잎 떼버리고 가지만 남겨 세포 내 수분 배출량 줄이고 지방산 등 비축 내부 고농도화
겨울에도 잎 푸른 근생엽은 땅바닥에 바싹 붙어 겨울나기…바람 추위 영향 덜 받기 전략
봄 오면 싹 틔울 준비하는 겨울눈…찬바람ㆍ건조 등서 보호 위해 발달
보드라운 털ㆍ생선 비늘 모양 등 형태 다양…식물 구별 잣대도
겨울을 지낸 후 꽃과 잎으로 피어날 부분을 보호하기 위한 '겨울눈'은 저마다 다른 형태로 만들어진다. 껍질이 비늘 모양으로 겹겹이 싸여 있는 갈참나무 겨울눈. 국립생태원 제공

자유롭게 집을 옮겨 다니는 동물과는 달리 많은 식물들은 한 장소에 뿌리를 내리고 살아갑니다. 뜨거운 태양이 내리쬐는 한여름에도, 거센 바람이 불고 매서운 한파가 불어 닥치는 한겨울에도 그 자리를 지켜야 하는 것이 식물의 숙명이죠.

대신 식물은 제한된 환경 조건에 적응하기 위해 다양한 생존 전략으로 스스로를 지켜 왔습니다. 식물이 살아가는 데는 토양과 물, 양분, 빛, 온도, 습도 등 다양한 조건이 필요한데요.

지구 곳곳의 환경 조건이 다른 만큼 식물들도 여러 방식으로 적응해 왔습니다. 식물의 지리적 분포가 명확하게 구분되는 이유죠. 그 중에서도 기온은 식물의 지리적 분포를 제한하는 결정적인 요인이라 할 수 있습니다.

식물마다 추위를 견디는 능력에 차이가 있기 때문이죠. 이는 유전적으로 내포돼 있기도 하고 뿌리나 줄기, 잎 등 기관에 따라 차이가 나기도 합니다.

겨울을 이겨내는 식물의 전략들

그렇다면 식물들은 어떻게 겨울을 날까요. 식물이 기온이 떨어지는 환경에 노출됐을 때 적응하는 특성을 ‘내한성’이라고 하고, 내한성 가운데서도 동결 현상에 견디는 능력을 ‘내동성’이라고 합니다. 한대 지방에 분포하는 식물이나 우리나라처럼 뚜렷한 겨울을 나는 식물들일수록 내한성이 강할 수 있겠죠.

내한성과 내동성을 지닌 식물들은 추위를 견디기 위해 생리적ㆍ형태적으로 다양한 변화를 시도합니다. 겨울 나기에 방해가 되는 부분을 과감히 떼 버리기도 하고 땅에 바짝 엎드려 영양소가 빠져나가는 것을 막기도 합니다. 겉보기에는 차이가 없지만 줄기나 가지에 다양한 물질을 비축해 어는 점을 낮추는 방식으로 몸을 보호하기도 합니다. 마치 겨울잠을 자는 동물처럼 말이죠.

식물이 스스로 잎을 떨어뜨리는 행위는 겨울을 나기 위한 전략 중 하나다. 낙엽 활엽수인 윤노리나무 잎이 노랗게 물들어 있다. 국립생태원 제공
낙엽이 생기는 이유, 추위를 견디기 위해

가을이면 온 강산을 알록달록하게 물들이던 단풍은 얼마 지나지 않아 땅에 떨어져 바싹 마른 낙엽이 되죠. 양분을 공급해주던 잎이 떨어진 나무에는 앙상한 가지만 남는데요. 이 또한 식물들이 한겨울의 추위를 견디기 위한 전략입니다.

기온이 저하되면 식물의 잎자루와 가지가 연결되는 부위에 특수한 세포층인 ‘떨켜’가 생성됩니다. 떨켜가 생기면 가지에서 잎으로 수분이 이동되는 것을 막고 결국 말라버린 잎은 땅으로 떨어지죠. 햇볕이 쨍쨍한 여름철에 광합성과 증산(식물의 잎 표면에 분포하는 기공에서 수증기가 방출되는 것), 호흡을 담당했던 잎이 겨울이 되면 오히려 식물의 동해(얼어서 해를 입음)를 유발할 수 있기 때문에 아예 떼어 내는 것입니다. 떨켜는 잎이 떨어진 가지 부근에서 수분 손실을 방지하는 층 역할을 하는데요. 한겨울 나뭇가지에서 잎이 떨어져 나간 부분을 자세히 살펴보면 물과 양분이 오가던 통로인 관다발의 흔적을 찾아볼 수 있을 겁니다.

이처럼 겨울이 되면 스스로 잎을 떨구고 성장을 멈추는 ‘휴지기’에 들어가는 식물이 많습니다. 우리가 주위에서 흔히 볼 수 있는 나무들이 대부분 그렇죠. 이런 현상을 가진 수목을 ‘낙엽활엽수’라고 부릅니다.

부드러운 털로 덮인 백목련의 꽃눈. 국립생태원 제공
봄을 기다리는 식물의 ‘겨울눈’

한겨울 나뭇가지를 살펴보면 잎이 떨어진 자리에 둥그스름한 꽃봉오리처럼 생긴 눈이 붙어있는 것을 관찰할 수 있습니다. 겨울을 보낸 후 따뜻한 봄이 오면 다시 싹을 틔울 꽃과 잎을 미리 준비해 놓는 것인데요. 사람들은 이것을 ‘겨울눈(winter bud)’이라고 부릅니다. 주변에서 솜털이 무성한 목련의 겨울눈이나 노란 꽃이 떨어진 직후부터 생기는 개나리의 겨울눈을 흔히 볼 수 있겠죠.

식물은 겨울철 저온현상과 바람, 건조, 병충해로부터 자신을 보호하기 위해 저마다 독특한 형태의 겨울눈을 발달시켰습니다. 갯버들은 눈 껍질이 보드라운 털로 덮여있는 반면 갈참나무는 생선의 비늘처럼 눈 껍질이 겹겹이 둘러쳐진 모양이죠. 이처럼 각 종마다 형태가 다르기 때문에 겨울눈의 모양으로 식물을 구별할 수도 있습니다.

겨울눈은 봄이 되면 광합성을 하는 잎이 될 잎눈, 꽃으로 피어나 생식작용을 할 꽃눈으로 나뉩니다. 대표적인 겨울눈인 목련의 꽃눈을 반으로 갈라보면 그 안에 꽃술이 될 부분과 꽃잎이 될 부분이 잔뜩 웅크린 채 봄이 되기만을 기다리고 있는 모습을 발견할 수 있을 것입니다.

겨울철이 되면 줄기를 최소화한 채 땅에 납작 붙는 '근생엽'도 식물이 겨울을 나기 위한 전략이다. 꽃마리의 근생엽. 국립생태원 제공
땅에 꼭 붙어서, 그리고 세포가 얼지 않게

겨울철 등산을 하다 보면 땅에 떨어진 낙엽 사이에서 푸른 잎을 발견할 수 있습니다. 잎이 말라버리기 쉬운 계절에 이 식물들은 특이하게도 잎을 유지하고 있는데요. 이런 식물들을 뿌리에서 바로 잎이 나온다고 해서 ‘근생엽(根生葉)’ 또는, 로제트 식물이라고 부릅니다.

일반적인 식물들은 땅에서 한참 뻗어 올라온 줄기에 달리지만 근생엽은 뿌리나 땅속 줄기에서 잎이 달려 나와 마치 땅에서 잎이 바로 솟아오르는 것처럼 보일 수 있습니다. 사실상 지면에 붙어 있는 모습이죠.

이렇게 땅에 바짝 붙는 것도 식물들의 똑똑한 겨울나기 전략 중 하나입니다. 땅바닥에 붙어있어 상대적으로 바람이나 추위의 영향을 덜 받을 수 있고 뿌리와 잎 사이에 수분이나 영양소가 움직이는 통로도 짧죠.

이러한 전략을 가진 식물이 얻는 이점은 상당합니다. 잎과 뿌리 부분에 에너지를 비축하고 있으므로, 빠르게 자라나고 일찍이 꽃을 피울 수 가 있습니다. 한해 농사의 시작이 종자에서부터 시작되는 식물보다 앞서는 것입니다.

따뜻한 계절이 오면 개망초, 망초 같은 식물들이 꽃을 피우고, 밤에는 달맞이꽃의 노란 꽃이 곧게 뻗은 줄기에 달리기도 하는데요. 자라는 환경에 따라 심지어 2m 이상 자라기도 합니다. 이런 키 큰 식물의 시작도 납작하고 보잘 것 없는 근생엽에서 부터라고 생각하니, 생명의 경이로움을 다시 한번 느끼게 해줍니다.

전반적으로 식물들은 모양을 바꾸지 않고 생리적 변화를 통해 추위를 견디기도 합니다. 생물체의 기본단위인 세포가 얼면 물질이 순환하지 못합니다. 심한 경우에는 조직이 파괴되고 식물이 죽어버리기도 하죠.

이를 방지하기 위해서 식물은 세포 내에 수분량을 줄이고 지방산이나 당, 특정 효소 등 다양한 물질을 생성하고 겨우내 비축해 놓습니다. 세포 내부는 외부보다 고농도 상태가 되고 이에 따라 어는점도 더욱 낮아지죠. 강물이 어는 한겨울이 찾아와도 식물의 세포기관이 정상적으로 유지될 수 있는 이유입니다.

이처럼 식물은 다양한 형태적, 생리적 변화를 통해 나름의 전략으로 겨울을 납니다. 자신이 뿌리를 내린 환경에 적응하기 위해 변화하는 식물의 모습은, 우리에게 환경을 탓하기보다는 이를 이겨내는 전략을 가지는 것이 중요하다는 교훈을 주기도 한다. 유난히 추운 올 겨울에는 매서운 추위를 묵묵히 견디는 식물들의 변화를 관찰하며 인생의 지혜를 배워 보는 것은 어떨까요.

이창우 국립생태원 식물관리연구실 주임

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