작품번호 제 51 회전국과학전람회학생작품지도논문연구대회 인동초꽃의색깔변화에 관한탐구지도 출품부문 : 식물 2005. 7. 시 도학교직위 ( 학년 ) 성명 강원우석초등학교교사권오련 지도학생우석초등학교 6 학년 5 학년 차다미김푸름
작품번호 제 51 회전국과학전람회학생작품지도논문연구대회 인동초꽃의색깔변화에 관한탐구지도 출품부문 : 식물 2005. 7.
목 차 Ⅰ. 지도동기및목적 1 1. 지도동기 1 2. 지도목적 1 Ⅱ. 지도를위한사전조사 1 1. 인동초 2 2. 번식방법 2 3. 당성분 4 4. 꽃의색소 5 Ⅲ. 지도내용및절차 6 Ⅳ. 탐구지도의실행 7 1. 탐구과정지도 7 2. 탐구내용에따른지도과정 7 2-1 인동초의번식방법조사 7 2-2 인동초의성장습성과개화습성조사 10 2-3 인동꽃의색깔변화조사 12 2-4 인동꽃의성분조사 14 Ⅴ. 종합결론에대한지도 17 Ⅵ. 제언에대한지도 18 참고문헌
표목차 < 표 1> 인동초새순의마디자람비교 10 < 표 2> 인동초새순의잎의길이비교 10 < 표 3> 시간별곤충출현수 12 < 표 4> 곤충중류별출현수 12 < 표 5> 인동꽃의당성분분석 14 < 표 6> 인동꽃의색깔분석 16 그림목차 < 그림 1> 인동초에달린열매 8 < 그림 2> 인동초씨앗 8 < 그림 3> 발아한인동초 8 < 그림 4> 인동초꺾꽂이 8 < 그림 5> 포기나누기 9 < 그림 6> 휘묻이부분 9 < 그림 7> 인동초새순의마디자람비교 11 < 그림 8> 인동초새순의잎의길이비교 11 < 그림 9> 발아한인동초 12 < 그림 10> 곤충종류별출현수 12 < 그림 11> 인동꽃의색깔변화시간 13 < 그림 12> 인동꽃의당성분분석 15 < 그림 13> 인동꽃의색깔분석 16
Ⅰ. 지도동기및목적 1. 지도동기 초등학교과학과는국민의기본적인과학적소양을기르기위하여자연을과학적으로탐구하는능력과과학의기본개념을습득하고, 과학적인태도를기르기위한과목이라고규정짓고있다. 본연구자가근무하는학교는 2003년 6월부터 2005년 2월까지강원도교육청지정과학교육선도시범학교로지정받아자연을과학적으로탐구하는능력을기르기위하여학기초에학생들로부터다양한탐구주제를선택하게하여탐구보고서대회를개최하였다. 학생들은학교교정의우석식물관찰원에있는다양한야생초, 곡물, 열매채소, 뿌리채소, 잎채소, 여러가지식물중한식물을선택하여장기적으로관리하며식물들의생태에대해연구하며실험을거듭하였다. 저학년은담임선생님의주도하에학급주제를정하여 식물에게대화하기 을하였으며, 중학년은모둠구성을하여모둠주제로 보고서쓰기, 고학년은개별주제를선택하여프로젝트학습을운영하게하였다. 연구자가운영하는과학탐구반에서도한가지씩주제를정하여자연현상에대한올바른탐구력을신장시키게하였다. 그중인동초는유달리학생들의호기심을자극시키는식물이었다. 인동초는아침등교길에흰색꽃이었다가하교길에는노란색꽃으로변하여인동초꽃에대한탐구를통해학생들에게기초과학을체계적으로지도할수있다는생각에서본연구를지도하게되었다. 2. 지도목적 기초과학의체계적지도와과학적태도함양을위하여본지도를통하여다음과같은목적을세웠다. 가. 인동초가야생에서질긴생명력으로자손을번식시키는방법을여러가지실험방법으로알아보고나. 인동초의성장습성과개화습성을파악해보고다. 인동초꽃의색깔이흰색에서노란색으로변화하는요인을분석하며라. 인동꽃을채집하여당도변화와화소분석을통하여우리의조상들이인동꽃을은금화로부른까닭을알아보는데그목적이있다. - 1 -
Ⅱ. 지도를위한사전조사 1. 인동초 (Lonicera japonica) 인동초는인동과의꼭두서니목에속하는덩굴식물로원산지는한국 중국 일본이다. 인동초의딴이름으로는금은화, 은금화, 금은등, 이화, 이포화, 능박나무, 인동덩굴, 겨우살이덩굴이라부른다. 인동초는반상록성관목의덩굴식물로산과들의양지바른곳에서잘자라며길이는약 5m정도이다. 줄기는오른쪽으로길게뻗어다른물체를감으면서올라간다. 가지는붉은갈색이고, 속이비어있다. 잎은마주달리고긴타원형이거나넓은바소꼴이며길이 3~8cm, 나비 1~3cm이다. 가장자리가밋밋하지만어린대에달린잎은깃처럼갈라진다. 잎자루는길이약 5mm이다. 꽃은 5~6월경에새로뻗어나간덩굴의잎겨드랑이에서연한붉은색을띤흰색이지만나중에노란색으로변하며, 2개씩잎겨드랑이에달리고향기가난다. 가느다란통꽃이두송이씩핀다. 화관은입술모양이고, 길이 3~4cm이다. 화관통은끝에서 5개로갈라져뒤로젖혀지고겉에털이빽빽이난다. 꽃밑에는잎처럼생긴포가마주난다. 포는타원모양이거나달걀모양이고길이 1~2cm이다. 순백의하얀꽃잎이긴꽃술을내밀고있는모습은마치정갈한학이날고있는듯한형상이다. 수술 5개, 암술 1개이다. 열매는장과로서둥글며 9~10월에잎사이에붙어흑청색으로익는데둥글고지름이 7~8mm즈음되어 10~11월에검게익는다. 솜털이보송한줄기는덩굴을지우며뻗어나간다. 땅에닿으면마디에서뿌리가나서새로운개체로자라게된다. 뜯어도다시돋아나고짓밟혀도쉽게뿌리를내려뻗어나간다. 그강인한모습에서꺾이지않는불굴의의지를느낄수있다. 덩굴은시계바늘반대방향으로감아오른다. 그습성을두고사람들은인동이귀신을쫒는힘이있다고우리선조들은믿었다. 왼새끼를꼬아금줄을치듯오른쪽에서왼쪽으로감은성질이귀신을옭아맨다고생각한것이다. 인동꽃의꽃말은 헌신적인사랑 이며, 인동덩굴의꽃말은 우애 를의미하며밀원식물이다. 생약에서는꽃을은금화, 줄기 잎을인동이라한다. 꽃은지방산 플라보노이드를함유하며해열 해독제로서유행성감기 부스럼에도쓰이고특히위암, 폐암에효과가좋으며종기 매독 임질 치질등에사용된다. 인동은탄닌 사포닌 플라보노이드등을함유하고약용범위가넓게쓰인다. 2. 번식방법 가. 씨앗발아법 씨앗발아법은종자의배 ( 胚 ) 가성장을시작하는것, 또는화분이나포자가싹을 내는것, 종자의발아는현상적으로는어린뿌리가종자의껍질 ( 종피 ) 를파괴하고나 - 2 -
오는형태적변화를나타내는데, 종자의내부에서는그이전에여러가지모든생리적 생화학적변화가일어나있다. 따라서종자의발아는종자의흡수에서시작하여세포대사나생합성등복잡한생화학반응의활성화를수반하며, 최종적으로는배의성장에이르는일련의과정으로이루어진다. 배의성장은보통어린뿌리로부터시작하는데벼의종자처럼물속에서발아시키면떡잎집 ( 어린싹 ) 부터먼저성장을시작하는경우도있다. 일반적으로종자는성숙해도바로발아하지는않는다 ( 휴면 ). 발아를일으키기위해서는저온 빛등특별한환경자극이나저해물질의소실을필요로하는경우도있고, 종자껍질등종자의구조나성질에따라배의성장에필요한수분이나산소공급을충분히해야하는경우도있다. 또종자에는식물의중류에따라각각적당한온도범위가있다. 나. 꺾꽂이 식물의영양기관인줄기 잎 뿌리등을잘라모래나흙에꽂아서뿌리를내리게하고싹을돋게하여독립된식물체를만들어내는방법으로꺾꽂이는무성생식 ( 영양생식 ) 을하기때문에모수 ( 어미나무 ) 와같은성질 ( 유전물질 ) 을가진묘목을많이얻을수있고, 종자번식에비해조기에개화 결실이가능할뿐아니라, 증식작업도간단하다는등의장점때문에널리이용되는번식방법이다. 꺾꽂이에서의발근은온도 습도 일조등외적요인과꺾꽂이순상태의영향을크게받는다. 저장되어있는양분 ( 탄수화물 ) 이많은꺾꽂이순은발근율이높다. 꺾꽂이순은보통 10 이하에서는발근이늦고, 지온 30 이상이면부패하기쉽다. 빛을받으면발근작용이촉진된다. 그러나잎이있는경우는잎면의온도가높아져서잎면의증산량이증가하여고사하기도한다. 꺾꽂이순의발근을촉진하는데는사용하는흙의질에크게관계한다. 그러므로흙은보수성 통기성이뛰어나야하며, 부패균에오염되지않은것을사용해야한다. 천연흙으로는깨끗한모래와황토가좋아서많이쓴다. 다. 포기나누기 식물체의일부분을뿌리와함께모식물 ( 模式物 ) 로부터잘라내어새로운개체를얻는방법으로모식물의형질을그대로유지할수있는간단한번식방법이지만한꺼번에많은개체를증식시킬수없는단점이있다. 주로숙근초 꽃나무류 관엽식물에서행해진다. 이들식물은어느정도커져가지나잎이무성해지면생육이나빠지거나꽃이작아지는경향이있으므로재배관리를위해서도수년에한번은포기나누기를행한다. 일반적으로봄에서여름에꽃이피는것은 9~10월, 늦여름부터가을에꽃이피는것은이른봄에포기나누기를한다. 알뿌리식물의증식은새로형성된비늘줄기나저장뿌리를나누는알뿌리나누기법에의해행해지지만잘려나온식물체의일부에뿌리가달려있지않아도좋다는점을제외하면포기나누기와알뿌리나누기의차이는없다. - 3 -
라. 휘묻이 나뭇가지나줄기의일부를흙 물이끼등으로감싸서막뿌리를발생시킨뒤묘목으로채취하는영양번식법으로취목 ( 取木 ) 이라고도한다. 어미나무의형질을그대로유지할수있는번식법으로, 증식용재료가양적으로적은나무를번식시킬수있고, 많은도구가필요하지않으나, 한꺼번에많은개체를얻을수없는단점이있다. 시기는식물이활동적인 5~6월이가장좋으며낙엽수는발아직전인 4월이적합한것도있다. 발근은나무의종류에따라차이가있는데, 빠른것은 3개월, 늦은것은 1년정도걸린다. 휘묻이의방법은형태에따라다음과같이분류된다. 1) 단순휘묻이 : 보통휘묻이라고도한다. 가지끝 15~30cm 부분을구부려서 흙속에묻고끝은지상에나오도록한다. 철쭉 목련 금목서등에많이쓰인다. 2) 매간 ( 埋幹 ) 휘묻이 : 트렌치휘묻이라고도한다. 가지를수평으로눕혀묻어 새가지를나오게하고그가지밑에서뿌리가나오면잘라내는방법으로한꺼번에 여러개체를얻을수있다. 호두나무번식에쓰인다. 3) 맹아지 ( 萌芽枝 ) 휘묻이 : 성토 ( 盛土 ) 휘묻이또는묻어떼기라고도한다. 나무의줄기를지면가까이에서잘라성토하고그곳에서새로나오는가지밑부분에뿌리를발생시켜새개체를분할하는방법으로, 성토하는줄기의밑부분에환상박피와같은상처를가하면뿌리의생장이더욱빠르다. 철쭉 서양까치밤나무등에쓰인다. 4) 공중 ( 空中 ) 휘묻이 : 고취 ( 高取 ) 휘묻이또는높이떼기라고도한다. 가지나 줄기의일부에상처를내고찰흙이나물이끼로그부위를감고비닐로싸서습기를 보존하면뿌리가내린다. 고무나무 목련 호랑가시나무 라일락등에쓰인다. 3. 당성분 가. 과당 (Fructose) 포도당과함께과일 꿀 시럽및몇몇채소등에많이들어있는당분 ( 糖分 ), 레불로오스라고도한다. 흰색가루이며단당류육탄당 ( 單糖類六炭糖 ) 에속하는것으로케톤당의하나이다. 천연의것은 D계 ( 係 ) 이다. 효모의작용으로쉽게발효되며포도당과달라서셀리와노프의반응을나타내기쉽다. 과당은당류중에서인체에가장빠르게흡수 소화되고단당류가운데단맛이가장강하지만가열하면 1/3로약해진다. 물이나알코올에녹고, 선광성 ( 旋光性 ) 이있어좌선당 ( 左旋糖 ) 이라고도하며발효하면알코올이된다. - 4 -
나. 포도당 (Glucose) 포도당의화학식은 C 6 H 12 O 6 로천연에서가장다량으로산출되는알도헥소오스, D -글루코오스라고한다. 화학식량은 180.16이다. 유리상태로단맛이있는과일속에다량으로존재하고, 동물의체내에서는혈액 림프액 뇌척수액속에약간들어있는데, 당뇨병환자의오줌속에서는다량볼수있다. 말토오스 스코로오스 락토오스등의이당류의구성당일뿐만아니라, 녹말 글리코겐 셀룰로오스등의다당류및각종글리코시드의기본단위이다. 탄수화물이체내에서분해되어에너지로바뀌는경우에는일단포도당혹은포도당인산에스테르로변화한다. 생명체에가장좋은에너지원이고, 해당 ( 解糖 ) 에의해분해되어발효 호흡에쓰인다. 다. 자당 (Sucrose) 자당의화학식은 C H O 로 D-글루코오스와 D-프록토오스로되어흡수되는이당류 ( 二糖類 ) 의하나이며단사정계 ( 單斜晶系 ) 결정으로 160 에서녹아엿같이되고 200 에서갈색의캐러멜이된다. 식물계의고구마 사탕무 사탕수수등에많으며물에잘녹고단맛이있다. 이를정제하여조미용설탕을만든다. 넓은뜻으로는수크로오스 (sucrose) 와같으며좁은뜻으로는사탕수수에서채취한수수설탕을말한다. 4. 꽃의색소 가. 플라보노이드 (Flavonoid) 플라본을기본구조로갖는노란색식물색소의총칭으로천연에는각종식물의꽃 잎 뿌리 줄기 열매등에함유되어있다. 플라본의명칭은라틴어 flavus( 황색 ) 에서유래했다. 식물의표피세포에서자외선을차단하는역할을담당하며대부분수용성글리코시드로존재하며실제로플라보노이드가있는것은옛날부터염료로쓰이던것도있다. 나. 카로티노이드 (Carotinoid) 동식물계에널리분포하는노랑 주황 빨간색을가진색소군의총칭으로당근의색 소인카로틴과비슷한색소군이다분자속에많은 2 종결합이있어서공기속에서 산화되기쉬운불안정한물질이다. - 5 -
Ⅲ. 지도내용및절차 1. 지도내용 가. 자연생인동초서식지및자생지를조사하여관찰원을조성, 재배, 인동초의번식방법조사나. 인동초의성장습성관찰비교다. 인동꽃의색깔변화조사라. 인동꽃의당도변화 2. 탐구지도대상어린이강원춘천시우석초등학교 6 학년차다미, 5 학년김푸름 3. 지도기간 : 2004 년 4 월 1 일 ~2005 년 7 월 15 일 4. 지도의절차 단계 내용 기간 비고 연구계획수립및문헌조사 2004. 4. ~ 2004. 7. 계획 연구주제설정지도 2004. 6. ~ 2004. 9. 기초자료검토분석 2004. 8. ~ 2004. 11. 실행계획수립지도 2004. 7. ~ 2004. 12 실천계획별실천지도 2004. 6. ~ 2005. 6. 2004. 4. ~ 2005. 1단계탐구지도실천 3. 2단계탐구지도 2005. 4. ~ 2005. 6. 정리 3 단계탐구지도 2005. 4 ~ 2005. 6 설명서작성지도 2005. 7. 설명표작성지도 발표지도및전시물지도 2005. 8 2005. 7. ~ 2005. 8. - 6 -
Ⅳ. 탐구지도의실행 1. 탐구과정지도 본연구는인동꽃의색깔변화에의해은금화로불리는원인을파악하기위해번식방법과성장습성, 인동꽃의색깔변화및인동꽃의성분분석에대한탐구방법중심으로지도를하였다. 또한주제탐구의지도과정은탐구주제선정, 기초조사, 계획수립, 내용별탐구, 결과정리, 결론도출의절차로지도하였다. 2. 탐구내용에따른지도과정 주제 1 : 인동초의 번식 방법 조사 가. 씨앗발아법 1) 탐구방법지도 2004년 9월에인동초가서식하고있는학교교정의인동초덩굴과우리고장의춘천교육대학교자연학습원, 춘천시신북읍용산 3리주변야산에서인동초의열매가흑청색으로맺혀있음을확인하고 6차례동일지역을탐사하여검게익은인동초의씨앗을채취하게하였다. 채취한씨앗을돋보기와현미경으로특징을관찰하도록지도한후서늘한곳에두게하였다가 2005년 3월에씨앗을파종하도록지도하였다. 2) 탐구결과에대한지도소감 인동초의씨앗은꽃이진후 1개월~2개월사이에흑청색의열매를맺고있다가성숙되어지면흑색으로변하였고, 처음의개체수보다여섯번째탐사때개체수가줄어듬을확인하고탐구자들은자연에서인동초의열매가새들의좋은먹이로이용됨을알수있었다. 다음해 3월에 36알을파종하여 3알 - 7 -
만발아하였다. 36 알중 3 알만발아한것으로보아자연에서발아하는것보다 인위적인발아가어렵다는것을이해하고있었다. < 그림 1> 인동초에달린열매 < 그림 2> 인동초씨앗 < 그림 3> 발아한인동초 나. 인동초를꺾꽂이로번식시키기 1) 탐구방법지도 2004년 7월에야생에서자라고있는인동초의줄기와학교교정에서자라고있는인동초의줄기가새로난부분을잘라서한마디의간격을 15cm로자르게하였다. 꺾꽂이가잘되는모래를담은화분에인동초의줄기를꺾꽂이하여응달에두고이를관찰하게하였다. 매일매일탐구일지를기록하게하며새로이난잎들은어느부분에서잎이돋는지를관찰하도록지도하였다. 2) 탐구결과에대한지도소감 탐구자들이여학생들이어서전지가위를들고손에물집이잡힐정도로줄기를잘라총 150개중식재가가능한인동초 120주를만들었으며뿌리가없던인동초의줄기에서뿌리가내리며잎이돋는모습을보며무척이나기뻐하였다. < 그림 4> 인동초꺾꽂이 다. 인동초의포기나누기 1) 탐구방법지도 인동초의포기나누기방법을탐구해보기위해우리고장의동내면거두리 - 8 -
인근지역과춘천시신북면용산리에서서식하고있는인동초묘목을 2005년 4월에 12주를캐어둥근화분에식재하도록지도하였다. 식재한화분은과학실벽면실험대에비치하고매일물주기를하며인동초의자람중덩굴이어느방향으로감겨올라가는지를관찰 토론하고잎과가지의발생을관찰하도록지도하였다. 2) 탐구결과에대한지도소감 겨울바람이봄바람을시샘하는바람이부는날이었지만탐구자들과함께동행한교감선생님과학교기사님은우리들의연구를위해선모든지원을아끼지않으시면서열심히캐어주셨다. 탐구자들은준비해간카메라로아까운장면을놓칠세라열심히셔터를눌러대고학교에돌아와서캐어온인동초가잘자라게우리들만의이벤트를벌렸다. 탐구자들의정성으로 12주모두잘살아덩굴을감아올라가는모습이정겹게느껴지기까지했다. < 그림 5> 포기나누기 다. 인동초의휘묻이방법 1) 탐구방법지도 우리나라에서자생하고있는덩굴식물의종류와특징, 인동초가잘자랄수있는환경들을한국의식물도감 ( 이영노저, 교학사, 2004) 과두산세계대백과사전 ( 두산동아백과사전연구소, 서울,1999), 인터넷을이용하여조사하도록하였으며, 2005년 2월에학교교정의인동초의줄기가뻗어나가면서땅에닿은부분이어떤변화가일어나는지관찰하게하였다. 인동초의뿌리를내린부분을중 < 그림 6> 휘묻이부분심으로양쪽부분을잘라주게하면서자른부분에서새로운개체가자랄수있는지관찰하게지도하였다. 2) 탐구결과에대한지도소감 인동초뿌리를내린부분을중심으로양쪽부분을잘라준결과 3 월말경 에그부분에서새로운잎이생겼다. 탐구자들은너무나신기한나머지탄성 - 9 -
을자아내었고인동초는질긴생명력으로다양한방법을통하여자손을번식시키는것을알게되었으며, 가장효율적인번식방법은휘묻이된부분을잘라서번식시키는것이가장좋은방법이라는것도알게되었다. 기는줄기에서는마디마디마다뿌리를내려새로운생명체를꽃피운다는것이신기했다. 주제 2 : 인동초의 성장습성과 개화 습성조사 가. 인동초의성장습성 1) 탐구방법지도 인동초는다년생덩굴식물로새순이자라는부분이정확히어느부분인지돋보기로관찰하도록지도하였다. 여러가지의새순이돋아날때차이가심하여기준을정하여측정하도록지도하였다. 특히뿌리부분줄기와중간부분줄기와윗부분줄기를구분하여관찰하도록지도하였다. 또한새순잎의길이에도어떤변화가일어나는지새순의마디자람과새순잎의길이를비교하며탐구일지에기록하도록지도하였다. 2) 탐구내용 < 표 1> 인동초새순의마디자람비교 구분 첫째마디 둘째마디 셋째마디 넷째마디다섯째마디 평균 뿌리부분줄기 4cm 6cm 14cm 15cm 14cm 10.6cm 중간부분줄기 1cm 4cm 6cm 8cm 8.5cm 5.5cm 윗부분줄기 0.5cm 2cm 3cm 4cm 4cm 2.7cm < 표 2> 인동초새순의잎의길이비교 구분 첫째잎 둘째잎 셋째잎 넷째잎 다섯째잎 평균 뿌리부분줄기 1cm 2cm 3cm 3cm 3cm 2.4cm 중간부분줄기 0.5cm 1cm 1.5cm 1.5cm 1.5cm 1.2cm 윗부분줄기 0.2cm 0.5cm 1cm 1cm 1cm 0.7cm - 10 -
뿌리부분줄기중간부분줄기윗부분줄기 뿌리부분줄기중간부분줄기윗부분줄기 16 3.5 14 12 10 8 6 3 2.5 2 1.5 4 1 2 0 cm 첫째마디 둘째마디 셋째마디 넷째마디 다섯째마디 0.5 0 cm 첫째잎 둘째잎 셋째잎 넷째잎 다섯째잎 < 그림 7> 인동초새순의마디자람비교 < 그림 8> 인동초새순의잎길이비교 3) 탐구결과에대한지도소감 인동초새순의자람은첫째마디와둘째마디의성장이적었으나셋째마디에서는성장이급격히빨랐다는것을알수있었으며, 특히뿌리부분의성장이다른부분에비해성장속도가빠른것을보고탐구자들은무척신기해했다. 인동초는전년도가지의마주나기잎사이에서새순이돋아가지치기하는모습을관찰하면서기초가튼튼해야높은건물도지을수있듯이줄기밑부분의새순이훨씬굵고튼튼한새순을돋아내는것도새롭게안사실이라고했다. 나. 인동초의개화습성 1) 탐구방법지도 탐구자들은인동초의개화습성을보기위해매일인동초관찰조성원에서살다시피했다. 아침에등교하면인동초의변화된모습을관찰하기에주력하던 6월초순에드디어인동초꽃이피었다. 처음인동초꽃이피었을때, 줄기나새순의어느부분에서꽃이피는지를자세히관찰하도록지도하였다. 2) 탐구결과에대한지도소감 인동초덩굴의잎겨드랑이에서하얀꽃을두송이피우는것을본탐구자들은긴겨울동안추위를이기느라너무힘들어서의지할친구가필요하기에쌍으로핀다는이야기까지하였다. 꽃대는새순다섯째마디이후에서마주나기로형성되어꽃을피우는모습을보며마주나기로꽃을피우는식물에대해더깊이탐구해보기로하였다. - 11 -
주제 3 : 인동꽃의 색깔 변화 조사 가. 인동꽃개화와곤충의관계조사 1) 탐구방법지도 인동초가개화를시작한후각종곤충들이인동초주변을맴돌았다. 곤충들이왜인동초주변에서윙윙대며날고있는지조사해보게하여과학탐구반수업시간에발표하도록하였다. 인동초의꽃주변에곤충의출현횟수와곤충종류별출현수를알아보기위하여 2시간간격으로조사를하도록하였으며담임선생님의협조를얻어정확히조사하여표로완성하게하였다. 2) 탐구내용 < 표 3> 시간별곤충출현수 시간별 5시 7시 9시 11시 13시 15시 17시 19시 계 곤충수 2 12 28 48 34 20 12 11 167 < 표 4> 곤충종류별출현수 곤충종류꿀벌말벌호박벌꽃등애금파리파리기타계 곤충수 72 3 12 28 32 12 8 167 60 80 50 곤충수 70 곤충수 40 30 60 50 40 20 30 10 20 0 5 시 7 시 9 시 11 시 13 시 15 시 17 시 19 시 10 0 꿀벌호박벌금파리기타 < 그림 9> 시간별곤충출현수 < 그림 10> 곤충종류별출현수 - 12 -
3) 탐구결과에대한지도소감 개화를시작한후인동초주변에어떤곤충들이모여드는지먼저관찰하고조사를하여곤충의종류를확실히파악하게하는것이우선적인과제였다. 인동꽃에시간대별로어떤곤충들이몰려드는지관찰계획을세운결과새벽 5시부터관찰하자는의견이나와혹시라고탐구자들과의약속을못지킬까걱정이되어그전날자명종시계를 4개나맞추어놓고잠자리들었었다. 약속시간에학교에모여시간대별곤충의출현수를조사한결과오전 11시와오후 1시경에곤충들이많은활동을하였고, 곤충의종류로는꿀벌과금파리가가장많은출현을하였다. 본연구자도꿀벌이꽃의꿀을채취하는광경을처음으로봐서신비로움을금할길이없었다. 탐구자들은행여라도벌에쏘일까봐숨소리까지죽이며벌의꿀채집광경을지켜보느라아침수업시간이시작된줄도모르고연구에몰두하다곤란을겪기도했었다. 우리탐구자들은나날이연구의깊이를더해가며과학도의꿈을키우고있었다. 나. 인동꽃의색깔변화조사 1) 탐구방법지도 하루를꼬박투자해야인동꽃의색깔변화를관찰할수있기에일요일을과감히인동꽃에바치기로하여관찰을하게하였다. 꽃이개화하기시작할무렵부터꽃의바로아래에있는잎에개화한시각을기록한포스트잇을붙여놓고 30분간격으로색깔을관찰하게하였다. 2) 탐구내용 0-4 시간 4-8 시간 8-12 시간 12-16 시간 16-20 시간 20-24 시간 24-28 시간 28 시간이상 < 그림 11> 인동꽃의색깔변화시간 - 13 -
3) 탐구결과에대한지도소감 인동꽃이산과들에서피어나기시작하면이젠봄이막끝나고여름이시작되었음을알수있다고했는데그여름의시작을알리려고무던히도애쓰던인동꽃은잎겨드랑이에서하얗고가느다란통꽃을두송이씩피우기시작했다. 이런아름다운형상을한흰꽃이바람이많이불거나곤충들이많이나타난날은노랗게색깔변화시간이짧게나타났음을알수있었다. 색깔변화시간은 4시간에서길게는 32시간까지걸렸으나가장많은변화가일어난시간은 8시간~12시간에색깔변화가많이일어났다. 또한황금색으로변한인동꽃도여전히자태를뽐내고있었다. 주제 4 : 인동꽃의 성분 조사 가. 인동꽃의당도변화 1) 탐구방법지도 교정의식물관찰원에있는인동꽃과춘천교육대학교의자연학습원에있는인동꽃을흰색꽃과노란색꽃으로구분하여 200g 씩채취하게하였다. 채취한인동꽃을따로따로분쇄기로마쇄한후그중에서 2g을채취하여물로 3배희석하게하였다. 4 에서원심분리기로 10,000rpm 으로 20분간원심분리한후상등액만취하여 0.45 μm엷은막필터로여과하였다. 38 에서 Precial Carbohydrate ES 5u로 0.7ml/mim 속도로 HPLC(Model :Water-2960) 로분석하였다. 이과정은학교에당성분을분석하는기계가없으므로강원도농산물시험검사소에의뢰하여 3회반복평균값을구하였다. 2) 탐구내용 < 표 5> 인동꽃의당성분분석 ( 단위 : ppm) 구분성분 Fructose( 과당 ) Glucose( 포도당 ) Sucrose( 자당 ) 수정전의흰색꽃 18,484 16,637 2,818 수정후의노란색꽃 12,576 9,628 3,279-14 -
20000 18000 16000 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 ppm 0 수정전흰꽃 수정후노란꽃 Fructose Glucose Sucrose 당성분 < 그림 12> 인동꽃의당성분분석 3) 탐구결과에대한지도소감 인동초의흰색꽃과노란색꽃의당성분은과당, 포도당, 자당이주성분이었음을탐구자들이분석하였다. 또한수정전에는포도당과과당의비율이흰씩꽃에서높았으나수정후에도포도당과과당은노란색꽃보다흰색꽃이높았으나자당비율만수정후에노란색꽃에서높아졌음을탐구자들이분석해서결과를체계적으로해석하였다. 또한탐구자들은이렇게당성분의수치가높은것을보고인동초주위에곤충들이많았던까닭을이해하였다. 한걸음한걸음저높은곳을향하여... 나. 인동꽃의색깔성분분석 1) 탐구방법지도 인동꽃의색깔은흰색에서수정후노란색으로변하는데어떤성분으로인하여색깔의변화가일어나는지알아보기로하였다. 2005년 6월 7일. 학교교정의싱싱한흰색꽃과노란색꽃을채취하여전문가의도움을받기로했다강원도농산물시험검사소와강원대학교에협조를의뢰하여색상을분석하였다. 실험방법은흰색꽃과노란색꽃 10개를임의로추출하여잘펼친후 Coloring Mate(Minolta CA-300) 로색깔을분석했다고했다. 탐구자들과같이분석된결과표를해석하는데도한참이나걸렸지만마음속이부자가된듯한기분으로하교를하였다. 2) 탐구내용 < 표 6> 인동꽃의색깔분석 - 15 -
( ) 는표준편차 구분색상 L a b 색상 b 노란색꽃흰색꽃 흰색꽃 +87.00 (2.92) -1.13 (-1.13) +30.12 (18.02) a ll 노란색꽃 +84.48 (1.76) -0.21 (2.94) +47.21 (5.56) L -20 0 20 40 60 80 100 < 그림 13 > 인동꽃의색깔분석 3) 탐구결과에대한지도소감 분석된결과를보고어찌할바를몰라난감했었다. 강원도농산물시험검사소의 의친절한설명으로인하여색소분석법을조금알게되었다. L은명도, a와 b는색도좌표를나타내며그중 a는적색방향, -a는녹색방향, b는노랑색방향, -b는청색방향을나타낸다는설명에처음의난감함은사라졌다. 결국인동초의흰색꽃은 L의값이 100중에 87정도흰색에가깝고, a 의값은 100중에 1.13만녹색을지녔으며, b의값은 100중에 30.12만이노랑색에가깝다. 반면에노란색꽃은 L의값이 100중에 84.48정도흰색에가깝고, a의값은 100중에 0.21정도의녹색을지녔으며, b의값은 100중에 47.21정도가노랑색에가깝다는사실을알게되었다. L, a, b의값중 b의값이노란색꽃에서많은차이가있음이밝혀졌다. 이탐구결과는흰색꽃의노란색비율보다는노란색꽃의노란색비율이더높음으로써노란색꽃으로변하면서노란색소가수정후에더깊어짐을보고자연의조화로움에경이감을금치못했다. - 16 -
Ⅴ. 종합결론에대한지도 본연구를계획하고실천하기위해본교교정에인동초관찰원을조성하고, 우리고장의인근야산을수차례탐사하면서탐구자들과 1년이상의시간을과학실에서보내면서처음그들의소극적인태도를원망했던지도교사는이제는탐구자들의눈빛만보아도그들이무엇을말하는지다알수있을정도로교감이이루어졌다. 탐구자들과함께했던내용을종합해보면다음과같다. 1. 인동초의번식방법 씨앗발아법은 8.3% 의낯은발아율을보였고, 꺾꽂이는 80% 의발아율을보였으나포기나누기, 휘묻이법은 100% 생존율을보여인동초는포기나누기나휘묻이방법이번식방법으로가장알맞다는사실을알게되었다. 2. 인동초의성장 인동초는다년생덩굴식물로서성장속도가지면가까이있는가지가가장성장이왕성하고, 셋째, 넷째마디에서부터개화습성은 1년생가지의 3번째마디에서새순이나오고새순의 5번째마디에서부터꽃대가형성하여꽃이피기시작하였다. 3. 인동꽃의색깔변화 인동초는밀원식물로써개화후따뜻하고바람이없는날오전 9시에서오후 1시사이에꿀벌과금파리, 꽃등애등의곤충을많이볼수있었다. 인동꽃의색깔변화는흰색에서노란색으로변화하는데최단 4시간에서최장 32시간까지이나대부분 8시간에서 12시간이내에변화하였는데곤충의출현이많은날이거나바람이세게부는날은색깔변화가급속히일어났다. 이는인동꽃의색깔변화는수정관계와깊은연관성을지니고있으며우리조상들은인동초꽃이은빛의흰색꽃과금빛의노란색꽃이함께피어나는모습을보고은금화또는금은화로불렀다는사실을알게되었다. 4. 인동꽃의성분분석 인동초의흰꽃과노란꽃의당성분과색깔을분석한결과주요당성분은과당, 포도당, 자당으로되어있고, 과당, 포도당은흰꽃에많은데비해, 수정후인노란꽃에서만유독자당성분이많은것이특이하였다. 이는수정에의해서당성분이일부변한것이었음을알수있었고, 인동초의두색깔의꽃을비교한결과수정전의흰색꽃이수정후노란색으로현격한변화가일어났다. 그결과는 b( 노랑색방향 ) 의값이흰꽃보다노란꽃이노란색의비율이 17.09 만큼더진하여져서흰색꽃에서있던노랑색소가수정후더욱노란색으로발현된경우라고할수있었다. - 17 -
Ⅵ. 제언에대한지도 추운겨울날꽁꽁언땅을뒤져가며인동초의덩굴이뻗어가는모습을관찰하고, 인동초개화습성을관찰하기위해별보며학교에등교하고별보며하교하던일. 인동초주변의곤충의출현을관찰하기위해지켜보던중탐구자한명이벌에쏘여살이금방부풀어올랐던일. 인동꽃을하나라도더따려고발을헛디뎌며칠동안고생했던일이런모든일들이이제는추억으로남게되었다. 하지만탐구자들은인동초에대한연구를하면서처음계획했던결과가도출되자그결과로그치지않고새로운관심을가지며앞으로추진해야할연구과제를함께토론해보았다. 가. 인동초꽃을계속하여따주면과연가을까지도계속꽃이필것인가? 그때도계속곤충들이모여들까? 하는궁금증을갖게되었으며, 이를이용하여좋은관상재료로만들어집안에서도은은한인동초의향기를맡으면허브처럼머리를맑게할수있을것인지연구해보고싶다고하였다. 나. 인동초는옛날부터조상들이한약재로많이이용해왔는데인동초의어떤성분때문에감기, 늑막염, 신장염, 당뇨병, 이하선염, 치질, 목이아프고쉬었을때, 급성기관지염, 위십이지장궤양, 대장염, 신우신염등이루헤아릴수도없는질병을다스리고위암, 폐암, 자궁경암, 유선암, 비인암등암을치료하는데효과가있으며화장품의원료로도쓰이는지연구해보고싶다고하였다. 다. 인동초꽃의수정시많은곤충들이인동초의꿀을채취하느라부지런히움직이며날아다니는것은관찰하였지만유달리나비의출현이없었다. 탐구자들은그점을신기해하며나비도꿀을좋아하며인동초는밀원식물이라인동초꽃이많이피는 6월에는그근처만가도인근에인동초가피었다고느낄만큼향이달콤하며연인같은향이난다고하였는데왜나비만인동초의꿀을싫어하는지탐구해보고싶다고하였다. 라. 조상들은꽃의색깔변화를통해수정전과수정후를가려내는지혜로 운눈을가졌음을알게되었고, 이와비슷한사례를찾아보아야겠다고했다. - 18 -
참고문헌 1. 권병선외, 대마의재식밀도별섬유수량및성발현비율. 한국작물학회, 1996. 2. 김순철, 종이의이야기. 포장산업, 1992. 3. 도해향약 ( 생약 ) 대사전 ( 식물편 ), 영림사. 4. 박상진외, 목재과학실험서, 광일문화사, 1993. 5. 박중원, 한삼덩굴 (Humulus japonicus) 花粉주알레르겐의동정및특성硏究, 연세대학교, 1988. 6. 산업자원부기술표준원, KS 총람. 표준협회, 1997. 7. 손철욱, Heptachlor에의한호프식물및한삼덩굴의생육시기별약해에관한硏究, 강원대학교학위논문, 1988. 8. 신동소외, 임산화학, 서울 : 향문사, 1983. 9. 윤인화외, 대마의화학및발효법에의한박피와정련에관한시험, 농업기술원, 1965. 10. 이성규, 유기화학, 서울 : 향문사, 1985. 11. 이창복, 대한식물도감, 서울 : 향문사, 1981. 12. 이필우외, 목재공학, 서울 : 향문사, 1995. 13. 이학래외, 제지과학, 광일문화사, 1996. 14. 기본학습학생백과 (11) 실험과관찰, 금성출판사, 서울, 1987. 15. 두산동아백과사전연구소, 두산세계대백과사전, 서울, 1999. 16. 학원세계대백과사전편찬국, 학원세계대백과사전, 서울, 2000.