식물과 곤충의 공존 한 면목

**

**

 식물과 곤충의 동행

생태계(3원소:생산자.소비자.분해자)의 존재를 가능케 하는 3요소 가운데

태양 에너지를 생체 에너지와 생체 질로 변환하여 생명의 순환을 이루게

하는 기본 생물체는 식물이다.

1990년 이후부터 생물분류의 최상위 계급으로 역(domain)이 제안되여져

3대 광역으로 나뉘게 되는데 세군역, 고세균역, 진핵생물역이 그것이다.

진핵생물역은 또다시 원생생물계, 동물계, 균계, 식물계로 나뉘어지는데

사실은 이것으로도 다 포괄되어 지지않는다, 선태류인 이끼류와 지의류는? 

 

오늘은 식물을 중심으로 하여 살펴보고 싶다.

학자들의 연구에 따르면 지구가 생성되고 난 후, 35억년전 까지는

지구상에 생물이 존재할 수가 없었다고 한다. 왜나면 오존층이 형성되기

전이라 태양광(자외선 포함)과 화산활동 등으로 조건이 부적합했다 한다.

그 후 원시박테리아가 물속에서 생겨났고 그중 태양광을 이용해 탄소동화

작용을 하는 광합성박테리아가 태어나는 25억년 ~ 20억년전 까지 바다 속은

유기물질이 원시박테리아에 의해 고갈되고 광합성 유기체가 탄생하는 기간인

10억년 ~ 15억년이 더 필요했다. 시아노박테리아의 출현이다.

그런데 시아노박테리아의 출현을 30억년전이라 보고 진핵생물의 탄생을

30억년전으로 생각하는 학자도 많다.

문제는 고세균, 세균, 진핵생물 순으로 보는 것이 옳은 것 같은데 말이다.

원시미토콘드리아가 출현한 27억년 전후를 진핵생물 원종이 태어났다고

보는 것이 안전하겠다. 시아노박테리아(남세균) 과 미디클로리아를 포함

리케치아(미토콘드리아의 원종?)류는 원핵생물이다. 시아노박테리아는 물속에

부유하며 많은 산소를 생산하게 되어 생태계에 많은 진화의 실마리가 되었다.

                                              [ 스트로마톨라이트]

6CO2 + 6H2O ---→ C6H12O6 + 6O2

이산화탄소 + 물 ---→ 포도당 + 산소

이전 까지는 황화수소를 이용하는 박테리아가 우세했으나 환경이 바뀐다.

6CO2 + 12H2S ---→ C6H12O6 + 12S + 6H2O

이산화탄소 + 황화수소 --→ 육탄당(포도당) + 황 + 물

                            [당 과 산소의 생성산식]

즉 물과 공기 중에 산소가 폭발적으로 늘어나자 혐기성 박테리아는 죽거나

태양빛이 비춰지지않는 곳으로 서식지를 옮기게 된다.

비로소 폭발적으로 증가한 산소를 이용하여 에너지(ATP)를 효율적으로

만들어내는 박테리아가 탄생하게 되는데 미토콘드리아가 그 주인공이다.

                                              [미토콘드리아]

앞에서 생명의 순환은 죽으면서 살아가는 것이라고 했다.

자연은 먹고 먹히는 치열한 생존경쟁의 현장이다. 때가 되어도 먹히지

않으면 스스로 죽어(아토톱시스)주어야 한다.

그래서 삶의 기회는 역경과 시련을 이겨내는 싸움의 기술과 서로 양보하는

공존의 지혜를 가진자에게 주어진다. 정면충돌을 고집하여 에너지를 효율적

으로 분배하여 사용하지 못하면 살아남는다는 보장이 없다.

왜냐면 생명의 본질은 관계란 의존하고 있는 그물망과 같은 것이기 때문이다.

 

식물이라는 다세포 진핵생물의 존재는 세포공생설에 따르면 미생물과

공생으로 태어났다고 한다.

즉 수생∙ 육상생활하는 시아노박테리아(광세균->엽록소로 변화) 와 산소세균

(미토콘드리아로 변화)이 숙주세포(원핵생물) 속으로 들어오면서 세군과 숙주

세포( 단세포 생물)가 공생함으로 산소를 이용하여 사는 거대 몸집의 다세포

진핵생물로 진화하게 되었다는 것이다.

식물의 세포에서 보이는 엽록체와 미토콘드리아가 모세포와 달리 독립된

생물만이 갖는 독립된 DNA를 별도로 갖고 있다는 점, 세포내 생화학적

반응에 관여하는 모세포의 효소에 의존도가 높다는 점에서 공생하고 있음이

밝혀졌다. 즉 엽록체의 전신인 시아노박테리아는 식물 모체에게 광합성을

하여 당분을 제공하고 식물 모체는 시아노박테리아에게 단백질을 제공하면서

먹고 먹히는 생존경쟁에서 한 걸음 더 나아가 공생관계를 맺게 되고 한몸체가

되는 다세포 몸체를 이루었다는 것이다.

 

공생의 관점에서 식물이 곤충과 맺는 계약관계를 들여다 보자.

식물의 생존을 어렵게하는 하는 것은 자연재해를 제외하면 크게 병원균,

곤충, 초식동물로 나누어 볼 수 있겠지만 이번 기회에는 곤충과 관계만 본다.

식물의 입장에서는 한번 자리를 잡으면 곤충의 공격을 피하여 자리를 옮길

수가 없다.

식물과 식물 간의 통신은 근균인 버섯류의 균사체와 공생관계를 통해서 주고

받는다고 한다.

식물이 곤충을 퇴치하는 방법 중 하나는 화학전(독 사용)이다.

탄닌 과 니코틴 등 알칼로이드가 그것이다. 곤충의 식욕을 감퇴시키거나

곤충이 먹으면 독에 중독되어 죽게되는 것이다.

고추냉이는 잎에 시니그린 이라는 물질이 있어, 벌레 등에 의해 잎 세포가

상처를 입으면 효소의 화학반응으로 알릴겨자유(매운 맛)를 생성 퇴치한다.

창문가를 장식하는 꽃인 제라늄도 사실은 제라늄 향기를 곤충이 싫어해서

벌레가 집안으로 들어오는 것을 막기 위해 창가에 두는 것이다.

그런데 문제는 곤충도 먹고 살아야 하기 때문에 몇몇 곤충은 이와 같은

독에 대한 내성을 갖게 되는데 있다. 그런데 식물은 이러한 곤충을 막기

위해서 어렵게 만든 귀중한 양분을 더 독한 독을 만드는 데에만 쓸 수가

없는 것이 식물의 디레마이다. 왜냐면 식물은 계속 외적 성장을 해야만

하기 때문이다. 만일 시기에 맞게 적절하게 자라지 못해 다른 식물에 비해

성장이 뒤지게 되면 경쟁에서 져 도태되어 죽게 된다.

중요한 식물의 공장인 잎을 지키기 위해 곤충을 퇴치하는 방법으로 개미를

용병으로 고용(공존)하는 식물도 있다.

개미는 곤충의 최강자다. 도망갈 수가 없다면 어딘가에 도움을 청해야 된다.

벚나무, 예덕나무, 모감주나무, 아카시, 살갈퀴, 고구마 등이 꿀샘(화외밀선)

을 잎자루나 잎몸에 분포시켜 개미를 머물게함으로 해충의 공격을 막는다.

말벌의 경우 주식이 곤충과 곤충의 애벌레로 막강한 강자인데 집을 보면

대부분 개미가 접근하기 힘든 나뭇가지에 매달아 놓고 있다.

열대성 아카시아나무는 경호를 맡기기 위해 입주할 수 있는 집도 제공한다.

그런데 개미는 진딧물, 깍지벌레, 말매미 등의 경우는 식물에 배신도 한다.

이러한 곤충은 감로수를 제공하는데 그 꿀물 속에는 마취제 성분도 있다한다.

곤충의 천적은 잠자리, 사마귀와 새 등인데 어떤 곤충의 애벌레는 숙주식물

의 독을 이용하여 이 천적들을 격퇴시키기도 한다.

예를 들면 사향제비나비의 애벌레는 쥐방울덩굴의 독성분인 아리스톨로크산

을 자기 몸속에 축척하여 포식자인 새가 그 독성분 때문에 그 유충을 먹을

수가 없게 한다. 더 나가 이 유충은 나비가 되어도 유충 시절 채내에 쌓은

독성분이 사라지지 않아 날개에 붉은 반점으로 험한 경고 색을 보인다.

이런 곤충은 여유만만하게 날라 다녀도 식물은 그저 보고만 있을까 아니다

이와같은 곤충의 천적을 불러들임으로 문제를 해결하려한다.

천적에게 SOS의 구조신호를 보내서 더 먹히는 것을 막고 천적을 죽이는

것이 공존이라 할 수있을까? 어져튼 자연은 불평등하고 냉정한 것이다.

결과적으로 도움을 받는 것이 우연이 아니고 희생과 노력의 결과라면 그렇게

볼 수도 있겠다. 무엇인가 하면 그 곤충의 기생벌을 끌어 들이는 것이다.

즉 잎이나 수간을 먹히는 과정에서 보러타일(테르핀의 일종)을 계속 품어내어

곤충의 천적을 불러 오는 것이다.

기생벌의 입장에서는 자연상태에서 찾기 어려운 곤충의 애벌레가 있는 곳으로

인도해 주니 고마운 일이기도 하다.

예를 들면 호랑나비 애벌레에 알을 낳는 맵시벌이나, 요즘 한창 문제가 되는

소나무를 몰살시키는 재선충을 옮기는 북방하늘소의 애벌레를 공격하는

가시고치벌 등이 그 것이다. 사진을 보면서 살펴보자.

             산벚나무다, 잎과 잎자루에 1개 내지 2개의 꿀샘이 있다.

                                      예덕나무

                                 고구마 줄기와 꽃

                                            살갈퀴

                                        깍지벌래를 관리하는 개미

                               진딧물은 유.무성생식 및 성전환으로 폭발적인 생식을 자랑한다.                                    

                                    개미들이 잎자루에 있는 꿀샘에서 꿀을 빨아 먹고있다.

          위쪽 아열대성 아까시아나무, 아까시아 나무가시에 개미집 입구가 보인다

                            사향제비나비애벌레 4령전 , 당당하게 눈에 띄는 색상으로 피부 장식

                                     쥐방울덩굴 열매

                                         사향제비나비 성충 날개꼬리에 붉은  2~3개 있다.

                                            산호랑나비 애벌레

                                                      산호랑나비

 

                                            호랑나비 기생벌 (뱁씨벌 일종)

                                          기생벌이 홍점알락나비 알에서 나왔다

                                홍점알락나비 고치 되기된 애벌레

                                               일락나비 번데기에서 기생벌이 나왔다.

                                             홍점알락나비

2019.2.7. 한바다.