물이 나무 꼭대기까지 어떻게 올라갈까?

 

물이 나무 꼭대기까지 어떻게 올라갈까?

  

 

나무는 오래 산다. 키가 크다. 바로 아래서는 그 끝이 보이지 않는다. 높고 높다. 그 높고 높은 곳까지 흙속의 물이 뿌리털에 의해서 빨려 물관 속으로 들어가서는 그냥 곧게 서있는 원줄기의 물관을 타고 쭉쭉 올라간다. 꼭대기의 잎까지 물관을 타고 올라가서는 새 잎을 내고 새가지를 만들고 꽃을 피우고 열매를 만들고 씨가 영글게 한다. 세상에서 키 큰 나무로 소문난 세코이아 나무 끝의 잎도 뿌리에서 빨아올린 물을 먹고 산다. 200m가 넘는 나무도 있다니 식물의 물 끌어 올리는 기술은 대단하다. 어떤 힘이 그렇게 높이 물이 올라가게 할까?

 

흙속의 물이 나무 꼭대기 잎까지 가는 길목은 다음과 같다.

흙속의 물은 뿌리털로 흡수한다.

뿌리털의 물은 뿌리의 물관 속으로 들어간다.

뿌리의 물관의 물은 원줄기의 물관 속으로 들어간다.

원줄기의 물관의 물은 여러 가닥으로 나누어진 중간 줄기의 물관 속으로 들어간다.

중간 줄기의 물관 속의 물은 가는 가지 속의 물관으로 들어간다.

작은 가지의 물관 속의 물은 잎자루의 물관 속으로 들어간다.

잎자루의 물관 속의 물은 잎맥의 물관 속으로 들어간다.

잎맥의 물관의 끝은 잎 가장자리에 있는 수공(물구멍)이다.

기공이나 수공은 맨눈으로는 보기 힘들고 현미경으로 잘 보인다.

흙속의 물이 뿌리털 속으로 들어가려면 삼투작용이 일어나야 한다.

삼투작용은 뿌리털을 이루는 세포막 안의 물의 농도 보다 흙속의 물의 농도가 낮을 때 흙속의 물이 뿌리털 속으로 들어가는 현상을 말한다.

물은 용매이고 물속에 녹은 칼슘, 철 같은 무기물은 용질이다.

농도가 낮다 하면 무기물이 적게 녹아있는 물이고 농도가 높다하면 무기물이 더 많이 녹아있는 물이다.

식물세포의 맨 겉은 세포벽이 있고 그 안쪽에 세포막이 있다.

세포벽은 전투성막이다.  전투성이란  물이나 무기물이나 다 통과 시키는 막이다.

세포막은 반투성막이다. 물은 통과 시키나 무기물은 통과 시키지 않는다.

세포막은 필요한 무기물을 선택하는 선택적 투과성막이다. 물을 흡수하면서 물속에 녹아있는 무기물에서 선택해서 물과 함께 흡수한다.

조금 더 이야기 하면 뿌리털의 안쪽의 농도와 흙속의 농도의 차이를 삼투압이라고 한다.

즉 삼투작용은 삼투압이 낮은 곳에서 높은 곳으로 이동하는 현상이다.

흙속의 물이 뿌리털 속으로 들어가려면 흙속의 농도가 뿌리털 속 보다 낮아야 한다.

그래서 식물을 옮길 적에는 거름을 뿌리에 직접 닿게 주지 않는다.

아예 거름을 주지 않는 것이 좋다. 예전에 살던 흙의 농도와 새로운 흙의 농도도 모를뿐더러 뿌리털이 많이 상해있어서다.

또 하나 소금에 배추를 절이는 것은 소금물의 농도가 높아서 배추속의 물이 소금물 속으로 빠져 나와서 배추가 물이 빠져서 숨이 죽어 절여진다.

하나 더 잘 자라는 식물에 거름을 진하게 하면 식물이 물이 다 빠져서 말라 죽어버린다.

본론으로 돌아가서 흙속의 물이 뿌리털 속으로 들어가면 농도가 더 높은 곳인 물관 속으로 스며들어간다. 전체 나무를 보았을 때 물관 속의 농도는 잎 쪽으로 갈수록 높고 뿌리 쪽으로 갈수록 낮다. 물관은 뿌리에서 줄기를 거쳐 잎까지 연결되어 있다.

이제 물관에 대한 설명이다.

물관은 모세관이다. 모세관은 물을 빨아올리는 힘이 있다. 수건이나 종이 끝에 물이 닿으면 수건이나 종이에 있는 모세관으로 물이 스며서 점점 젖는다. 이런 걸 모세관 현상이라고 한다.

물에 대한 설명이다.

누구나 알고 있는 것처럼 물은 응집력이 크다. 서로 끌어당기는 힘이 크다. 여러 개의 작은 그릇 속의 물을 큰 그릇에 다 부우면 하나가 된다.

물관 속에서 물은 모세관현상과 응집력으로 물기둥을 이룬다.

물관 속의 물기둥은 뿌리에서 잎맥의 물관까지 하나의 물기둥을 이룬다.

잎의 뒷면에 많은 기공(숨구멍)에서 더울 때 체온조절을 위해서 물이 수증기로 증발되는 것을 증산작용이라 한다. 증산작용이 심할수록 기공에서 물의 증발이 활발해져서 증산작용이 왕성해진다. 물관 속의 물기둥을 이룬 물이 기공으로 빠져 나가면서 물기둥은 뿌리 쪽에서 전체가 올라온다. 뿌리의 물관이 비면 뿌리털은 흙속의 물을 더 많이 흡수한다. 증산작용에서는 물만 증발되고 무기물은 그대로 있기 때문에 농도가 높아진다. 잎 쪽의 농도가 높아진다. 그래서 물기둥은 더욱 빠른 속도로 잎으로 올라오고 뿌리에서는 물을 많이 흡수하게 된다.

나무 꼭대기까지 물이 올라갈 수 있는 요인은

뿌리의 삼투작용,

물관의 모세관현상.

물의 응집력.

잎에서의 증산작용이다.

2010.07.29.  林 光子