벌레잡이풀과 벌레잡이풀속 식물들 비교 : 벌레잡이풀

우리나라 벌레잡이풀과에는 벌레잡이풀속 하나뿐이고 동 속으로 등재된

식물도 벌레잡이풀 하나뿐입니다.

 

아래 사진과 기술 내용 중 상당 부분은 2020년 싱가폴국립대에서 저술한

책자 <THE PITCHER PLANTS (NEPENTHES SPECIES) OF SINGAPORE>

에서 빌려 왔습니다.

---

 

 

 

 

먼저 벌레잡이풀의 각부 명칭부터 살펴봅니다.

잎의 주맥이 연장되어 덩굴손이 되고 이 덩굴손의 끝부분이 변화하여

포충낭이 됩니다.

벌레잡이풀은 잎이 광합성을 담당하고 포충낭은 벌레잡이를 담당합니다.

같은 식충식물이라도 예컨대 사라세니아과( Sarraceniaceae ) 식물들은

잎이 없고 포충낭이 광합성과 벌레잡이라는 두 가지 기능 모두를 책임지고

있습니다.

이하에서는 포충낭의 입구 부분을  위구부(圍口部)로 부르기로 합니다.

 

 

 

보르네오섬, 수마트라섬, 싱가폴 원산으로 열대의 고산지대 숲속에서

자생하는데 절벽에서 자라는경우도 있습니다.

 

 

 

식충식물이 자라는 곳은 대부분 습지라든가 이탄지(泥炭地), 사력지(砂礫地)

또는 암벽과 같이 영양적 환경이 열악한 곳입니다.

이런 토양에서는 생물 생존에 필수적인 질소원(NO3-, NH4+ 등 형태로 토양에

존재하며 단백질의 구성요소)과 인산(핵산(DNA, RNA)의 구성요소) 등이 수분에

쉽게 씻겨 내려가기 때문에 양분이 부족합니다.

특히 습지의 토양에는 pH를 조절해주는 알칼리 이온이나 알칼리토금속류

이온이 씻겨 내려가 토양이 비교적 강산성을 띠고 있습니다.

포충낭은 이런 좋지 않은 환경에서 살아남기 위한 진화의 산물로 벌레잡이풀은

이 포충낭을 이용해 토양에서 얻기 어려운 영양분을 곤충들로부터 보충합니다.

(위키백과)

 

 

 

벌레잡이풀은 다른 식물들을 타고 오르는 덩굴성 식물입니다.

대형종의 경우 줄기는 높이 15m, 지름 1cm까지 자라고 덩굴손은 110cm까지

자라기도 합니다.

 

 

 

모든 벌렐잡이풀속 식물들은 암수딴포기입니다.

꽃차례는 총상꽃차례형 원추꽃차례로 길이는 16~70cm입니다.

꽃은 붉은색 또는 자주색으로 꽃차례 밑에서부터 피기 시작하는데 꽃자루마다

보통 1개씩 피지만 2개씩 피는 경우도 간혹 있습니다.

암수꽃 모두 꽃받침조각은 붉은색이고 컵 형태로 4개이며 밑부분이 붙어 있고

표면에서 꿀을 분비하며 꽃잎은 없습니다.

암꽃차례의 꽃은 몇 일만에 모두 개화하고 수꽃차례의 꽃은 보다 천천히 개화를

하여 꽃차례 전체의 꽃들이 피는 데 몇 주까지 걸리기도 합니다.

 

먼저 수꽃차례입니다.

바로 아래 사진은 벌레잡이풀이 다른 식물을 타고 올라간 상태에서 꽃차례를

낸 모습입니다.

 

 

 

꽃이 꽃차례 밑에서부터 피어 올라갑니다

 

 

 

꽃받침조각은 붉은색으로 컵 모양이고 4개이며 꽃잎은 없습니다.

수술대는 세로로 모두 붙어 있으며 꽃밥은 노란색입니다.

 

 

 

다음은 암꽃차례입니다.

 

 

 

암꽃은 수꽃과 형태가 유사해 보이는데 블룩한 씨방이 있는 점이 다릅니다.

 

 

 

씨방은 상위이고 암술대는 갈라지지 않으며 암술머리는 방패형으로 2주

동안은 연두색이었다가 이후 점차 검어집니다.

아래 사진 속에서 꽃받침조각에 분비된 꿀이 묻어 있는 게 확인됩니다.

 

 

 

 

대부분의 벌레잡이풀속 식물들은 두 가지 형태의 포충낭을 갖고 있습니다.

포충낭의 형태와 색상에 따라 다양한 변이가 있는데 기본적으로는 

하부 포충낭(지상 포충낭)은 연두색 바탕에 자주색 반점이 있고 상부 포충낭

(공중 포충낭)은 크림색입니다. (위키피디아)

 

아래 사진에서 왼쪽은 하부 포충낭, 오른쪽은 상부 포충낭인데 이 둘의

차이점은 아래 표와 같습니다.

  

구  분	하부 포충낭	상부 포충낭
포충낭 형태	난형	깔때기형
주름진 날개	있음	없으나 있는 경우 폭이 아주 좁음.
크기	다양, 나이가 들수록 점차 커짐.	나이에 관계 없이 대체로 일정
덩굴손 위치	포충낭 앞쪽	포충낭 뒤쪽
덩굴손 형태	단순	보통 말려 있음.
색상	보통 잔한 갈색	보통 연한 갈색 또는 초록색

 

상부 포충낭 색은 식물체가 자라나는 초기에는 하부 포충낭만큼 진했다가

이후에 점차 옅어져 담갈색으로 되며 거의 녹색인 경우도 있습니다. 

 

  

 

포충낭의 형태와 색은 동종 내에서도 변이 폭이 커서. Nepenthes rafflesiana var.

gigantea라는 변종(아래 사진)의 경우에는 포충낭 길이가 35cm, 너비가 15cm를

넘고 1리터 이상의 액체가 담기기도 합니다. 

Nepenthes rafflesiana var. alata라는 변종의 경우에는 덩굴손에 날개가 있기도

합니다.

 

 

 

보르네오에 사는  벌레잡이풀속의 식물인 Nepenthes hemsleyana의 경우에는

the Hardwicke's Wolly Bats (Kerivoula hardwickii hardwickii)라는 박쥐가 상부

포충낭에서 낮잠을 자고 이 식물은 박쥐의 배설물에서 영양분을 섭취하기도

한다고 합니다. ( https://uforest.org/Species/N/Nepenthes_rafflesiana.php )

 

 

 

하부 포충낭은 난형으로 바깥쪽에 2개의 지느러미처럼 생긴 날개가 있습니다.

 

 

 

 

 

벌레잡이풀의 식충 과정은 먹잇감의  유인, 포획, 감금, 소화의 4단계로 

이루어집니다.

 

 

A. 유인

 

1. 선명한 색상과 몸체와 위구부(圍口部)의 무늬 분포 차이로 유인

 

한 조사에 의하면 포충낭의 무늬가 먹잇감을 유인하는 데 일조를 합니다.

풀숲에 가려져 있는 하부 포충낭의 경우 햇볕이 새어 들어오는 쪽으로 방향을 

돌리는데 포충낭 전체가 햇볕에 노출되어 있는 상부 포충낭의 경우에는 이런

현상을 보이지 않습니다.

이를 두고 하부 포충낭의 굴광성은 먹잇감 유인 차 포충낭의 색감을 현저하게

드러내기 위한 것이라고 설명하는 학자도 있습니다.

 

 

 

벌레잡이풀의 경우 위구부 쪽이 몸체 아래쪽보다 색감이 현저하게 차이가

나는데 이는 먹잇감을 위구부로 유인하기 위한 장치라는 주장도 있습니다.

실제로 조사 결과 위구부와 몸체부의 색감이 현저하게 대조되는 분류군이 

그렇지 않은 유사종에 비해 먹잇감 포획율이 더 높았다고 합니다.

대부분의 곤충들은 자외선을 볼 수 있는데 벌레잡이풀의 상하부 포충낭을

자외선으로 촬영해 보면 색상이 화려한 위쪽이 그렇지 않은 아래쪽보다 더

잘 보입니다. 

아래 사진은 왼쪽으로부터 가시광선으로 촬영한 상부 포충낭, 자외선으로

촬영한 상부 포충낭, 가시광선으로 촬영한 하부 포충낭, 자외선으로 촬영한

하부 포충낭인데 상하부 포충낭 공히 자외선 촬영에서 색상이 진한 쪽이 더

잘 보인다는 걸 알 수 있습니다.

이를 두고 먹잇감들을 위구부 쪽으로 유인하기 위한 장치라고 설명하는

학자도 있습니다.

 

 

 

2. 냄새로 유인

 

색상 이외에 포충낭은 냄새(휘발성 화합물)로도 먹잇감을 유인하는데 이 휘발성

화합물은 위구부의 꿀에서 가장 많이 방사되고 상부 포충낭에서 방사되는 냄새가

하부 포충낭에서 방사되는 냄새의 20배 정도 강합니다.

벌레잡이풀은 활동시간이 서로 다른 먹잇감들을 효과적으로 유인하기 위해 밤과

낮에 각각 다른 냄새를 방사한다는 연구 결과도 있습니다.

아래 사진은 위구부의 모습인데 주름진 이랑 안에 분비된 꿀이 맺혀 있는 게 확인

됩니다.

 

 

 

3. 꿀로 유인

 

포충낭의 뚜껑 아래쪽에서도 꿀을 분비하는데 이를 먹기 위해 찾아온 먹잇감이

포충낭 안으로 떨어지게 하려는 전략입니다.

아래는 개미의 일종이 벌레잡이풀의 유사종인 Nepenthes gracilis 의 하부 포충낭

뚜껑 밑부분에서 이슬과 섞여 있는 꿀을 섭취하고 있는 사진입니다.

 

 

 

아래 사진은 벌레잡이풀의 하부 포충낭의 뚜껑으로 좌측 사진은 밑부분을,

우측 사진은 윗부분을 각각 찍은 겁니다.

좌측 사진에서 화살표가 가르키는 검은 점이 바로 식물체에서 분비된 꿀입니다.

 

 

 

 

B. 포획

 

1. 위구부의 도움

 

위구부가 말라 있을 때는 곤충들에게 아무런 문제가 되지 않으나 이슬, 꿀, 빗물

등으로  일단 젖게 되면 표면의 친수성 미세조직이 이들을 이랑을 따라 균등하게

퍼지게 함으로써 이곳을 찾은 먹잇감들이 통 안으로 미끄러지게 합니다.

꿀은 위구부의 내부에서 가장 풍부하게 분비되는데 이 위구부 상태는 날씨에

따라 달라집니다.

비가 오거나 습기가 많을 경우 위구부는 미끄럽지만 햇볕이 있는 낮 동안에는 

수분 증발로 건조해져 미끄럽지 않습니다.

따라서 꿀만 섭취하고 포충낭 안으로 떨어지지 않아 살아 돌아가는 곤충들도

많습니다.

위구부가 하루 중 건습을 달리하는 전략은 사실 결과적으로 더 많은 먹잇감을

포획하기 위한 전략이라고 합니다.

예컨대 위구부를 마른 상태로 두어 찾아온 병정개미를 일부 살려 보내야 이들이

뿌려 놓은 페로몬을 따라 위구부가 젖어 있을 때 일개미들이 꿀을 가지러 왔다가 

집단으로 포획된다는 겁니다.

실제로 실험 결과 이렇게 위구부 건습 전략을 쓰는 경우가 그렇지 않은 경우보다

결과적인 포충율이 훨씬 더 높았다고 합니다.

그러나 이 전략이 찾는 먹잇감 수자가 적을 때는 크게 도움이 되지 않을 수도

있는데 대체로 어린 포충낭은 위구부를 항상 젖어 있게 하고 오래된 포충낭은

건습 전략을 쓰는 경향이 있다고 합니다.

 

위구부의 건습 전략 이외에도 아래 사진에서처럼 포충낭 안으로 추락할 위험이

전혀 없는 위구부 뒤쪽 가장자리에서 꿀만 실컷 섭취하고 사라지는 곤충들도

많습니다.

 

 

 

포충낭 위구부의 아래쪽 가장자리는 빗살처럼 갈라져 있고 길게 빼져나와

있어  용케 위구부까지 기어 올라온 먹잇감의 탈출을 저지합니다.

 

 

 

 

2. 뚜껑의 도움

 

벌레잡이풀과 유사한 식물들의 경우 비가 내려 뚜껑에 부딪힐 때 꿀을 먹던

곤충, 심지어는 비를 피해 뚜껑 아래 숨어 있던 딱정벌레조차 그 충격으로

포충낭 속으로 떨어집니다.

그러나 벌레잡이풀의 경우 뚜껑의 물리적인 특성이 이들과 달라 이런 기능을

수행하지 않는 것으로 생각된다고 합니다.

 

 

 

3. 공생동물의 도움. 

 

벌레잡이풀의 유사종인 Nepenthes gracilis의 경우 포충낭 안에 게거밋과의 거미

2종이 살고 있는데 이들은 모두 매복포식자로 방문하는 곤충들을 잡아서 포식한

후 남은 사체를 포충낭의 액체 속으로 떨어뜨리고 식물체는 이 사체에서 필요한

영양분을 섭취합니다. 

 

 

4. 기타

 

포충낭 내벽은 왁스로 덮여 있고 내부 액체는 점탄성이 있어 이런 특성도 먹잇감

포획에 일조를 합니다.

 

 

C. 억류

 

1. 액체의 점탄성

 

벌레잡이풀도 액체에 점탄성이 있지만 지역마다 그 정도가 다른데 조사 결과 이는

환경적 요인이 아니라 유전적 요인 때문이라고 합니다.. 

보르네오 지역에서 싱가폴에서 자라는 벌레잡이풀을 가져와 보르네오에서 자라는

벌레잡이풀과 포충낭 내 액체의 점탄성을 비교 조사한 결과 싱가폴 벌레잡이풀의

정탄성이 원래보다 약화된 걸 발견하였는데 이는 싱가폴 벌레잡이풀이 싱가폴에서

자랄 때에는 생태적으로 유사한 경쟁 분류군이 있었는데 보르네오로 옮겼을 때는 

그 경쟁 분류군이 없어져서 포충낭 내 액체의 점탄성이 약화되었다고 주장하는

학자도 있습니다.

여하튼 포충낭 내 액체의 점탄성은 액체가 빗물과 섞일 때 더 효과적이라고 합니다.

 

 

2. 내벽의 왁스층

 

내벽은 액체가 채워져 있는 아래쪽 벽(아래 사진 속 G)과 왁스층이 있는 위쪽 벽

(아래 사진 속 W)으로 나뉘어지는데 포충낭이 클수록 왁스층 내벽의 상대적 길이가

작아집니다.

왁스층 내벽의 표면에는 덧표피 왁스 결정체(epicuticular wax crystal)가 뒤덮혀

있는데 왁스층이 미끄러워 먹잇감이 오르기 어렵게도 하지만 왁스 결정체가 쉽게

내벽으로부터 분리되어 먹잇감의 발에 붙음으로써 그 접지력을 떨어뜨려 먹잇감의 

탈출을 저지하기도 합니다.

 

 

 

D. 소화

 

1 소화효소

 

포충낭 내부 액체 내에 여러 가지 소화 효소들이 분비되어 있어 먹잇감의

고분자를 소화 가능한 저분자로 분해합니다.

효소 일부는 항상 분비되어 있는 상태이고 또 일부는 대상물이 탐지되었을

때만 분비되기도 합니다.

벌레잡이풀이 먹잇감에서 흡수하는 가장 중요한 영양소 2가지는 질소와

인입니다.

질소는 먹잇감의 단백질에 풍부하게 함유되어 있고 인은 먹잇감의 핵산에

포함되어 있습니다.

 

 

 

2 공생동물

 

공생동물이 포획된 멋잇감의 단백질 분해에 도움을 줍니다.

 

 

잎은 마주나고 잎몸은 긴 타원형이며 길이 10∼30cm, 나비 5∼10cm입니다.

허두에서 언급했듯이 잎의 가운데맥이 덩굴처럼 가늘고 길게 자라 그 끝이

주머니 모양의 포충낭이 됩니다.

 

 

 

잎자루는 길이 5∼15cm로 좁은 날개가 있습니다.

 

 

 

줄기에 미세한 흰색 털이 밀생해 있어 은빛 광택이 납니다.

 

 

 

벌레잡이풀은 수분을 파리와 나방에 의존하는 충매화입니다.

한 연구에 의하면 수분매개자들이 제 역할을 충실히 해 내는 까닭에 가장

가까운 수그루가 100미터 정도 떨어진 곳에 있었는데도 암그루의 수분율이

90%를 넘었다고 합니다.

Polyrhachis pruinosa라는 개미는 벌레잡이풀을 가장 자주 찾는 곤충 중의

하나라서 한때는 이 개미가 벌레잡이풀의 수분매개자라고 생각한 적도

있었는데 조사 결과 이 개미의 활동 영역은 집으로부터 평균 5m 이내로 

짧아서 벌레잡이풀의 수분에는 별로 도움이 되지 않았다고 합니다.

또한 벌레잡이풀의 꽃이 야간에 더 많은 꿀을 분비한다고 밝혀졌는데 이를

근거로 야행성 나방이나 파리가 벌레잡이풀의 수분에 결정적 역할을 한다고

주장하는 학자도 있습니다.

 

열매는 삭과로 노란색이나 갈색으로 익으며 성숙을 마친 열매는 봉선을 따라

터져 안에 있는 실 모양의 종자를 분출합니다.

 

 

 

Pitcher blue라는 나비는 특이하게도 벌레잡이풀의 열매 끝에 있는 암술머리

부분에 알을 낳는데 통상 열매 하나당 한 개씩의 알을 낳지만 두세 개씩 낳는

경우도 있긴 합니다. 

아래 사진 속에서 화살표가 가르키는 게 바로그 나비의 알입니다.

 

 

 

돔 형태의 알은 지름이  0.8–0.9 mm이고 가운데에 난문(卵門)이 있으며

부화하는 데 3.5~4일이 걸립니다.

 

 

 

애벌레는 열매를 뚫고 들어가 씨를 먹으면서 자라고 그 안에서 고치를 거쳐

부화까지 합니다.