꽃가루받이
종족 번식의 필수 과정
제꽃가루받이
제꽃가루받이는 한 꽃 안에 있는 수술과 암술 사이에 일어나는 꽃가루받이이다. 아름답거나 향기가 좋은 꽃은 동물을 이용하여 딴꽃가루받이를 하려고 하지만 모두 성공하는 것은 아니다. 이에 대비하여 꽃은 종족 보존을 위해 제꽃가루받이를 하여 자식을 만든다. 제꽃가루받이는 근친결혼에 해당한다. 이 경우 부모와 같은 유전자를 갖고 태어나 품종을 보존하는 데 유리한 점도 있으나 새로운 유전자 도입이 되지 않아 환경 변화에 대비한 보다 나은 유전자를 얻는 것은 불가능하다.
제비꽃 제비꽃 씨 제비꽃의 폐쇄화
꽃봉오리 상태로 있으며
제꽃가루받이가 일어난다.
벼는 스스로 수정을 하는 제꽃가루받이(자화수분) 식물이지만, 비가 오면 수정이 어려워져 쭉정이가 많아진다. 그 때문에 “처서에 비가 오면 독의 곡식도 준다”는 옛말이 있다.
족두리풀은 자가수분(제꽃가루받이)을 하지만, 개미에 의한 타가수분도 하고 개미가 종자를 멀리 퍼뜨려준다.
딴꽃가루받이
다른 꽃의 꽃가루를 받아들이는 것을 ‘딴꽃가루받이’라고 한다. 하지만 꽃가루는 스스로 이동이 불가능하여 꽃가루를 옮겨 주는 운반체가 필요하다. 꽃가루를 운반해 주는 주체에 따라 충매화, 풍매화, 조매화, 수매화로 구별한다.
< 제꽃가루받이를 억제하는 방법 >
제꽃가루받이를 막는 구체적인 방법은 수술과 암술의 성숙 시기를 달리하는 것이다. 이를테면 수술의 꽃가루가 성숙되더라도 암술머리가 아직 미성숙한 상태로 남아 있다가 꽃가루가 다 뿌려진 다음에 암술머리가 성숙된다든가 그 반대의 경우다. 이처럼 서로 엇갈려 성숙하는 것은 시간차를 둠으로써 꽃가루받이를 피하고자 하는 것이다. 또 꽃이 피는 시간을 아침과 저녁으로 차별화 하는 식물도 있다.
이때 꽃가루가 아침에 성숙하는 꽃은 암술머리가 닫혀 있고 꽃가루가 성숙한 대신 저녁에 피는 꽃은 암술머리가 성숙하고 꽃가루가 주머니가 닫혀 있는 것과 같은 것이다. 이와 같이 시차를 달리하는 방법과는 달리 암술머리를 덮고 있는 점액성 물질이 자신의 꽃가루를 식별하여 차단하는 꽃도 있다. 점액성 물질에는 다른 종의 꽃가루는 물론 자신의 꽃가루를 정확히 판별하여 꽃가루관의 발아를 차단함으로써 제꽃가루받이를 원천적으로 봉쇄하는 것이다.
충매화
곤충을 이용해 꽃가루받이를 하는 꽃을 ‘충매화’라고 한다. 포도를 제외한 대부분의 과수가 충매화이다. 수분용 곤충은 벌목, 파리목 등 40종 이상(꿀벌류, 가위벌류, 꽃등에류)이다. 충매화는 곤충을 이용하여 적은 양의 꽃가루로 성공적인 꽃가루받이를 하는 장점이 있으나 곤충을 유인하기 위해 꽃 모양을 유지하고 꿀과 향기 등을 만드는 데 많은 에너지를 사용해야 하는 불리한 점도 있다. 또한 수분용 곤충은 기상에 많은 제약을 받는데, 벌의 활동은 온도 14℃ 이상과 무풍상태가 가장 좋으며 풍속 11.4㎧ 이하에서 활동한다. 또 수분수 배열, 꽃의 형태와 색, 꿀의 종류 및 양 등도 꽃가루받이에 영향을 준다.
곤충을 유혹하는 방법
1. 곤충의 먹이가 되는 물질로 유혹하는 것이다. 충매화는 모두 꿀샘을 갖고 있다. 꿀은 곤충에게는 가장 자양분이 풍부한 맛 좋은 먹이가 된다.
2. 꽃은 향을 뿜어내어 자기가 원하는 곤충에게 신호를 보낸다. 이 신호를 해독할 수 있는 곤충은 신호를 보낸 꽃을 쉽게 찾아낼 수 있다. 같은 종의 식물의 꽃에서 보내는 향기 즉, 신호는 같으므로 곤충은 이 꽃 저 꽃을 거쳐오는 동안 몸에 묻은 다른 꽃의 꽃가루를 암술머리에 옮겨주게 되는 것이다. 암술머리에는 과당이 들어 있는 끈끈한 점액질이 있어 꽃가루를 잘 붙게 한다.
3. 꽃의 색깔과 독특한 꽃 모양으로 곤충을 유혹한다. 꽃은 곤충이 식별할 수 있는 자신의 고유한 꽃무늬를 디자인하고 독특한 색소물질로 표현함으로써 곤충이 찾아올 수 있도록 한다.
긴꼬리제비나비(범부채) 꽃등에(산국) 꿀벌(붓꽃)
Tip 꿀벌이 사라지면꿀벌은 가장 대표적인 꽃가루 운반 곤충으로, 아인슈타인은 ‘꿀벌이 사라지면 인류도 멸망할 것’이라고 주장한 바 있다. 가장 중요한 꽃가루받이 곤충으로 인류와 밀접한 관계를 맺고 있는 꿀벌의 수가 점점 줄어들고 있다고 한다. 농약의 중독, 지구 온난화로 인한 기후 변화로 서식지의 감소가 원인이라고 하지만 명확하게 밝혀진 것이 없다.최근 연구에 의하면 꿀벌이 100% 사라지게 되면 전 세계적으로 과일 생산량은 22.9%, 채소는 16.3%, 견과류는 22.9% 감소할 것이라고 한다(사무엘 S 마이어). 꿀벌 개체 수의 감소는 자연에 영향을 줄 뿐만 아니라 농업과 경제 전반에 미칠 영향이 크므로 꿀벌의 개체 수 감소를 막는 대책을 시급히 마련해야 할 것이다(이슬기, 《Sciencetimes》, 2015). |
꽃이 향기를 내는 의미
꽃이 곤충을 유혹하는 또 다른 수단은 꽃의 고유한 향이다. 꽃색이나 꽃의 모양은 보잘것없지만 특별히 향기가 좋거나 특이한 냄새(누린내 또는 구린내)를 내어 곤충을 유혹한다. 꽃이 내는 향내는 고에너지 영양물질인 꿀이나 또는 곤충에게 긴요한 물질을 갖고 있다는 정보를 알려주는 것이다.
생식기간에 꽃에서 나는 다양한 향내는 식물의 대사작용에 의해 만들어진 2차 물질로 생식이 끝나면 없어진다. 향기를 내는 물질이 사람들의 코를 즐겁게 하거나 고기 썩는 불쾌한 냄새를 낼지언정 곤충의 후각을 자극하여 꽃의 위치를 알리는 분명한 신호 물질이다. 꽃은 낮이나 밤의 특정 시간에 독특한 향기를 공기를 통해 사방으로 방출하여 자신이 원하는 곤충을 유혹한다.
온도가 올라가면 냄새의 휘발성이 증가하는 것을 이용하여 기온이 높은 날 향기를 발산하기도 한다. 적극적으로는 꽃 스스로 열을 발생하여 주변 온도보다 높게 유지함으로써 향기를 방출하여 곤충을 유인하는 것도 있다.
Tip 꽃은 저마다 원하는 곤충이 있다효과적인 꽃가루받이를 위해 꽃이 원하는 곤충은 따로 있다. 참나리나 원추리처럼 큰 꽃에게는 꿀벌이나 꽃등에 등 작은 곤충들은 꽃가루받이에 도움되지 않는다. 꿀샘이 깊이 들어 있는 꽃은 대롱을 가진 나비를, 밤에 피는 꽃은 나방이나 박각시나방 등 야행성 곤충을 겨냥한 것이다. 구린 냄새가 나는 앉은 부채나 천남성은 육식성 풍뎅이, 생선 비린내를 내는 어성초는 파리가 찾아온다. 외래종인 실유카는 꽃가루받이를 운반해 주는 유카나방이 함께 들어오지 않아 꽃가루받이를 할 수 없어 씨앗을 생산하지 못한다. |
매개 곤충이 없어 씨를 맺지 못하는 실유카 구린내가 나는 천남성 생선 비린내가 나는 약모밀(어성초)
곤충과 꽃의 생김새
누른종덩굴 투구꽃 노란복주머니난
꽃가루받이를 성공적으로 마치기 위해서는 곤충의 몸 생김새와 입의 모양에 맞는 꽃의 모양을 만들 필요가 있었다. 곤충이 좋아하는 꿀샘을 깊숙이 숨겨 두거나 암술이나 수술의 모양을 기묘하게 만들고, 화관의 길이를 길게 하는 것, 여러 개의 꽃을 뭉쳐나게 하는 것 모두가 꽃가루받이를 성공시키려는 치밀한 전략의 하나이다.
Tip 참나리의 T 자 모양 수술 꽃이 큰 나리류는 몸집이 큰 호랑나비, 긴꼬리제비나비, 제비나비 등을 불러들인다. 하지만 이들 나비는 긴 대롱으로 꿀을 빨 수 있어 꽃가루의 운반은 고사하고 꿀만 도둑맞기 십상이다.
이에 대한 전략으로 나리류는 수술 끝에 꽃밥을 가로로 달아 T 자 모양의 수술을 만들었다. T 자 모양 수술의 꽃밥은 잘 흔들리게 되어 있어 꽃에 앉은 나비가 자세를 잡기 위해 날개를 펄럭일 때 나비의 몸에 꽃가루가 묻게 되는 것이다(다나카 하지메, 2007). |
나비가 날아든 참나리의 T 자 모양 수술 천남성 꽃가루를 묻힌 장님노린재 붉은 토끼풀에 앉은 나방
풍매화
바람을 이용하여 꽃가루받이를 하는 꽃을 ‘풍매화’라고 한다. 대표적 식물이 벼·옥수수·소나무이며, 단풍나무·상수리·은행·호두·밤·개암·뽕나무 등 화분립이 작고 가벼운 식물들이다. 꽃식물의 10% 정도가 이에 속한다. 풍매화의 꽃은 우리가 아름다움의 상징으로 표현하는 꽃과는 전혀 다른 모습을 갖고 있다. 바람을 이용하기 때문에 매개 곤충을 유인하기 위해 현란한 꽃 색이나 향기, 맛있는 꿀을 만들 필요가 없다. 이는 에너지 소비량을 줄일 수 있는 장점이다.
하지만 바람이 꽃가루를 정확하게 암꽃에 운반한다는 보장이 없으므로 많은 양의 꽃가루를 만들어야 하는 불리한 점도 있다. 풍매화는 잎이 나오기 전에 꽃을 피우는 것이 일반적이다. 바람에 날려 오는 꽃가루를 잎이 막기 전에 꽃가루받이를 끝내기 위한 생식 전략이다.
바람을 이용하는 꽃가루받이는 꽃가루가 바람에 잘 날리도록 꽃가루세포에 공기주머니를 갖고 있다. 그러나 곤충과 같은 동물을 유혹할 필요가 없으니 향기 있는 냄새나 달콤한 꿀이 있는 아름다운 꽃을 피우지 않는다. 결국 꽃가루받이가 잘 되려면 꽃가루를 품은 바람이 불어오는 쪽을 향해 암꽃이 있으면 아주 유리할 것이다.
소나무의 수생식기 상수리나무의 수꽃 은행나무의 수생식기
조매화
새가 수꽃가루를 암술머리에 옮겨 주는 것을 말한다. 비파, 바나나, 동백나무 등 열대우림지역 식물의 3분의 1이 조매화이다. 동백꽃은 동박새나 직박구리가 꽃가루를 암술머리에 옮겨 준다.(국내 자생종은 동백꽃이 유일하다) 새는 냄새를 맡지 못하기 때문에 조매로 꽃가루받이를 하는 꽃은 대부분 향기가 없지만, 새가 잘 볼 수 있도록 색이 매우 진하고 선명한 것이 특징이다. 또한 꽃가루받이를 해 주는 새는 대체로 작은 편이다.
동백나무 꽃 새에 의한 꽃가루받이(동백나무 꽃)
수매화
꽃가루가 물의 도움으로 암술머리에 도달하여 꽃가루받이하는 것을 말한다. 물속에 사는 식물 중 나사말, 물수세미, 연꽃, 개구리밥, 별이끼 등은 물의 도움으로 꽃가루를 옮겨 꽃가루받이한다. 나사말은 성숙하기 전에는 물속에 있지만 다 자라면 수꽃이 줄기에서 떨어져 물 위에 떠다닌다. 암꽃은 꽃가루받이할 때가 되면 줄기에 달린 채 물 위로 올라간다. 이때 물 위를 떠다니던 수꽃이 암꽃과 부딪치면 꽃가루받이가 된다. 또 붕어마름은 꽃가루가 물속에 흩어져서 꽃가루받이가 된다.
인공수분
수분수 품종이 적절히 재식되어 있지 않거나 시설재배를 하는 경우 인공수분을 실시한다. 또 개화기에 불량한 기상, 대기오염, 농약의 남용 등으로 곤충의 활동이 원활하지 못할 때도 인공수분을 해야 한다. 물론 단일품종을 재배하거나 품종을 육성할 때에도 인공수분이 필요하다. 인공수분을 하면 과실 내에 충실한 종자의 수가 많이 형성되어 과실발육이 양호해지고 품질도 좋아진다.
* 수분수: 사과, 배, 복숭아 등 과수는 자가불화합성인 타가수정 작물이므로, 꽃가루가 많고 성능이 우수한 다른 품종을 반드시 주 품종의 20% 정도와 함께 심어야 결실량을 확보할 수 있고 품질도 우수한 과실을 생산할 수 있는 특성이 있다. 이같이 꽃가루가 많고 성능이 우수한 다른 품종으로 함께 심어지는 나무를 수분수라고 한다. 사과의 경우 과실은 먹을 수 없으나 꽃사과라는 수분수 전용 품종이 있어서 많이 이용하고 있다.
꽃가루받이는 결실되어야 과실 생산이 가능한 과수 산업에서는 매우 중요한 재배 과정이다. 과거의 과실 생산은 벌 등 방화 곤충에 의한 자연수분으로 가능하였다. 그러나 근래 산업의 발달과 미세먼지·매연 등에 의한 대기의 오염과 지구온난화 등 기상 이변의 영향으로 과수의 개화기를 전후한 고온·건조·저온·강우·강풍 등에 의해 자연수분이 곤란해지고, 농촌의 경제개발에 의한 도시화와 농약 오용 등 농업환경 오염에 의한 방화곤충 감소 및 재배기술 미흡 등으로 인하여 과실의 결실 불량이 종종 발생하여 지역에 따라 큰 피해를 주고 있다. 따라서 알맞은 수분수를 선택하여 적절히 배치하고 농약 안전사용 기준을 잘 지켜 꿀벌·머리뿔가위벌 등 방화곤충을 보호·활용하면서, 개화기 기상 불량으로 곤충의 활동이 곤란할 경우 인공수분을 실시하여 안정적인 결실을 도모하고 있다.
[출처] 꽃가루받이 - 종족 번식의 필수과정 (신비한 식물의 세계, 2016.4.15., 이성규)
[출처] 충매화, 곤충이 꽃가루받이를 도와준다 (식물의 살아남기, 2003. 9. 25., 이성규, 김정명)
[출처] 한국민속대백과사전