사막에서사는동 식물 이훈복 ( 서울여자대학교생명환경공학과 ) 생태계의종류 (Biome) 지구에사는모든생물들은다양한환경및기후에영향을받으면서오랜시간동안적응해서살아오고있는데, 그들이사는생태계는크게토양으로이뤄진육상생태계와해수및담수를포함한수계생태계로나눌수가있다. 일반적으로생물들

사막에서사는동 식물 이훈복 ( 서울여자대학교생명환경공학과 ) 생태계의종류 (Biome) 지구에사는모든생물들은다양한환경및기후에영향을받으면서오랜시간동안적응해서살아오고있는데, 그들이사는생태계는크게토양으로이뤄진육상생태계와해수및담수를포함한수계생태계로나눌수가있다. 일반적으로생물들이살아가는권역을바이옴, 생물군계, 생물군집, 또는생태계라고도부른다. 생태계는미생물을포함한동 식물로구성되어있는생물학적요소와이생물들이존재할수있게하는토양, 물, 공기, 바람, 햇빛, 영양염류등의무생물적인요소들로구성되어있다. 생태계의생물적인요소들과무생물적인요소들간의관계를통해서생태계의기능을수행한다. 즉, 햇빛에서오는열에너지는지구의현재의환경을유지하는데필수적인조건이며, 태양에서방출된열에너지와빛에너지는영양단계에따른에너지흐름을통해서엽록체를갖고있는식물체들이광합성을할수있도록함으로써유기물을생산할뿐만아니라, 생물체들이필요로하는산소를제공하는생산자의역할을한다. 또한생산자를소비하는동 사막에서사는동 식물 65

물들은 1차소비자또는초식자라고하며, 초식자인 1차소비자를포식하는동물들은 2차소비자또는육식자, 이후먹이관계가더상위에있는소비자는고차소비자가된다. 이런영양단계별로이뤄지는과정속에서남은식물체의일부, 먹힌유기체가배설물이되었거나, 모든생물체의사망으로인한유기체는토양에서나물속에존재하는미생물을포함한분해자들의작용으로분해되어서무기영양염류가되어서토양속에존재하면서생산자에게또다른필수요소가되는데, 이런과정을영양염류의순환이라고볼수있으며, 대기에존재하는수분은모든생명체들이지구상에존재하는데아주중요한역할을주는데, 이들은생태계내에서물의순환과정을갖는다. 지구에존재하는여러가지요소들, 기후, 수분, 위도, 고도, 광량, 지구의자전, 바람, 기온등은지구에여러형태의생태계를구성하게하는중요한요소들이존재함으로써, 식물의분포유형이결정되어지역, 위도별, 고도별생태계가다르게분포하는것을볼수가있다. 지구상에존재하는생태계의특징은일정한계절을나타내며, 동식물들이매우다양하게존재하는열대림, 사계절이아주뚜렷하고낙엽활엽수가주요수종인온대림, 자연적으로발생하는불때문에나무가자랄수 그림 1. 캘리포니아남부상록관목림 없어서주로초본류로만구성되어있는온대초원, 열대초원의하나인사바나, 지중해연안이나북미주의해안가는항상따스하지만건조한날씨때문에형성되는상록관목림 ( 그림 1), 겨울이상대적으로길어서토양이오랜시간동안얼어있는툰드라, 상대적인습도가매우건조한사막등은지구에존재하는여러형태의주요생태계이다. 66 재미있는야생동 식물이야기

사막의특성및종류사막은연중강수량이 250 mm 이하이고, 비가오더라도구름이없는날이대부분이기때문에다른지역에비해뜨거운태양때문에증발되는수분이더많아서일년동안거의항상건조한조건을갖고있고, 지구에서가장더운곳이라는특징이있다. 대다수의사막은지구의자전으로인한무역풍의영향으로남 북위 30 ~40 부근에대부분분포하며, 저녁에는복사열이쉽게방출되기때문에낮은온도가되는사막, 심지어영하에가까운온도까지도떨어진다. 아열대사막은강수량이다른사막보다는조금더많지만, 강렬한태양과수분의더높은증발은토양을건조하게한다. 아열대사막은야간에아주낮은온도로떨어지는경우는거의없지만, 대륙의내부에있는사막은매우건조하고, 밤에복사열이떨어지면매우낮은온도의혹한이되기도하므로그러한곳을한랭지사막이라고한다. 지구에존재하는주요사막은아프리카의사하라사막, 누비아사막, 리비아사막, 시나이사막, 나미브사막, 칼라하리사막, 북미의블랙록사막, 그레이트솔트레이크사막, 데스벨리, 치와와사막, 콜로라도사막, 소노라사막, 모하비사막, 그레이트베이슨사막, 남미의아타카마사막, 파타고니아사막, 호주의그레이트빅토리아사막, 그레이트샌디사막, 기브슨사막, 심프슨사막, 아시아의고비사막, 네푸드사막, 루트사막, 룹알할리사막, 시리아사막, 아라비아사막, 카라쿰사막, 카비르사막, 키질쿰사막, 타르사막, 타클라마칸사막, 투르케스탄사막등이다. 사막을아열대사막과한랭지사막으로구분하면, 아열대에속하는사막은사하라사막, 아라비아사막, 칼라하리사막, 그레이트빅토리아사막, 시리아사막, 치와와사막, 그레이트샌디사막, 소노라사막, 타르사막, 기브슨사막, 심프슨사막, 모하비사막, 루트사막등이며, 한랭지사막은고비사막, 파타고니아사막, 그레이트베이슨사막, 카라쿰사막, 콜로라도사막, 키질쿰사막, 타클라마칸사막, 아타카마사막, 나미브사막, 카비르사막등이다. 사막에서사는동 식물 67

사막의생물의특징 1. 사막의식물 일반적인지역에서의식 물들은낮에는광합성을하 여산소를방출하고, 밤에는 호흡을통해서이산화탄소 를방출한다. 그러나, 사막 지역에서는일정한시기에 만비가내리지만, 다른시 기에는비가거의오지않 기때문에매우건조한환 그림 2. 캘리포니아남부의사막에서핀국화과식물 경을가지고있는특징을가지고있다. 그러므로사막의식물들은짧은시 기동안비오는시기에맞추어서잘적응하여, 그길지않은시기동안에 싹을틔우고, 자라고, 꽃을피우고, 종자를생산하여식물들의생활사를마 감하기도한다. 단, 몇주동안만화려한색상으로아름다운경관을만든다 ( 그림 2). 사막에주로사는선인장을포함한일부캠 (CAM) 식물은큐티클층이두 껍고다육질이면서표면적이작은잎을가지고있으며, 사막이나수분이 부족한곳이거나또는밤낮의온도차가큰환경에적응한식물이다. 뜨거 운낮에는기공을닫음으로써수분손실을막고, 선선한밤에기공을열어 이산화탄소 (CO 2) 를고정한다. 즉, 낮에는기공을열어수분을손실하는대 신적은양의명반응광합성을하여생산물을포도당으로완전히변환시키 지않고, 중간과정의산물로몸에저장하였다가, 밤에이산화탄소를흡수하 여포도당으로변화시키고부산물인산소를방출한다. 사막의대표적인식 물인선인장은잎을가시로변화시켜서건조한조건에잘견딜수있게진 화되었다. 선인장의종류는다양하며, 미국아리조나주의사막에서자라는 68 재미있는야생동 식물이야기

그림 3a. 아리조나주의사구아로선인장과선인장의올빼미를비롯한조류들이둥지로이용하는구멍의모습 그림 3b. 아리나조나주의사구아로선인장앞에선저자 10m 이상의거대한기둥으로성장하는사구아로선인장 ( 그림 3a, 3b) 을비롯해서여러형태의모습을갖고있다 ( 그림 4a, 4b, 4c). 원통형선인장은실제로바깥층의세포에물을저장하여부풀어오른다. 이때과도하게부풀어오르면아코디언이접히는것처럼줄어드는것을볼수있다. 손가락선인장을포함한몇가지사막의식물종들은둥글고납작한뿌리를갖고있으면서건조할때그들의잎을모두떨어뜨려서건조한조건을버티고, 조건이좋아지면뿌리에서수분을흡수해서다시살아난다. 사막의다년생식물들은혹독한환경에대응하여세가지기본적인형태로진화하였다. 첫번째로수많은뿌리털을이용하여빗물을아주빠른속도로흡수한다. 두번째로세포조직에물을저장한다. 그리고건기동안조금씩내보내어수분을이용한다. 세번째로기공을통해물이증발되어손실되는과정을증산이라하는데, 이러한비율을아주낮게만든다. 아카 사막에서사는동 식물 69

그림 4a. 뉴멕시코주의선인장 그림 4b. 뉴멕시코주의선인장 2 시아나무는첫번째방법을이용 하여수분을일년내내공급받을 수있도록땅속에깊게뿌리를퍼 뜨렸다. 선인장과사막의다육식물 은우기에물을충분히흡수하고 세포조직에저장한다. 사막에적응한식물들의적응전 략의예는다음과같다. 중남미에 그림 4c. 뉴멕시코주에생육하는선인장 ( 앞쪽 ) 과향나무류 ( 뒷쪽 ) 사는메스키트는땅속 20m 아래까지뿌리를뻗어생존하며, 크레오소트는 사막표면의이슬과비를흡수하며, 웰위치아식물은사막의안개를흡수하 며, 잎이땅을기어자라는식물이다. 선인장꽃은선인장의몸체끝부분에 서피고, 사막은키가큰화훼로잘알려진보라색루핀이카펫처럼사막 의바닥을뒤덮는다. 미국남부와멕시코에서자라는키가아주큰사와로 선인장은우기에 1 톤에가까운물을저장하고, 증산률을최소로하고, 오코 틸로라는관목성선인장들은토양의수분부족으로인해땅에낮게자라는 식물들과항상수분경쟁을한다. 일년의대부분의시간을그들은매우 건조한시기에도꽃을피울수있는상태를만들고있다. 가시용설란과용 설란과의유카는두꺼운밀랍으로식물외부를코팅하고, 두꺼운수피층을 만들어서뜨거운사막의열기로부터수분이증발되는것을막는다. 호주 70 재미있는야생동 식물이야기

중앙부에위치한바위로이뤄진기브슨사막에서는벼과스피니펙스속에속하는각종다년초들이상당히짧은시간동안꽃을피우며, 보라색파라킬야도꽃을피우며콩과의한종류인스튤트의사막콩은오랜휴면에서깨어나밝고붉은색의꽃을피운다. 파인애플과의틸란지아속식물들은식물표면에있는이슬이나대기중에있는안개를수분으로이용하기위해잎을접거나아치형으로만들어서수분을흡수한다. 이렇게흡수한수분은줄기로옮겨간다. 이러한적응방법은식물이건조한토양조건에있는뿌리를필요로하지않기때문에매우효율적이다. 2. 사막의동물사막의동물들은사막의뜨거운열기와건조한환경에서놀라운방법으로진화해왔다. 많은종류의동물들은온도가뜨거운낮에는동굴이나그늘에숨어휴식을취하고, 저녁이나늦은밤에사냥을시작한다. 이것은그들의작은몸이열을빠르게흡수하여많은햇빛을받으면그들의체온은급상승하기때문이다. 파충류들은두꺼운피부와신진대사의속도를느리게하여수분손실을낮게유지한다. 낙타와같은동물은몸에물을저장하여그들의열을식히는방식으로적응하였다. 낙타는수분을거의잃지않고살아갈수있다. 일반적으로사람은몸의 13% 의수분이손실되면목숨을잃는다. 그러나낙타들은몸속의수분이 30% 이상빠져나와야지영향을받는데, 그러한경우는매우드물기때문에그들이사막에서살아갈수있는이유이며, 단봉낙타는대부분의동물들보다내부의온도차이를폭넓게바꾸어더위에견딘다. 이들은체온의범위가 34~41 이다. 낙타의이러한체온은밤시간동안온도를떨어뜨려낮이되어도긴시간동안시원하게지낼수있게한다. 이렇게하여땀을매우적게흘려수분손실을막는다. 사막표면의낮과밤의온도차이는매우크다. 동물들은땅을파고들어가온도의영향이미치지않는곳으로내려가가만히있는다. 사막의표 사막에서사는동 식물 71

면에서 15cm 만들어가도 8 가떨어지고 25cm 를내려가면 17 가더떨 어진다. 어떤전갈은낮시간에굴을파고들어가시원한곳에머물러있 다가해가지고나면사냥을시작한다. 사막에적응해서살아가 는동물들을보면그들의 생활전략이아주독특하다. 모래도마뱀은온도가높은 낮시간동안에는물갈퀴와 비슷한발을이용하여온도 가낮은땅아래로굴을파 고들어간다. 이때도마뱀은 눈꺼풀을덮는막으로눈과 콧구멍에통해들어온모래 그림 5. 캘리포니아남부의샌디에고와멕시코경계에있는모래언덕에서바람이심하게불어서모래가날려뿌옇게보이는고속도로 I-8 를막는다. 미국남부의모래언덕에서바람에날려고속도로가뿌옇게된 것을볼때, 이러한도마뱀들의적응된생활이없다면생존하지못한다는 것을상상할수있을것이다 ( 그림 5). 꽃이핀초본류에서먹이를섭취하는 개미와메뚜기류가있으며, 이런곤충들은식물에서먹이를섭취하면서수 분을함께획득한다 ( 그림 6a, 6b). 사막도마뱀은이런곤충류를잡아먹으면 그림 6a. 뉴멕시코주의사막에자란초본류의꽃대위에서쉬고있는메뚜기 그림 6b. 뉴멕시코주의사막에자란초본류의꽃속에서꿀을먹는개미 72 재미있는야생동 식물이야기

서영양분과수분을얻는다. 육지거북은그들의등껍질아래에물의저장소를두고옮겨다닌다. 파충류는사막기후에매우적합하다. 그들은음식을통해물의대부분을얻고, 그들의피부를통하여수분을잃는것을막는다. 미국남서부에사는작은요정올빼미는그들의둥지를키가큰사와로선인장이나사막에서자라는나무속에둥지를만들고낮시간을보낸다 ( 그림 3a). 북아프리카의사막여우는커다란그늘진바위아래에서저녁까지기다린다. 15cm의커다란귀는넓은표면적을이용하여몸의열을분산시켜몸을시원하게만든다. 북아메리카사막에서가늘고긴꼬리를가진캥거루쥐는땅속을깊게파고들어가지하에서생활한다. 또한캥거루와같이꼬리를이용하여균형을잡으며도약할수있다. 이동물은사막이시원해지는밤에주로활동하며물을마시지않고씨앗으로부터필요한수분을얻고살아간다. 매달건조한보리종자 100g을먹이로공급한다면캥거루쥐는보리종자로부터 57g의수분을얻을수있다. 동시에호흡이나배설을통해 71g의수분을잃게되는데, 이때캥거루쥐의신진대사를위해모자란 14g의수분은둥지의습한공기에서호흡하면서수분을얻는다. 캥거루쥐는땀을흘리지않기때문에매우소량의수분을잃는다. 이들의몸은소변을매우적게배출하고, 몸에서내보낼때고체형태로내보낸다. 대부분의동물은수분없이살수없다. 그러나어떤동물들은물을집접적으로마시지않고도필요로하는수분을얻을수있다. 다른동물들은잎, 종자, 초본류, 다른물질로부터수분을추출해내며, 다른종류는부드러운음식으로부터수분을얻고, 그음식으로부터당을합성하며, 대기로부터피부를통하여물을흡수한다. 수분은살아가는데필수적인요소이며, 동물의신진대사는수분을얻는양과비교하여수분을소모하는호흡, 땀의배출, 배설을통하여수분량을조절한다. 장기적인가뭄이찾아온다면이러한능력이없는온대지방의동물들은모두죽을것이다. 하지만사막의동물들은수분의부족에도지속적으로살아남을수있는생활전략을갖고있다. 가뭄기간동안어른쟁기발두꺼비는삽처럼생긴두팔다리로구멍을파 사막에서사는동 식물 73

고지하로들어가휴면을한다. 마른웅덩이의갈라진진흙틈에는브라인새우의알이살아있지도죽지도않은정지상태로휴면하고있다. 우기가시작되면쟁기발두꺼비는표면으로올라온다. 수컷은짝을유혹하기위해웅덩이에서큰소리로울음소리를낸다. 또한브라인새우알은유생으로우화하여웅덩이속을자유롭게헤엄친다. 짝짓기후암컷두꺼비가웅덩이의가장자리중얕은곳에산란을한다. 브라인새우의유생은조류를먹으면매우빠르게자란다. 몇일동안두꺼비알은올챙이로부화한다. 이들은 10일만에어른두꺼비의크기로성장한다. 같은시기에브라인새우또한성숙하고웅덩이아래에새알을낳는다. 웅덩이는열기에의해증발한다. 만약너무빠르게증발하지않는다면올챙이는꼬리가있는형태에서아성체가될시간을가진다. 하지만브라인새우는물이마르게되면바로죽는다. 웅덩이가마르게되면성숙하지못한올챙이들은죽게된다. 다음우기에그들의몸은조류의영양분이된다. 브라인새우의알은바람에의해날려원래서식지에서수십 km까지옮겨다닐수있다. 어른두꺼비는땅을파고들어가그들의코를제외한모든부위를봉인한다. 이들은이러한방법으로비가오지않아도 2년동안살아있을수있다. 일부사막에사는종들은우기와건기와같은시간을통하여그들의생활방식을적응시켜나갔다. 몇몇종들은우기에만그들의생식활동을하게되었다. 전세계적으로알려진사막에사는개구리와같은양서류의 50여가지종들은우기에짝짓기를하기위해몇달동안모래속에서비를기다린다. 이동물들은첫방울의비가땅에떨어짐과동시에매우빠른속도로짝짓기를하고알을낳으며, 부화하고나와빠르게성장하고, 몇일만에어른이된다. 쟁기발두꺼비는브라인새우와함께비에반응한다. 갑각류인브라인새우는식물의씨앗처럼생긴알을부화하기전에사막의바람에의해 50년동안날아다니며번식했을것이다. 참고문헌 1. 강영희. 1988. 식물생리학. 아카데미서적. 74 재미있는야생동 식물이야기

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