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생물·생명
Q. 밀물과 썰물이 나타나는 원리는 무엇인가요?
밀물과 썰물은 달의 중력이 지구에 미치며 발생하게 됩니다.즉, 지구와 달이 서로를 끌어당기는 힘 때문에 지구의 바닷물이 달 쪽으로 부풀어 오르게 되고, 이 현상은 달의 인력이 가장 강하게 작용하는 달을 마주 보는 지구의 면과, 원심력 때문에 반대편에서도 동시에 나타나게 됩니다.
생물·생명
Q. 가을철에 단풍이 형성되는 원리는 무엇인가요?
여름에서 가을로 바뀌면서 나뭇잎의 색이 변하는 현상은 나뭇잎에 포함된 색소의 변화 때문입니다.먼저 엽록소는 나뭇잎을 초록색으로 보이게 하는 색소로, 광합성을 통해 나무가 에너지를 만드는 데 필수적인 역할을 합니다. 날씨가 추워지고 낮의 길이가 짧아지면 나무는 겨울을 준비하기 위해 잎으로 가는 양분과 물의 흐름을 줄입니다. 엽록소는 불안정한 색소이기 때문에 빛과 열에 의해 쉽게 분해되는데, 양분과 물의 공급이 줄어들면 분해되는 속도가 합성되는 속도보다 빨라져 초록색이 점차 사라지게 됩니다.엽록소가 사라지면 노랑색이나 주황색을 띠는 카로티노이드 색소가 드러나게 됩니다. 이 색소는 원래 엽록소와 함께 잎에 존재했지만, 엽록소의 강한 초록색에 가려져 보이지 않았을 뿐입니다. 참고로 카로티노이드 계열에는 당근의 주황색을 내는 카로틴, 옥수수나 레몬의 노란색을 내는 잔토필 등이 있습니다.그리고 가을에 볼 수 있는 빨간색이나 보라색은 안토시아닌이라는 새로운 색소 때문에 나타납니다. 다른 색소와 달리, 안토시아닌은 가을철 날씨가 맑고 건조하며 밤과 낮의 기온 차가 클 때, 잎에 남아있는 포도당이 햇빛을 받아 새롭게 합성됩니다. 이 색소는 햇빛으로부터 잎을 보호하는 역할을 하며, 단풍나무나 옻나무처럼 특정 수종에서 만들어지는 색소입니다.
생물·생명
Q. 물고기가 체내 삼투압을 조절하는 원리가 궁금합니다
말씀하신대로 민물고기과 바다고기는 서로 완전 반대의 형태로 체내 삼투압을 유지하고 있습니다.그리고 경골인지 연골인지 물고기의 종류에 따라 다른 방식의 삼투압 유지방법을 사용합니다.바다 물고기는 체액보다 염분 농도가 높은 바닷물에 살기 때문에 끊임없이 체내의 물을 잃고 염분을 흡수하는 경향이 있습니다. 이를 극복하기 위해 지속적으로 바닷물을 마셔 수분을 보충하고 아가미에 있는 특수한 염분 배출 세포를 통해 섭취한 바닷물의 과도한 염분을 능동적으로 배출합니다. 또한 콩팥을 통해 극소량의 농축된 소변을 배출하여 수분 손실을 최소화합니다.반면 민물 물고기는 체액보다 염분 농도가 낮은 민물에 살기 때문에 끊임없이 체내로 물이 들어오고 염분을 잃는 경향이 있습니다. 이를 극복하기 위해 물을 거의 마시지 않아 체내로 들어오는 물의 양을 최소화합니다. 또한 아가미에 있는 염분 흡수 세포를 통해 주변 물에서 이온을 능동적으로 흡수하여 체내 염분 농도를 유지합니다. 그리고 콩팥을 통해 많은 양의 묽은 소변을 배출하여 과도하게 들어온 물을 몸 밖으로 내보냅니다.그리고 앞서 말씀드렸지만, 상어나 가오리 같은 연골어류는 경골어류와는 다른 방식으로 삼투압을 조절합니다. 이들은 체내에 요소와 트리메틸아민 옥사이드를 축적하여 체액의 삼투압을 주변 바닷물과 거의 같게 만듭니다. 이 덕분에 바닷물과 체액 간의 삼투압 차이가 줄어들어 물의 손실이 거의 일어나지 않습니다. 대신, 땀샘의 일종인 직장샘을 통해 과도한 염분을 배출하는 방식을 취합니다.
생물·생명
Q. 생태계에서 모기에 이점은 무엇인가요?
생태계에서는 나름의 지위를 가집니다.가장 중요한 부분이 먹이사슬의 최하위 피식자입니다.모기는 올챙이나 잠자리 유충, 물고기, 조류, 박쥐, 거미 등 다양한 생물에게 중요한 먹이가 됩니다. 특히 모기의 유충인 장구벌레는 연못이나 습지 생태계의 먹이사슬에서 매우 중요한 역할을 합니다. 만약 모기가 사라지면, 이들을 주식으로 삼는 많은 생물의 개체 수가 줄어들어 생태계 전체의 균형이 깨질 수 있습니다.그리고 미약하지만 식물의 수분을 돕는 역할도 합니다.성충 모기는 평소 식물의 즙이나 꿀을 빨아먹고 살며, 이 과정에서 꽃가루를 몸에 묻혀 다른 꽃으로 옮겨줍니다. 특히, 카카오와 같은 일부 열대 식물은 모기에 의해 수분이 이루어지기 때문에, 모기가 없다면 초콜릿을 먹지 못할 수도 있다는 주장이 있을 정도로 중요한 역할을 하기도 합니다.
생물·생명
Q. 모기들은 왜 풀이 많은 곳에 많이 있나요?
결론부터 말씀드리면 모기의 생태적 특성 때문입니다.모기는 생존과 번식에 필요한 환경을 찾아 서식하며, 풀밭은 이러한 조건을 모두 갖추고 있습니다.모기는 건조한 환경에 약하기 때문에 체내 수분 유지를 위해 습도가 높고 그늘진 곳을 선호합니다. 무성한 풀과 잡초는 지면의 습기를 그대로 가지고 있고 강한 햇볕을 가려주어 모기에게 최적의 서식지가 됩니다.또한 암컷 모기는 산란을 위해 고인 물이 필수적입니다. 풀밭에는 비가 온 뒤에 생기는 작은 물웅덩이나 버려진 용기, 화분 등 물이 고일 수 있는 장소가 많아 모기가 알을 낳기에 매우 좋은 환경이 됩니다.게다가 풀숲은 새나 잠자리, 개구리 등 모기의 천적을 피할 수 있는 좋은 은신처 역할을 합니다. 모기는 풀잎 사이로 숨어 포식자를 피하고, 휴식을 취하거나 먹이를 찾을 수 있는 것이죠.반면 아스팔트 포장도로는 고온에 건조할 뿐만 아니라 은신처도 없어 서식에 매우 불리한 환경이죠.