식물의 실험 및 관찰/나팔꽃

나팔꽃의 한해살이

개요

나팔꽃은 메꽃과에 속하는 동남아시아 원산의 덩굴성 한해살이 화초이다. 다른 물체를 감아서 3-6m 높이까지 빨리 자라기 때문에 담이나 울타리를 덮으려고 심기도 한다. 잎은 짙은 녹색으로 둥근 심장형이며 대개 세 갈래로 갈라진다. 잎 가장자리는 밋밋하고 잎 표면에는 털이 있다. 꽃은 깔때기 모양으로 생겼고, 아침에 활짝 피었다가 햇빛이 강한 대낮에는 오므라든다. 꽃은 7-9월에 피는데 분홍색·보라색·흰색 등 여러 가지 색깔이다. 화분가꾸기를 할 때는 순을 길러 주고 키가 15cm쯤 자라면 받침대를 세워서 쓰러지지 않게 하고 햇볕이 잘 드는 곳에 놓아야 한다.

나팔꽃씨의 싹 틔우기

일반적으로 나팔꽃은 그냥 씨뿌리기를 하면 두어 달 정도 지나서야 싹이 트며 그중에는 싹이 트지 않고 썩는 씨앗도 많이 있다. 나팔꽃은 왜 싹이 트는 시간이 많이 걸리며 또 싹도 고르게 트지 않는 것일까? 이러한 의문점을 해결하기 위해서 한 가지 실험을 해보기로 하자. 실험에 들어가기 전에 컵과 40-50개의 나팔꽃씨, 사포 1장, 흙, 나무상자 등 적당한 크기 빈 용기를 준비한다.

실험관찰

① 나팔꽃씨 40-50개를 물이 든 컵에 하룻밤 담가 놓고 다음날 물을 흡수한 씨가 얼마나 되는지 확인해 보자.② 물을 흡수하지 않은 씨는 골라내어 사포에 대고 가볍게 2-3회 문지른 다음 다시 물에 담가 둔다.③ 최종적으로 물을 흡수한 씨앗을 모아 흙이 들어 있는 상자에 5cm 깊이로 묻은 다음 물을 충분히 뿌려준다.④ 알맞은 온도를 유지하기 위해 상자 위에 유리판을 덮어주고 햇빛의 강도에 따라 여닫기를 조절해 준다.

결과

① 물을 흡수한 나팔꽃씨의 비율은 10% 정도이다.② 물을 흡수하지 않은 씨앗은 껍질을 얇게 해주면 물을 잘 흡수한다.③ 물을 흡수한 씨앗은 심었을 때 대부분 싹이 튼다.

핵심요점

위의 실험은 우리가 원예용으로 나팔꽃을 기르고자 할 경우의 예이며, 자연 상태의 경우라면 물을 흡수하지 않은 씨앗이 건강하고 정상적이라고 할 수 있다. 왜냐하면 자연상태의 나팔꽃씨는 가을·겨울 동안 눈, 서리를 견뎌내고 이듬해 봄에 싹을 틔어야 하기 때문이다.

나팔꽃의 싹 트기와 성장

나팔꽃씨의 싹과 뿌리가 자라는 과정과 떡잎에서 잎과 줄기가 어떻게 자라나오는가를 살펴보고 그 상태를 관찰해 보자.

실험관찰

① 떡잎과 뿌리 가운데 어느 것이 먼저 나오는지 살펴보자.② 싹은 땅 위로 나올 때 어떤 모양으로 나오는지 관찰해 보자.③ 떡잎의 모양과 상태를 알아보자.④ 본잎은 어디서 어떤 모양으로 나오는지 관찰해 보자.⑤ 떡잎의 아래쪽 줄기의 색깔을 살펴보자.

결과

① 수분을 흡수해야 하기 때문에 뿌리가 먼저 나온다.② 싹은 굽은 모양으로 나온다.③ 떡잎은 2장이 수직으로 합쳐져 있다가 날이 맑은 날에는 수평으로 펼쳐진다.④ 떡잎 사이에서 줄기가 나오고 본잎은 줄기에서 1장씩 어긋나게 돋아난다.⑤ 떡잎 아래쪽 줄기의 색깔은 연두색과 자주색을 띤 것이 있다.

핵심요점

나팔꽃은 떡잎 아래쪽 줄기의 색깔에 따라 나중에 피는 꽃의 색깔도 달라진다. 연두색 줄기에서는 흰색, 분홍색, 연푸른색의 꽃이 피며, 자주색 줄기에서는 자주색이나 푸른 보라색의 꽃이 핀다.

받침대를 감아오르는 나팔꽃 줄기의 모양

덩굴성 식물인 나팔꽃은 줄기가 곧게 설 수 없으므로 받침대 등 주변의 물건에 감기면서 뻗어나간다. 이때 줄기가 뻗어가는 방향은 어떠하며, 날씨에 따라 뻗어가는 속도에 변화가 있는지 알아보자.

실험관찰

① 줄기가 막 뻗어오르기 시작하는 나팔꽃 화분 주위에 엄지손가락 굵기 정도의 받침대를 세워 놓아 보자.② 받침대를 감아오르는 줄기의 방향을 관찰해 보자.③ 온도가 높은 날과 낮은 날 줄기가 뻗어 올라가는 속도를 재어보자.

결과

① 허공으로 일정하게 자라오른 줄기는 시간이 흐르면서 받침대 쪽으로 향하여 뻗기 시작하며, 받침대에 닿은 후에는 위로 감아오르기 시작한다.② 줄기는 반시계 방향으로 받침대를 감아올라간다.③ 줄기의 감아오르는 속도는 기온이 낮을 때보다 높을 때가 빠른데 이는 기온이 높으면 생장이 그 만큼 활발하기 때문이다.

핵심요점

받침대를 감아오르는 나팔꽃 줄기를 자세히 관찰해 보면 잔털이 나 있는데 그 방향은 아래쪽을 향해 있다. 이는 줄기가 아래로 흘러내리는 것을 방지하는 역할을 한다.

나팔꽃이 피고 지는 시간

나팔꽃은 피고 지는 시간상의 주기가 비교적 짧고 일정할 뿐 아니라 꽃 모양이 단순하여 개화하고 시드는 모습을 쉽게 관찰할 수 있다. 나팔꽃은 하루의 몇 시경부터 어떻게 피기 시작하여 몇 시경에 시드는지 관찰해 본다. 준비물로는 시계와 카메라, 필기도구가 필요하다.

실험관찰

① 꽃이 피기 직전의 꽃봉오리가 달린 나팔꽃을 저녁때부터 다음날 새벽까지 시간대별로 살펴보자.② 정오 무렵부터 늦은 오후까지 다시 한 번 시간대별로 관찰하자.

결과

① 부풀어 오르기 시작한 꽃봉오리는 가정 무렵이 되면 오른쪽감기(시계바늘이 도는 반대방향)로 말려 있던 꽃봉오리가 조금씩 느슨해진다.② 4시가 지나면서 꽃봉오리 끝이 넓게 펴지기 시작하다가 10여 분 후에는 활짝 핀다.③ 꽃은 9시경부터 시들기 시작하여 낮이 되어 기온이 높아지면 시드는 속도가 점점 빨라지다가 오후 3-4시쯤에는 완전히 시들어 버린다.

핵심요점

위의 관찰을 통해서 알게 된 사실을 바탕으로 해서 나팔꽃이 필 수 있는 환경을 인위적으로 만들어 준다면 한낮에도 활짝 핀 나팔꽃을 볼 수 있다.

나팔꽃의 자화수분

여기서는 꽃의 가장 중요한 기능이라고 할 수 있는 수정 과정을 관찰해 보려고 한다. 준비물은 핀셋과 돋보기가 필요하다.

실험관찰

다음날 아침 꽃이 필 것 같은 나팔꽃 봉오리의 통 부분을 핀셋으로 찢어 속이 보이게 한다.① 꽃이 피기 전날 저녁때 암술과 수술의 길이와 시간이 지남에 따라 어떻게 자라는지 살펴보자.② 수술머리의 꽃밥의 생김새와 역할을 알아보자.③ 수술은 얼마나 자랐을 때 꽃밥이 터지며, 꽃이 활짝 피었을 때 수술의 길이를 관찰해 보자.④ 꽃가루가 암술머리에 붙는 시점을 알아보자.

결과

① 꽃이 피기 전 날의 수술은 암술보다 짧으나 자라는 속도는 암술보다 빠르다.② 수술머리 꽃밥은 주머니처럼 생겼으며 꽃가루를 만든다.③ 수술과 암술의 길이가 같을 무렵 꽃밥은 한가운데부터 터지며, 꽃이 피었을 때 수술의 길이는 암술보다 훨씬 길다.④ 꽃밥이 터져서 뒤집어지고 수술이 암술보다 길어졌을 때 암술머리에 꽃가루가 붙는다.

핵심요점

위의 관찰에서 보았듯이 수술의 꽃가루가 암술머리에 붙는 순간 수분이 이루어진 것이며, 이러한 수분을 통해서 열매가 맺혀진다. 한편 나팔꽃처럼 한꽃 안에서 수분이 이루어지는 것을 자화수분이라고 한다. 이러한 수분 방법은 벌이나 나비 또는 바람 등 외부의 매개체를 필요로 하지 않는다는 점에서 안정적이고 수분율이 높다는 이점이 있다.

나팔꽃씨의 구조와 여무는 과정

수분이 끝난 나팔꽃의 씨방의 자라는 모습과 생김새를 살펴보자. 준비물은 스케치북, 색연필, 면도날이 필요하다.

실험관찰

① 수분이 이루어진 나팔꽃이 어떤 변화를 보이는지 7일 내지 10일 간격으로 관찰해 보자.② 어느정도 자란 씨방을 면도날로 가로로 잘라 속 모양과 씨앗의 생김새를 살펴보자.③ 수분이 끝나고 열매가 여물 때까지 걸리는 시간을 알아보자.

결과

① 수분이 된 나팔꽃은 꽃잎이 시들어 떨어지며, 이어서 빠른 속도로 씨방이 자라기 시작한다.② 씨방 속은 얇은 막에 의해 3개의 방으로 나뉘고 1개의 방에 2개의 씨가 있다. 씨는 반달형으로 생겼다.③ 나팔꽃 열매가 여무는 시간은 꽃의 개화 시기에 따라 다르다. 7월 말에서 8월에 핀 꽃은 40-50일이 걸리고, 8월 말에서 9월에 핀 꽃은 약 30일이 걸린다. 10월에 핀 꽃은 20일 정도 걸린다.

핵심요점

나팔꽃은 하나의 열매(씨방)에 6개의 씨앗이 들어 있으며, 씨앗의 모양은 반달형으로 다 익은 것은 색깔이 까맣다. 또한 수분이 이루어진 후 열매가 익는 기간은 일찍 핀 꽃일수록 더 길다.

나팔꽃의 실험관찰 정리

① 나팔꽃씨가 잘 싹트게 하려면 씨앗을 하루 정도 물에 담가 두며, 씨앗이 물을 잘 흡수하게 하기 위해서는 껍질을 얇게 해준다.② 나팔꽃이 싹이 틀 때는 뿌리, 떡잎, 줄기, 본잎 순서로 나온다.③ 나팔꽃은 본잎이 4-5장 나올 무렵 줄기는 덩굴이 되어 시계 바늘이 도는 반대방향으로 받침대를 감아 오르며 자란다.④ 수분이 이루어진 씨방은 30-40일이면 다 여물며, 3개이 방에 2개씩 6개의 씨앗이 들어 있다.