수분 작용에 있어 꽃의 색깔과 향기가 많은 관심을 받습니다. 이러한 특징은 곤충, 특히 벌을 끌어들여 꽃가루를 옮기고 식물의 번식을 돕습니다. 하지만 이러한 시각적, 후각적 화려함 이면에는 또 다른 감각, 즉 소리가 조용히 이러한 관계를 형성할지도 모릅니다.

과학자들은 꽃이 색깔과 향기를 이용해 수분 매개자와 소통하는 방식을 오랫동안 연구해 왔습니다. 하지만 꽃이 과연 소리를 들을 수 있을까요?

수년 동안 연구자들은  꽃이  방문하는 수분매개자의 소리에 반응할 가능성을 간과해 왔습니다. 곤충이 비행하거나 먹이를 찾을 때 내는 저음량 음향 신호는 너무 미묘하다고 그들은 생각했습니다.

하지만 점점 더 많은 증거들이 이 꽃들이 단순한 신체적 접촉 이상의 것을 유발한다는 것을 시사합니다. 꽃들은 독특한 소리 신호를 가지고 옵니다. 그리고 최근 국제 협력 덕분에 과학계는 마침내 꽃들이 이미 알고 있을지도 모르는 소리의 비밀을 알아채기 시작했습니다.

꽃은 수분매개자의 소리에 반응합니다

토리노 대학교 의 동물학 교수인 프란체스카 바르베로는  꽃이 진동음향 신호를 어떻게 감지하고 반응하는지에 대한 새로운 연구 흐름을 주도하고 있습니다.

그녀의 연구는 스페인과 호주의 곤충학자, 식물생리학자, 그리고 음향 엔지니어들로 구성된 독특한 연합을 구축합니다. 이들의 공동 목표는 수분매개자의 미세한 윙윙거림과 날갯짓이 식물 생물학에 어떤 영향을 미치는지 이해하는 것입니다.

이 새로운 접근법은 방해가 되는 악기 대신 음향 녹음을 사용하는 데 중점을 둡니다. 수분매개자의 자연스러운 윙윙거리는 소리를 포착하여 꽃 근처에서 재생함으로써, 연구팀은  식물을 물리적으로 방해하지 않고도 식물의  반응을 관찰할 수 있습니다.

이 연구 결과는 수분매개자 활동을 모니터링하는 새로운 방법을 제시합니다. 또한 식물과 곤충 사이의 연관성이 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 복잡하다는 것을 시사합니다.

바르베로와 그녀의 팀은 5월 18일부터 23일까지 열리는 미국음향학회 제188회 공동 학술대회와 국제음향학회 제25회 대회에서 연구 결과를 발표할 예정이다.

꽃은 꿀과 당도를 변화시킨다

꽃이 소리에 어떻게 반응하는지 연구하기 위해 연구진은 특정한  꽃 -수분 매개자 조합인 금어초와  달팽이껍질벌로도 알려진 벌 종인 로단티디움 스틱티쿰 에 초점을 맞췄습니다.

이 곤충은 금어초의 수분 매개자로 알려져 있어 이 종들 사이의 음향 통신을 시험하는 데 이상적인 실험 대상입니다.

연구원들은 이 벌의 윙윙거리는 소리를 녹음하여 금어초가 피어 있는 근처에서 소리를 재생했습니다. 그 다음에 일어난 일은 노련한 과학자들조차 놀라게 했습니다.

꽃들은 윙윙거리는 소리에 반응하여 꿀 속 당분을 증가시켰습니다. 또한 전체적인 꿀량도 증가시켰습니다. 분자 수준에서는 식물의 유전자 발현, 특히 당 운반과 꿀 생산에 관여하는 유전자의 발현도 변화시켰습니다.

 이러한 반응은 꽃이 소리 신호를 감지하고 그에 따라 행동하며, 예상하는 수분매개자 의 정체성에 맞춰 내부 과정을 조절한다는 것을 보여줍니다  .

꽃은 수분을 촉진하기 위해 소리를 이용합니다.

바르베로는 "곤충과 식물이 모두 진동음향 신호를 감지하고 생성하거나 전송할 수 있다는 증거가 늘어나고 있지만, 식물 - 수분매개자  공진화는 주로 시각적, 후각적 신호의 생성과 인식을 평가하는 방식으로 연구되어 왔습니다."라고 설명했습니다.

음향 신호를 이해하는 이러한 변화는 공진화의 새로운 장을 엽니다. 이는 식물이 곤충에 수동적으로 반응하는 것이 아니라 특정 방문객에 따라 적극적으로 스스로를 변화시킨다는 것을 시사합니다.

식물이 수분매개자를 윙윙거리는 소리로 인식하면, 꽃꿀의 양을 조절하여 매력을 높일 수 있습니다. 이를 통해 수분매개자가 꽃에서 머무는 시간이 늘어나고 수분매개자에 대한 충성도가 높아질 수 있습니다.

바르베로는 "특징적인 진동음향 신호를 바탕으로 접근하는 수분매개자를 구별하는 능력은 식물의 적응 전략이 될 수 있다"고 덧붙였다.

"예를 들어, 효율적인 수분 매개자의 적절한 진동음향 신호에 반응함으로써 식물은 수분 매개자의 행동에 변화를 가져와 생식 성공률을 높일 수 있습니다."

꽃은 소리를 이용해 수분매개자를 부를 수 있을까?

식물이 수분매개자의 소리를 감지하고 반응한다는 증거가 늘어나는 가운데, 이제는 그 반대의 의문이 제기됩니다. 식물 스스로 소리를 이용하여 곤충에게 영향을 미칠 수 있을까요?

답은 아직 명확하지 않지만, 그 의미는 매우 설득력이 있습니다. 바르베로는 "곤충의 이러한 반응이 확인된다면, 소리를 이용하여 경제적으로 중요한 식물과 작물을 처리하고 수분 매개자의 유인을 높일 수 있을 것"이라고 말했습니다.

농업 환경에서 이 아이디어는 작물 관리 방식에 혁명을 일으킬 수 있습니다. 과학자들이 윙윙거리는 소리를 정확하게 재현하는 법을 배운다면, 화학적 유인제 없이도 더 많은 수분 매개자가 주요 작물을 방문하도록 유도할 수 있을 것입니다.

이는 음향 농업의 가능성을 열어주며, 사운드스케이프를 수확량과 생물 다양성을 높이는 도구로 활용합니다.

수분매개자에서 꽃꿀 도둑까지

이 팀의 연구는 한 종류의 벌에만 국한되지 않습니다. 그들은 이제 금어초가 꽃꿀도둑벌을 포함한 다른 방문객들에게 어떻게 반응하는지 연구하고 있습니다. 이 곤충들은 수분을 제공하지 않고도 꽃꿀을 섭취합니다.

이러한 비교를 통해 식물이 소리만으로 유익한 곤충과 무임승차하는 곤충을 구별할 수 있는지 여부가 밝혀질 수도 있습니다.

바르베로는 "식물이 유익한 곤충과 해로운 곤충, [그리고] 주변 식물과 같은 생물학적 요인과 온도, 가뭄, 바람과 같은 비생물학적 신호를 감지하는 다양한 방법은 정말 놀랍습니다."라고 말했습니다.

이러한 연구는 식물이 우리가 생각했던 것보다 훨씬 더 예민하다는 것을 보여줍니다. 식물은 단순히 빛과 물에만 반응하는 것이 아닙니다. 식물은 주변 곤충의 소리에 귀를 기울이는 것을 포함하여 복잡하고 역동적인 방식으로 주변 환경을 감지합니다.

꽃은 곤충의 소리를 듣고 적응합니다.

이 혁신적인 연구는 "좋은 분위기: 식물은 수분매개자 진동음향 신호를 어떻게 인식하고 반응하는가"라는 제목의 대규모 프로젝트의 일부이며, 휴먼 프런티어 과학 프로그램의 지원을 받고 있습니다.

여기에는 토리노 대학교,  발렌시아의 I²SysBio , 시드니 공과대학교 의 오디오, 음향 및 진동 센터 등  여러 국제 파트너가 참여합니다 .

그들의 연구는 소리가 어떻게 종을 연결하는 다리 역할을 할 수 있는지를 보여줍니다. 살충제, 서식지 감소, 기후 스트레스로 가득 찬 세상에서, 꽃이 진동을 통해 어떻게 소통하는지 이해하는 것은 수분 매개자와 그들이 먹이로 삼는 식물을 보호하는 새로운 도구를 제공할 수 있습니다.

이러한 발견을 통해 소리는 수분 이야기에서 마땅한 자리를 차지하고 있습니다. 꽃은 아름다울 뿐만 아니라 듣는 존재이기도 합니다. 그리고 꽃이 듣는 소리는 그들의 생존을 좌우할 수도 있습니다.