태양의 움직임을 따라갈 수 있는 메커니즘은 고르지 않은 성장 때문이다. 태양이 낮에 나와 있으면, 해바라기 줄기는 한쪽면에서만 자란다.
태양 추적 메커니즘
해바라기에는 줄기가 태양 광선의 강한 방향으로 굴절되는 항일성을 가지고 있다. 이 특성으로 인해 태양의 움직임에 따라 꽃 봉우리 및 꽃이 가리키는 방향을 바꿀 수 있지만, 구체적으로 태양의 움직임을 쫓는 구조에 대해 사이언스 매거진이 동영상으로 설명하고 있다.
젊은 해바라기는 낮에는 동쪽에서 서쪽으로 태양을 쫓는 성격이 있다. 저녁에는 해바라기가 동쪽으로 향하고 있으며, 다음 일출을 기다린다. 더 큰 해바라기는 태양의 움직임을 추적하지 않으며 동쪽 방향으로 고정된다. 젊은 해바라기가 태양의 움직임을 따라갈 수 있는 메커니즘은 고르지 않은 성장 때문이다.
태양이 낮에 나와 있으면, 해바라기 줄기는 한쪽면에서만 자란다. 하나의 줄기만을 자라게하여 태양의 움직임과 일치하도록 새싹의 방향을 바꿀 수 있다. 밤이되면 반대쪽 줄기가 자라기 시작하여 새싹은 동쪽을 향하게 된다. 이러한 이종 성장은 빛에 반응하는 유전자와 지구의 일주기 리듬에 기인한다.
광합성 효율 극대화
해바라기가 태양을 따라 움직이는 또 다른 이유는 광합성 효율을 높이기 위함입니다. 꽃이 피기 전까지 해바라기가 왜 해를 쫓아다니는지에 대한 이유는 미국 캘리포니아대학 연구진이 2016 년 8 월 사이언스지에 발표한 연구결과에서 밝혀졌다.
연구진은 해가 뜨기 직전에 해바라기가 심어진 화분의 방향을 180 도 돌려 줄기 끝이 서쪽으로 향하게 했다. 실험 결과 그렇게 성장한 해바라기는 식물체 무게가 덜 나갔고 잎의 면적도 작았다. 즉, 해바라기가 해를 쫓아다니는 것은 빛을 최대한 받아 광합성 효율을 높임으로써 생장 효율을 높이기 위해서였다.
줄기의 축이 해를 향해야 수직 방향으로 달리는 잎이 더 많은 햇빛을 받을 수 있기 때문이다. 연구진은 LED 조명을 이용해 계속해서 동쪽 방향에서만 빛을 비춰주는 실험도 진행했다. 그런데 해바라기는 태양이 질 무렵이면 어김없이 서쪽으로 줄기 끝을 돌려버렸다.
해바라기를 움직이게 하는 것은 빛이 아니라는 뜻이다. 연구진은 추가 실험을 진행해 해바라기를 움직이게 하는 것은 식물체에 내재된 일주기라는 사실을 밝혀냈다. 즉, 24 시간 일주기의 리듬에 따라 식물성장호르몬인 옥신의 농도를 조절함으로써 밤에는 줄기를 동쪽으로 향하게 하고 낮에는 점차 서쪽으로 향하게 하는 것이다.
광합성 효율과 생장
해바라기가 이렇게 움직이는 이유는 햇빛을 최대한 많이 받아 광합성을 잘하기 위해서예요. 햇빛을 충분히 받으면, 잎이 더 건강해지고 광합성이 활발해져 더 많은 에너지를 만들고, 꽃도 튼튼하게 자라 씨앗을 많이 만들 수 있어요. 생장 효율 높이기 위해 햇빛 따라다녀꽃이 피기 전까지 해바라기가 왜 해를 쫓아다니는지에 대한 이유입니다.
연구진은 해가 뜨기 직전에 해바라기가 심어진 화분의 방향을 180 도 돌려 줄기 끝이 서쪽으로 향하게 했다. 실험 결과 그렇게 성장한 해바라기는 식물체 무게가 덜 나갔고 잎의 면적도 작았다. 즉, 해바라기가 해를 쫓아다니는 것은 빛을 최대한 받아 광합성 효율을 높임으로써 생장 효율을 높이기 위해서였다.
줄기의 축이 해를 향해야 수직 방향으로 달리는 잎이 더 많은 햇빛을 받을 수 있기 때문이다. 광합성 효율 극대화와 생식 전략이 해바라기 운동의 두 번째 이유입니다. 성장하는 동안 해바라기의 줄기 끝은 점점 동쪽으로 향하면서 성장이 끝나고 꽃이 필 무렵엔 완전히 동쪽을 향해 굳어진다.
진화적 전략
하루 종일 태양만 바라보면서 움직인다고 생각한 해바라기가 실상은 성장하고 생식하는 자연의 섭리에 따라 방향을 정한다는 사실은 좀 아이러니하다. 그런데 해바라기를 비롯한 고흐의 많은 작품 속에 등장하는 밝은 노란색도 세월이 갈수록 점점 짙은 갈색으로 변하고 있다.
성장을 할 때는 하루 종일 최대한 햇빛을 많이 받아들여 생장 효율을 높인 다음, 성장을 끝낸 후 꽃이 피게 되면 번식에 집중하는 전략을 취하는 셈이다. 연구진은 성장이 끝나 꽃을 피운 해바라기에 성장 호르몬을 주입한 결과, 해바라기가 다시 태양을 추적하는 활동을 재개한다는 사실을 확인했다.
해바라기의 태양 추적이 청색광 수용체 단백질의 일종인 포트트로핀 때문이라고 과학자들은 추정해왔다. 대부분의 식물은 굴광성이 있다. 빛의 자극을 향해 자라려는 특징이다. 광합성 효율 극대화와 생식 전략이 해바라기 운동의 두 번째 이유입니다.
성장 방향 조절
성장하는 동안 해바라기의 줄기 끝은 점점 동쪽으로 향하면서 성장이 끝나고 꽃이 필 무렵엔 완전히 동쪽을 향해 굳어진다. 더 이상 해바라기가 아닌 동쪽 바라기가 되는 셈이다. 여기에도 이유가 있었다. 동쪽으로 향한 꽃이 수분 효율 높아연구진은 아침에 동쪽을 바라보는 해바라기 꽃이 일부러 서쪽으로 방향을 바꾸어 놓은 해바라기 꽃보다 온도가 3~4 도 더 높다는 사실을 알아냈다.
또한 서쪽으로 돌려놓은 해바라기 꽃에 비해 동쪽을 바라보는 해바라기 꽃에 찾아오는 벌이나 나비 같은 수분 곤충의 방문 빈도는 5 배나 더 높았다. 밤새 온도가 떨어진 상태에서 꽃이 동쪽을 향해 있어야 해를 정면으로 받아 온도가 빨리 올라가고, 이처럼 따뜻한 꽃에 곤충들이 모여드는 것이다.
즉, 성장을 마친 해바라기 꽃이 동쪽 바라기가 되는 까닭은 수분 효율을 높이기 위해서였던 것이다. 성장하는 동안 해바라기의 줄기 끝은 점점 동쪽으로 향하면서 성장이 끝나고 꽃이 필 무렵엔 완전히 동쪽을 향해 굳어진다. 더 이상 해바라기가 아닌 동쪽 바라기가 되는 셈이다.
해바라기가 태양을 따라 움직이는 데에는 빛의 방향으로 식물이 자라게 하는 굴광성과는 다른 메커니즘이 작동한다는 연구 결과가 나왔다. 대부분 식물은 빛을 받으면 그 방향으로 자라는 굴광성을 띠며, 해바라기는 여기에 하루주기 속에서도 꽃이 피는 줄기 끝부분이 태양을 따라 움직이는 향일성을 보인다.
동쪽 고정 이유
동쪽으로 향한 꽃이 수분 효율 높아연구진은 아침에 동쪽을 바라보는 해바라기 꽃이 일부러 서쪽으로 방향을 바꾸어 놓은 해바라기 꽃보다 온도가 3~4 도 더 높다는 사실을 알아냈다. 또한 서쪽으로 돌려놓은 해바라기 꽃에 비해 동쪽을 바라보는 해바라기 꽃에 찾아오는 벌이나 나비 같은 수분 곤충의 방문 빈도는 5 배나 더 높았다.
밤새 온도가 떨어진 상태에서 꽃이 동쪽을 향해 있어야 해를 정면으로 받아 온도가 빨리 올라가고, 이처럼 따뜻한 꽃에 곤충들이 모여드는 것이다. 즉, 성장을 마친 해바라기 꽃이 동쪽 바라기가 되는 까닭은 수분 효율을 높이기 위해서였던 것이다. 성장을 할 때는 하루 종일 최대한 햇빛을 많이 받아들여 생장 효율을 높인 다음, 성장을 끝낸 후 꽃이 피게 되면 번식에 집중하는 전략을 취하는 셈이다.
연구진은 성장이 끝나 꽃을 피운 해바라기에 성장 호르몬을 주입한 결과, 해바라기가 다시 태양을 추적하는 활동을 재개한다는 사실을 확인했다. 성장하는 동안 해바라기의 줄기 끝은 점점 동쪽으로 향하면서 성장이 끝나고 꽃이 필 무렵엔 완전히 동쪽을 향해 굳어진다.
수분 효율 증가
아침에 동쪽을 바라보는 해바라기 꽃이 일부러 서쪽으로 방향을 바꾸어 놓은 해바라기 꽃보다 온도가 3~4 도 더 높다는 사실을 연구진은 알아냈다. 또한 서쪽으로 돌려놓은 해바라기 꽃에 비해 동쪽을 바라보는 해바라기 꽃에 찾아오는 벌이나 나비 같은 수분 곤충의 방문 빈도는 5 배나 더 높았다.
밤새 온도가 떨어진 상태에서 꽃이 동쪽을 향해 있어야 해를 정면으로 받아 온도가 빨리 올라가고, 이처럼 따뜻한 꽃에 곤충들이 모여드는 것이다. 즉, 성장을 마친 해바라기 꽃이 동쪽 바라기가 되는 까닭은 수분 효율을 높이기 위해서였던 것이다. 해바라기는 이름처럼 해를 따라 고개를 돌리는 꽃으로 유명해요.
아침에는 동쪽을 보고, 낮이 되면 태양을 향해 움직였다가, 저녁쯤에는 서쪽을 바라보죠. 해바라기의 해 따라가기는 진짜 움직임일까. 네, 맞아요! 해바라기는 정말로 햇빛의 방향에 맞춰 줄기와 꽃의 각도를 바꿔요. 이 움직임을 과학에서는 굴광성이라고 불러요.
일주기 리듬과 생체시계
해바라기를 움직이게 하는 것은 빛이 아니라는 뜻이다. 연구진은 추가 실험을 진행해 해바라기를 움직이게 하는 것은 식물체에 내재된 일주기라는 사실을 밝혀냈다. 즉, 24 시간 일주기의 리듬에 따라 식물성장호르몬인 옥신의 농도를 조절함으로써 밤에는 줄기를 동쪽으로 향하게 하고 낮에는 점차 서쪽으로 향하게 하는 것이다.
드 메랑은 식물의 내부에 하루 주기의 리듬, 즉 일주리듬을 발견했다. 해바라기 줄기는 동서로 방향으로 바꿔가며 키가 커지는 것이다. 연구자들은 해바라기의 태양 광 추적 현상이 일주기 리듬에 기인한다고 주장했다. 현재까지 가장 많이 연구된 현상은 굴광성이며 전형적으로 중력지향성 반응과 통합된 일방적인 빛에 반응해서 생장하기 위한 운동으로 묘사된다.
해바라기가 태양을 따라 움직이는 데에는 빛의 방향으로 식물이 자라게 하는 굴광성과는 다른 메커니즘이 작동한다는 연구 결과가 나왔다. 대부분 식물은 빛을 받으면 그 방향으로 자라는 굴광성을 띠며, 해바라기는 여기에 하루주기 속에서도 꽃이 피는 줄기 끝부분이 태양을 따라 움직이는 향일성을 보인다.
옥신 호르몬의 작용, 광합성 효율의 진화적 전략, 그리고 생체시계의 일주기 운동이 해바라기 운동의 3 가지 이유입니다. 해바라기의 태양 추적이 성장 호르몬, 광합성 효율, 생태적 적응이 복합적으로 작용한 결과입니다.
24 시간 일주기 리듬
즉, 24 시간 일주기의 리듬에 따라 식물성장호르몬인 옥신의 농도를 조절함으로써 밤에는 줄기를 동쪽으로 향하게 하고 낮에는 점차 서쪽으로 향하게 하는 것이다. 연구진은 추가 실험을 진행해 해바라기를 움직이게 하는 것은 식물체에 내재된 일주기라는 사실을 밝혀냈다.
해바라기를 움직이게 하는 것은 빛이 아니라는 뜻이다. 빛이 한쪽에서 비칠 경우, 옥신은 식물의 그림자 쪽, 즉 빛을 덜 받는 쪽에 더 많이 분포하게 됩니다. 그 결과, 옥신이 집중된 부분의 세포들이 더 빠르게 자라면서 식물이 빛 쪽으로 기울어지게 되는 것이죠.
생체시계에 의한 일주기적 운동 조절이 해바라기 운동의 세 번째 이유입니다. 이러한 이종 성장은 빛에 반응하는 유전자와 지구의 일주기 리듬에 기인한다. 해바라기 줄기는 동서로 방향으로 바꿔가며 키가 커지는 것이다.
생체시계 작용
식물의 내부에 하루 주기의 리듬, 즉 일주리듬을 드 메랑은 발견했다. 해바라기 줄기는 동서로 방향으로 바꿔가며 키가 커지는 것이다. 연구자들은 해바라기의 태양 광 추적 현상이 일주기 리듬에 기인한다고 주장했다.
현재까지 가장 많이 연구된 현상은 굴광성이며 전형적으로 중력지향성 반응과 통합된 일방적인 빛에 반응해서 생장하기 위한 운동으로 묘사된다. 지속적 일방광에 대한 반응은 굴광성으로 설명되지만, 해바라기의 하루 주기 운동은 일주기 리듬과 빛 반응 유전자의 상호작용으로 설명된다.
해바라기는 이름처럼 해를 따라 고개를 돌리는 꽃으로 유명해요. 아침에는 동쪽을 보고, 낮이 되면 태양을 향해 움직였다가, 저녁쯤에는 서쪽을 바라보죠. 해바라기의 해 따라가기는 진짜 움직임이며, 햇빛의 방향에 맞춰 줄기와 꽃의 각도를 바꿔요.
해바라기가 왜 움직이는는 3 가지 이유 빛을 따라가는 식물의 반응, 광합성 효율, 성장 방향 조절, 일주기 리듬까지 총정리했습니다. 위 내용을 통해 해바라기의 태양 추적 현상이 성장 호르몬, 광합성 효율, 생태적 적응이 복합적으로 작용한 결과임을 이해할 수 있습니다.