웰위치아

3. 분류

웰위치아의 분류학적 위치는 여러 차례 변경되었다. 과거에는 단일 종으로 구성된 웰위치아목(Welwitschiales)으로 분류되기도 했으나, 현대 분류 체계에서는 그네툼목(Gnetales)에 포함된다. 이는 조세프 달턴 후커가 처음 제안했던 분류와 유사하다.^[40] 그네툼목은 소나무목(Pinales)과 가까운 관계이며,^[41] 속씨식물과의 일부 형태적 유사성은 수렴 진화의 결과로 여겨진다.^[42] 그네툼목을 포함하는 겉씨식물의 조상은 고생대 말기에 나타나 페름기 후기와 중생대 식물상의 주요 구성원이었다.^[43]

웰위치아 미라빌리스는 두 개의 아종으로 나뉜다. 기본 아종인 ''W. m. mirabilis''는 앙골라에서 발견되며 수꽃이 적갈색이고, ''W. m. namibiana''는 나미비아에서 발견되며 수꽃이 회녹색이다.^[39]

웰위치아과(Welwitschiaceae) 식물의 화석은 백악기 전기 남아메리카에서 발견되었다.^[44] 초기 웰위치아과 식물은 현재보다 습한 환경에 살았으며, 이때 이미 독특한 형태적 특징을 가지고 있었던 것으로 보인다. 현재와 같이 좁고 건조한 지역에 분포하게 된 것은 제3기에서 제4기에 걸쳐 서식지가 건조해졌기 때문으로 추정된다.^[45]

4. 생물학적 특징

발아 후, 묘목은 두 개의 떡잎을 생성하는데, 이 떡잎은 길이 25mm에서 35mm까지 자라며 그물맥을 가지고 있다.^[11] 이후 목질의 두 갈래로 갈라진 줄기 가장자리에서 두 장의 본잎이 나온다. 이 영구적인 잎은 떡잎과 직각으로 마주나며, 양면에 기공이 분포하고(양면 기공성), 평행맥을 가진 띠 모양이다. 잎이 나타난 직후, 정단분열조직은 죽고 분열조직 활동은 줄기의 가장자리로 이동한다.^[12] 약 4개월 후 본잎은 떡잎의 길이를 넘어서고, 떡잎의 생장점은 죽는다.^[48] 웰위치아는 이 두 장의 본잎 외에는 더 이상 잎을 만들지 않는다.^[48]

두 장의 잎은 줄기 둘레의 기저 분열조직에서 평생 동안 계속 자라 최대 4m 길이에 이른다.^[13][32] 잎 끝은 시간이 지나면서 갈라지고, 정단 갈라진 틈 주변 목질 부분의 변형, 바람, 그리고 외부 손상 등으로 인해 여러 개의 끈 모양으로 닳아 없어져 마치 여러 장의 잎처럼 보이게 된다.^[13][48][52] 또한 잎 끝은 점차 말라간다.^[35]

줄기는 목질이고 짧으며 잘 분지하지 않는다. 높이는 보통 수십 센티미터(cm)이고,^[32] 가장 큰 개체도 지상 높이가 1.5m를 넘지 않는 경우가 많다.^[14] 줄기 자체는 덩어리 모양으로 지름이 약 1m 정도까지 자랄 수 있으며,^[51] 모래와 접하는 잎을 포함한 전체 식물체의 지름은 8m에 달하기도 한다.^[14][50] 줄기 끝은 원반 모양으로 크게 두 갈래로 갈라져 각각 잎이 하나씩 달린다.^[32] 줄기 중앙의 오목한 부분에서는 생식 가지가 나와 구화(포자낭 수)를 맺는다.^[35] 줄기의 유일한 분지는 이 생식 가지에서만 일어난다.^[12]

뿌리계는 길고 얕게 발달하며, 점점 가늘어지는 곧은뿌리와 뚜렷한 측근들, 그리고 섬세한 해면상 뿌리 그물망으로 구성된다.^[14][12] 뿌리는 땅속 깊이 뻗는데, 그 깊이는 지상부 잎의 길이와 거의 비슷하다.^[48] 건조한 환경에 적응하기 위해, 잎의 기공을 통해 대기 중의 수분을 흡수하고, 길게 발달한 뿌리로 지하수를 빨아올리는 것으로 보인다.^[35] 재배 환경에서도 뿌리는 곧게 아래로 뻗으며, 본잎이 나올 무렵에는 이미 30cm에서 50cm에 달한다.^[54]

웰위치아는 암수딴그루로 암그루와 수그루가 따로 있다. 수분은 주로 파리나 노린재 같은 곤충에 의해 이루어진다. 가장 흔하게 관찰되는 곤충은 왕벼룩노린재과에 속하는 ''Probergrothius angolensis''이지만, 이 곤충이 실제로 수분에 기여하는지는 아직 명확히 밝혀지지 않았다.^[16] ''Odontopus sexpunctatus'' (''Probergrothius'' 속으로 분류하기도 함^[55])도 주요 수분 매개자로 여겨졌으나, 이 역시 확실하지 않다는 관찰 결과가 있다.^[56] 드물게 말벌이나 벌도 수분을 돕는다. 수분 매개 곤충들은 암수 구화 모두에서 분비되는 "꽃꿀"에 유인되는 것으로 보인다.^[16][56] 수구화에는 번식력이 없는 퇴화된 배주가 있는데, 이는 피자식물의 양성화의 원시적인 형태일 수 있다는 견해도 있다.^[32] 종자는 지름 5~6밀리미터(mm) 정도의 검은색이며, 지름 2cm 정도의 얇은 날개가 있어 바람에 의해 산포된다.^[51][35]

웰위치아는 CAM 광합성(CAM)을 하는 식물로 분류되지만,^[17][18][57] CAM 대사를 통한 탄소 고정량은 매우 적다. 이 때문에 CAM 식물임을 확증하는 데 오랜 시간이 걸렸으며, 왜 CAM 활용도가 낮은지는 아직 명확히 밝혀지지 않았다.^[57][58] 잎은 두꺼운 큐티클 층으로 덮여 있고, 기공이 잎 양면에 동일하게 분포하며, 높은 증산 능력을 가지는데, 이는 잎을 식히기 위한 것으로 추정된다.^[35]

개별 식물의 나이를 정확히 알기는 어렵지만, 많은 개체가 1,000년 이상 생존하는 것으로 추정되며, 일부는 2,000년을 넘게 살았을 가능성도 있다.^[48][32] 일반적으로 나이테(연륜)를 만들지 않아 방사성탄소 연대측정을 통해 나이를 추정한다.^[19] 하지만 일부 보고에서는 일종의 연륜이 생성된다고 제안하기도 한다.^[8] 줄기는 나이가 들면서 계속 굵어지는데, 알려진 가장 큰 개체는 지름이 8.7m에 달한다.^[12] 종자에서 발아한 개체가 다시 종자를 맺기까지는 약 25년이 걸리는 것으로 생각되지만,^[35] 재배 환경에서는 4년 만에 개화한 사례도 있다.^[51]

웰위치아가 평생 단 두 장의 잎만 생성한다는 특징 때문에, 일부 학자들은 이 식물이 유형성숙(neoteny), 즉 본질적으로 "거대한 묘목" 상태를 유지하는 것이라고 생각했다. 그러나 해부학적 연구 결과는 이러한 가설과 일치하지 않는다. 대신, 웰위치아의 독특한 형태는 성장 초기 단계에서 정단분열조직을 잃어버린 결과로 보는 것이 더 타당하다.^[20][53]

2021년 7월 발표된 유전체 분석 결과에 따르면, 웰위치아의 유전체는 21개의 염색체에 총 6.8 Gb 크기로 구성되어 있으며, 98%가 해독되었다. 약 8,600만 년 전, 극심한 건조 스트레스 시기에 유전체 중복(whole genome duplication) 현상이 일어났으며, 이후 광범위한 유전체 재배열이 발생했다는 증거가 발견되었다. 이 유전체 중복으로 인해 자기 복제 DNA 서열인 소위 "정크" DNA(레트로트랜스포존)가 많아졌지만, 유전자 침묵(Gene silencing)을 유도하는 DNA 메틸화(DNA methylation) 과정을 통해 이러한 레트로트랜스포존의 활동이 억제되었다. 이는 방대한 유전 물질을 유지하는 데 드는 대사 비용을 낮추고 식물의 복원력을 높이는 데 기여한 것으로 보인다.^[21][22]

5. 분포 및 서식지

''웰위치아 미라빌리스''는 앙골라와 나미비아 해안을 따라 접한 사막 지역에 고유종으로 서식하며, 해안으로부터 4.8km에서 149km 내륙까지 분포한다.^[23] 구체적으로는 앙골라의 Bentiaba River|벤티아바 강^영어(남위 14.12°) 부근에서 나미비아의 쿠이세브 강(남위 23.64°) 부근까지 약 1096km에 걸쳐 분포한다.^[23][47] 또한 나미브 사막 북쪽에 펼쳐진 Kaokoveld|카오코랜드^영어 지역의 고유종이기도 하다.^[46]

이 지역은 매우 건조하여 해안 지역은 강수량이 거의 0에 가깝고, 고지대 아래 지역에서는 2월부터 4월까지의 우기 동안 연간 100mm 미만의 강수량을 기록한다.^[24][46] 웰위치아 개체군은 주로 ephemeral|일시적^영어 하천 주변에서 발견되는데,^[25][49] 이는 안개로부터 얻는 수분뿐 아니라 지하수에 대한 의존성을 나타낸다.^[25][49][35] 특히 안개가 많은 앙골라와 나미비아 해안에서는 수 개에서 수천 개체가 군집을 이루어 서식하는 경우도 있다.^[32]

6. 재배

''웰위치아 미라빌리스''(la)는 전문 씨앗 판매업체에서 구입할 수 있는 종자에서 잘 자란다. 이 종자는 정력종자 특성을 보이는 것으로 나타났는데, 이는 일반적으로 적절히 낮은 습도와 온도에서 장기간 저장할 수 있음을 의미한다. ''웰위치아'' 종자는 자연적으로 성숙함에 따라 적절히 낮은 수분 농도를 나타낸다.^[26][62] 종자의 외피를 제거하면 발아 성능이 향상되는데, 이는 종자가 비심층 생리적 휴면 상태를 보일 수 있음을 시사한다.^[26][62]

종자를 심을 때 처음 2주 동안은 습기를 유지해야 하지만 물에 잠기게 해서는 안 된다. 파종 전에 종자를 물에 담그는 것이 발아를 방해한다는 의견이 있다.^[26][62]

야생에서 채취한 종자는 종종 ''Aspergillus niger'' var. ''phoenicis'' 곰팡이의 포자가 심하게 오염되어 있다.^[27][63] 이로 인해 발아 직후에 부패할 수 있다. 곰팡이 접종원은 발달 초기 단계에서 ''W. mirabilis''의 자라는 구과를 감염시키며, 수분이 나타날 때 감염이 급증하여 곰팡이 포자가 발달 중인 종자의 내부에 침투할 수 있다.^[28][64] 따라서 야생의 종자는 완전히 발달하기 전에 곰팡이의 작용으로 소멸될 수 있다. 식물원이나 다른 재배된 곳에서 얻은 종자는 훨씬 깨끗하고 부패될 가능성이 적다. 테부코나졸 살균제는 제한적인 ''A. niger'' 종자 감염을 통제하는 데 유용할 수 있다.^[28][64]

종자 발아 후, 떡잎은 25mm~35mm까지 자란 후 바로 두 장의 본잎이 형성된다. 약 4개월 후 본잎은 떡잎의 길이를 넘어서고, 떡잎의 생장점은 죽는다. 본잎은 떡잎과 직각으로 위치하며, 일생 동안 계속 자란다.^[48] 이 식물은 이 이상의 잎을 형성하지 않으며, 줄기의 분열조직은 본잎 형성 후 고사한다.^[48] 뿌리는 재배 환경에서도 똑바로 아래로 뻗으며, 본잎이 나올 무렵에는 30cm~50cm에 달한다.^[54]

7. 보존

현재 야생 Welwitschia mirabilis|웰위치아 미라빌리스^la 개체 수는 상당히 양호한 수준이다. 이 식물의 국제 거래는 멸종 위기에 처한 야생 동식물종의 국제 거래에 관한 협약(CITES) 부속서 II에 등재되어 규제된다.^[1][60]

앙골라에 서식하는 개체군은 나미비아의 개체군보다 상대적으로 보호가 잘 되고 있는데, 이는 내전 중 매설된 다수의 지뢰 때문에 수집가들의 접근이 어렵기 때문이다.^[6][61] 반면 나미비아에서는 희귀 식물로서 엄격하게 관리되고 있다.^[35]

Welwitschia mirabilis|웰위치아 미라빌리스^la는 넓은 지역에 걸쳐 많은 개체가 존재하여^[61] 현재 즉각적인 멸종 위기에 처해 있지는 않지만^[6], 낮은 번식률과 성장률, 제한적이고 취약한 서식지 분포 때문에^[6] 완전히 안전한 상태라고 보기는 어렵다. 이 식물의 긴 수명은 일시적으로 번식에 불리한 환경에서도 생존에 유리하게 작용하지만, 과방목이나 질병과 같은 직접적인 위협에는 취약하다.^[6]

특히 암컷 구과와 종자에 발생하는 곰팡이(균류) 감염은 종자의 생존력과 발아 능력을 심각하게 저하시켜, 이미 낮은 번식률을 더욱 악화시키는 주요 위협 요인이다.^[6][61] 이는 미래의 개체 수 감소로 이어질 수 있다.^[61] 그 외에도 오프로드 차량 운행으로 인한 서식지 훼손, 수집가들의 불법 채취, 그리고 얼룩말, 코뿔소, 가축 등에 의한 과방목 역시 개체 수를 위협하는 요인이다.^[6][61]

웰위치아는 나미비아의 국가적 상징성을 가지며 나미비아 국장 도안의 일부로 사용되고 있다.

8. 갤러리

참조

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