사막 선인장이 사막을 넘어서 다양해진 이유, 낮과 밤의 온도 차, 토양, 분포 범위 등 5가지 요인이 결정적 역할

선인장이라고 하면 어떤 풍경이 떠오를까? 대부분 건조한 사막에 서 있는 가시 많은 식물을 떠올릴 것이다. 그러나 선인장 종류는 그 외형보다 훨씬 다양하며, 지구상의 다양한 환경에 서식하고 있다. 이러한 다양화의 이유를 밝히기 위해 영국 "레딩 대학교"에서 선인장의 진화에 영향을 미치는 5가지 요소를 밝혀냈다.

 

사막 선인장이 사막을 넘어서 다양해진 이유

 

 

그 요소는 “낮 동안의 기온 변화폭”, “연간 기온 변화폭”, “토양의 모래 비율”, “선인장의 크기”, 그리고 “지리적 분포 범위”다. 이번 연구의 자세한 내용은 2024년 8월 23일 자 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 실렸다.

 

사막 선인장의 진화가 가져온 다양성

 

선인장과 식물은 아메리카 대륙을 중심으로 널리 분포하며, 특히 선인장은 건조한 사막에 적응하기 위해 잎을 가시로 변화시키고 줄기를 두껍게 하여 수분을 저장하는 진화를 이뤄냈다. 그런데 선인장은 사막뿐만 아니라 열대우림이나 고지대 등 매우 다양한 환경에도 분포하고 있다. 이는 과연 왜일까?

 

그동안 선인장의 다양성은 “건조화”가 주요 원인으로 여겨졌다. 지구의 기후가 점점 건조해지면서 선인장이 그 환경에 적응하고 다양화되었다는 이론이다. 그러나 실제로는 건조함만으로 설명할 수 없는 부분도 많으며, 선인장의 진화에는 다른 요인들도 크게 작용하고 있음을 밝혀낸 것이다.

 

선인장의 다양화를 유도하는 5가지 요인이 특정되었다. 바로 “낮 동안의 기온 변화폭”, “연간 기온 변화폭”, “토양 속 모래의 양”, “선인장의 크기”, 그리고 “지리적 분포 범위”다.

 

선인장이 서식하는 지역에서는 낮과 밤의 기온 차가 매우 큰 경우가 많다. 예를 들어 낮 동안에는 매우 덥다가도 밤에는 급격히 기온이 내려가곤 한다. 이러한 환경에 적응하기 위해 선인장은 낮과 밤의 온도 차를 잘 활용하여 수분을 유지하며 생존하고 있다. 이러한 “낮 동안의 기온 변화폭”이 선인장의 다양화에 영향을 미치고 있는데, 특히 낮 기온 차가 큰 지역에서는 선인장의 진화가 가속화되는 것으로 나타났다.

 

또한, 연간 기온 변화도 요인으로 작용한다. 연간 기온 변화가 적은 지역에서는 선인장의 진화 속도가 느려지는 반면, 변화가 큰 지역에서는 진화가 가속되는 경향이 있다. 그리고 선인장이 자라는 땅이 대부분 모래로 덮여 있다는 점도 선인장의 다양화를 촉진하는 요인 중 하나로 지목되었다. 모래가 많을수록 물이 금방 증발하기 때문에 선인장은 물을 효율적으로 흡수하고 보유하는 능력을 가지게 되었다. 이는 선인장의 형태가 단순히 더운 기후가 아닌, 기온 변화와 토양 조건 같은 요소의 영향이 컸다는 것을 말한다.

 

선인장의 크기와 분포 범위의 영향

 

선인장은 작은 구 모양에서부터 거대한 기둥처럼 높이 자라는 종류까지 다양한 크기를 가지고 있다. 선인장의 크기도 다양화의 한 요인이며, 특히 큰 크기의 선인장은 여러 환경에 적응하기 쉬워 새로운 종이 많이 생겨났다고 한다. 마지막으로, 선인장이 얼마나 넓은 지역에 분포하는지도 다양성에 영향을 미친다. 광범위하게 분포하는 선인장은 서로 다른 환경에 적응하면서 진화를 이루기 쉽고, 그 결과 다양한 종류가 탄생하게 된다.

 

재미있는 점은 이번 연구에서 제시된 “다양화의 요인”이 모두 극단적인 환경 조건이 아닌, 오히려 중간 정도의 환경 조건이라는 것이다. 예를 들어, 기온이 극단적으로 높거나 낮은 지역보다 적당히 변동하는 지역에서 선인장의 다양화가 더 잘 이루어졌다. 선인장은 흔히 극도로 뜨겁고 건조한 지역의 식물로 여겨지지만, 실제로는 훨씬 복잡한 요인이 작용하고 있었다. 아직 밝혀야 할 부분이 많지만, 앞으로 더 많은 데이터 수집과 정밀한 연구가 필요하며, 이를 통해 선인장의 진화 과정과 그 다양성의 비밀을 더욱 깊이 이해할 수 있을 것이다.

 

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