왕관 수줍음

• 일부 나무는 빽빽하게 자라도 수관이 서로 닿지 않아, 숲의 수관층에 통로 같은 틈을 남김
• 이 현상은 같은 종 사이에서 가장 흔하지만 다른 종 사이에서도 나타나며, canopy shyness나 inter-crown spacing으로도 불림
• 정확한 생리적 원인은 확정되지 않았고, 1920년대부터 여러 종에서 서로 다른 메커니즘이 작동할 가능성이 논의돼 왔음
• 주요 설명은 바람 속 가지 충돌로 생기는 기계적 마모와, 이웃 식물의 빛을 감지해 성장을 조절하는 그늘 회피 반응임
• 왕관 수줍음은 잎을 먹는 곤충 유충의 확산 억제와도 연결될 수 있으며, Dryobalanops, 일부 eucalypt, Pinus contorta, Avicennia germinans 등에서 관찰됨

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수관이 맞닿지 않는 숲의 패턴

• 왕관 수줍음은 일부 나무 종에서 완전히 밀집한 나무들의 수관이 서로 닿지 않고, 숲의 수관층에 통로처럼 보이는 틈을 만드는 현상임
• 같은 현상을 가리키는 이름도 여러 가지가 있음
  • canopy disengagement
  • canopy shyness
  • inter-crown spacing
• 같은 종의 나무 사이에서 가장 흔하지만, 서로 다른 종 사이에서도 발생함
• 적응 행동으로서 왜 나타나는지에 대해서는 여러 가설이 있으며, 연구는 이 현상이 잎을 먹는 곤충 유충의 확산을 억제할 수 있음을 시사함

아직 확정되지 않은 생리적 원인

• 왕관 수줍음의 정확한 생리적 기반은 확정되지 않았음
• 이 현상은 1920년대부터 과학 문헌에서 논의돼 왔음
• 다양한 가설과 실험 결과는 종마다 여러 메커니즘이 작동할 수 있음을 시사함
• 이런 다양성은 종마다 독립적으로 비슷한 현상이 나타나는 수렴 진화 사례일 수 있다는 설명도 있으나, 해당 문장에는 출처 필요 표시가 붙어 있음

가지 충돌과 기계적 마모

• 한 가설은 인접한 수관의 가지가 서로 얽히고 충돌하면서 상호 가지치기가 일어난다고 봄
• 바람이 부는 지역에서는 나무가 흔들리며 서로 부딪혀 물리적 손상을 입고, 이런 마모와 충돌이 왕관 수줍음 반응을 유도할 수 있음
• 연구에 따르면 옆가지 성장은 평소에는 이웃 나무의 영향을 크게 받지 않지만, 기계적 마모가 생기면 달라짐
• 바람 속에서 수관이 충돌하지 못하도록 인위적으로 막으면 수관 사이의 틈이 점차 메워짐
• 이 설명은 같은 개체의 가지 사이에서도 왕관 수줍음이 나타나는 사례를 설명함
• 왕관 수줍음은 특히 다음 조건에서 잘 보인다고 여겨짐
  • 바람이 많은 숲
  • 유연한 나무가 많은 임분
  • 가지가 유연하고 옆으로 움직일 여지가 제한된 초기 천이 숲
• 이 이론에서는 옆가지의 유연성 차이가 왕관 수줍음의 정도에 큰 영향을 줌

생장점 손상과 가지 끝의 민감성

• 일부 연구는 성장 마디에서 지속적인 마모가 생기면 눈 조직이 손상되어 옆으로 더 자라지 못한다고 봄
• 1955년 eucalyptus의 왕관 수줍음 패턴을 연구한 호주 임업가 M.R. Jacobs는 나무의 생장 끝부분이 마모에 민감해 수관 틈이 생긴다고 봄
• Miguel Franco는 1986년에 Picea sitchensis와 Larix kaempferi의 가지가 마모로 물리적 손상을 입고, 선도지가 죽는 현상을 관찰함

빛 감지와 그늘 회피 반응

• 또 다른 주요 가설은 왕관 수줍음이 인접 식물 사이의 상호 빛 감지와 관련된다고 봄
• 광수용체가 매개하는 그늘 회피 반응은 여러 식물 종에서 잘 문서화된 행동임
• 식물은 반사된 원적색광을 감지해 이웃 식물의 근접성을 파악할 수 있으며, 이 과정에는 phytochrome 광수용체가 관여하는 것으로 널리 여겨짐
• 많은 식물 종은 원적색광 증가, 즉 이웃 식물이 가까워지는 신호에 반응해 다음처럼 성장함
  • 원적색광 자극에서 멀어지는 방향으로 성장함
  • 신장 속도를 높임
• 식물은 청색광도 그늘 회피 반응을 유도하는 데 사용하며, 이는 이웃 식물 인식에 역할을 할 가능성이 있음
• 다만 청색광의 역할은 1988년에 막 인식되기 시작한 상태였음

Dryobalanops aromatica와 광수용체 설명

• 이런 행동 특성은 왕관 수줍음이 잘 알려진 그늘 회피 반응에 따른 상호 그늘 형성의 결과일 수 있음을 시사함
• 말레이시아 학자 Francis S.P. Ng는 Dryobalanops aromatica를 연구하며, 생장 끝부분이 빛 수준에 민감하다고 봄
• 이 설명에 따르면 생장 끝부분은 인접한 잎에 가까워질 때 유도된 그늘 때문에 성장을 멈춤
• 1998년 연구는 광수용체가 매개하는 성장 억제 시스템을 왕관 수줍음의 설명으로 제안했지만, 광수용체와 수관 비대칭 사이의 인과관계는 아직 실험적으로 입증되지 않았음

근연 개체 인식과 종내 간격

• 2015년 연구는 Arabidopsis thaliana가 친족과 무관한 같은 종 개체 사이에서 서로 다른 잎 배치 전략을 보인다고 제안함
• 이 식물은 다른 이웃에는 그늘을 만들고, 친족은 피하는 반응을 보임
• 해당 반응은 여러 광감각 양식이 제대로 작동하는지에 의존함
• 이런 설명은 같은 종 사이에서만 나타나는 수관 간격 사례를 설명할 수 있음

관찰된 나무들

• 왕관 수줍음 패턴을 보이는 나무에는 다음이 포함됨

  • Dryobalanops종, 특히Dryobalanops lanceolata와Dryobalanops aromatica

    • 일부 eucalypt 종
    • Pinus contorta, lodgepole pine
    • Avicennia germinans, black mangrove

  • Schefflera pittieri

    • Clusia alata
    • K. Paijmans는 Celtis spinosa와 Pterocymbium beccarii를 포함한 여러 종의 나무 집단에서 왕관 수줍음을 관찰함

[GN⁺]

Hacker News 의견들

• 수관기피는 아직 결론이 난 문제가 아니고, 여러 종에서 수렴 진화로 생긴 현상일 가능성이 큼. Wikipedia 문서에는 아직 안 들어간 최근 연구도 몇 가지 있는데, 특히 수관기피와 나무의 가늘기 사이의 양의 상관관계 [1], 수관기피와 잎 모양 사이의 상관관계 [2]가 흥미로움
  전자는 수관기피가 단순히 빛의 가용성에 반응하는 것을 넘어, 종의 생존 가능성을 높이는 명시적 자원 관리 전략일 수 있음을 시사함. 후자는 바람 피해 같은 다른 환경 스트레스에 대한 적응일 수도 있어 보임. 늘 그렇듯 답보다 질문이 더 많음 :-)
  [1] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33713413/
  [2] https://esj-journals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/144...

  • 궁금한데, 나무 중 몇 퍼센트가 이런 행동을 보이는 걸까? 내가 사는 동네 숲에서는 한 번도 본 적이 없음

• 수관기피를 늘 게임 이론/이기적 유전자 관점에서 상상해 왔음. 같은 종의 나무들은 많은 유전자를 공유하므로, 비기피성을 만드는 유전자는 주변 나무에 손해를 주며 자라지만, 그 주변 나무들도 같은 유전자를 공유할 가능성이 큼
  그래서 장기적으로는 비기피 유전자가 기피 유전자에게 밀릴 수 있음. 죄수의 딜레마와 비슷해서, 기피는 “협력”, 비기피는 “배신”에 해당함. 협력 전략을 가진 나무 집단은 전체적으로 더 잘 살아남고 결국 이길 수 있음. 비협력 개체가 협력 개체를 매번 이길 수 있더라도 말임. Veritasium이 바로 오늘 이 주제로 좋은 영상을 올렸음: https://youtu.be/mScpHTIi-kM

  • 『The Hidden Life of Trees』에서도 숲은 개별 나무보다 강하다고 말하는데, 이 결론과 맞닿아 있다고 봄
    나무 입장에서는 왜소해지고 굶어 죽고 싶지 않지만, 이웃 나무를 죽이고 싶지도 않음. 그 이웃이 바람막이가 되어 생존을 도와줄 수 있기 때문임. 결국 진화는 순수한 탐욕보다, 적당한 범위 안에서 나눔이 더 최적 전략이라는 걸 가르친 셈임. 책에는 훨씬 자세히 나오고, 여기서는 의역한 것임
  • 반복 죄수의 딜레마 시뮬레이션을 가지고 놀아보고 싶다면 https://ncase.me/trust/가 재미있음

• 관련 글들. 더 있을까?
  Crown Shyness - https://news.ycombinator.com/item?id=33217484 - 2022년 10월, 댓글 1개
  The mystery of tree 'crown shyness' - https://news.ycombinator.com/item?id=24431062 - 2020년 9월, 댓글 1개
  Crown shyness - https://news.ycombinator.com/item?id=14998591 - 2017년 8월, 댓글 36개

• 『A Prayer for the Crown Shy』를 통해 이 현상을 알게 됐음. 훌륭한 책임

  • Becky Chambers의 다른 시리즈인 The Wayfarers도 비슷하게 느긋한 분위기이고, 오래 머물 수 있는 깊은 세계가 있음. 액션을 찾는다면 만족스럽지 않겠지만, 잠시 다른 곳에 있고 싶다면 아주 좋음. 특히 시리즈 세 번째 책인 『Record of a Spaceborn Few』를 즐겁게 읽었음
  • 동의함. 아주 차분하고 편안한 책임
    Mushishi와 비슷한 범주에 있음. 실제 적대자가 거의 없는 매우 느긋한 애니메이션인데, Monk and Robot 시리즈를 좋아한 사람이라면 추천하고 싶음
  • 그 두 책은 메시지를 받아들일 준비가 되어 있고 필요했던 시기에 내게 왔고, 1년이 지난 지금도 아직 소화 중임. 아주 짧고, 감정, 세상 속 우리의 자리, 멋진 미래 사회와 기술 아이디어에 관심 있는 누구에게나 강력 추천함. 내가 가장 좋아하는 SF임

• 내가 가장 좋아하는 레스토랑 이름이 바로 이 현상에서 따온 Crown Shy임. 즐기되, 얼마 남지 않은 비밀이니 너무 널리 퍼뜨리지는 말아줬으면 함

  • 방금 이 YouTube 영상을 다 보고 습관처럼 HN에 왔는데, 정확히 같은 레스토랑이 보임
    https://youtu.be/pkQ50oXPQ4A?si=w8fXbrY4w5b3lddM
  • Michelin 별이 있는 곳이라면, 이 이야기에는 더 이상 비밀 같은 건 없을 듯함
  • 음식 취향은 웹사이트 취향보다 낫기를 바람. 그 사이트는 정말 끔찍함

• 수학적으로는 모든 숲의 수관이 보로노이 분할이어야 한다고 나옴. 실제로 너무 빽빽하지 않고, 비슷한 나이의 나무들로 이뤄진 단일종 숲에서는 관찰상 그렇게 보이기도 함
  내가 사는 북미 북동부의 적당히 빽빽한 혼합 2차림에서는 수학을 믿어야 함. 이곳의 설탕단풍, 느릅나무(RIP), 물푸레나무(RIP), 붉은참나무는 물론 풍부한 침엽수종 어디에서도 수관기피를 보지 못했기 때문임. 사시나무나 자작나무는 그럴지도 모르니, 내년 6월 잎이 난 뒤 확인해 봐야겠음

• 나무들은 땅 위 유기물이 너무 젖은 채 썩어 부패를 일으키지 않도록 햇빛이 필요함
  다른 나무로부터의 감염도 막아야 하고, 서로 부딪혀 생기는 손상도 피해야 하며, 나무들이 닿아 있으면 질량 감쇠도 제대로 작동하지 않음. 동시에 뿌리를 통해 영양분을 공유하려면 서로 가까이 있고 싶어 함. 진화 관점에서 나무들이 이렇게 할 이유는 많음

• 이런 현상은 처음 들었는데 꽤 놀라움. 그리고 신경 같은 통로를 가리키는 이런 구조 패턴이 서로 다른 맥락에서 반복해 나타난다는 점도 매우 흥미로움