[Life Science] 식물은 어떻게 물을 나무 꼭대기까지 빨아올릴까..? 직접 보여드립니다!!

 

 

여러 색깔의 물에

이렇게 백합꽃을 꽂아두면

꽃잎까지 물이 올라옵니다.

 

식물 내부에서 물은

어떻게 중력을 거슬러서 올라왔을까요?

 

 

식물 물을 파란 색소에 꽂아두었더니

이렇게 파란 액체가 무 위쪽까지 올라왔습니다.

 

이것은 식물 내부의 관다발 조직을 따라

파란 액체가 무 윗부분까지 올라왔기 때문이죠.

 

그런데 이 실험에서

물은 어떻게 중력을 거슬러서 올라왔을까요?

 

무에서 물이 올라올 수 있었던 이유는

모세관 현상으로 설명할 수 있습니다.

 

모세관 현상은

가느다란 관을 액체 속에 넣었을 때

이렇게 액체가 위로 상승하는 현상입니다.

 

관 내부의 물 분자들이

관 벽에 부착하며 조금 상승하게 되고

다음으로 물 분자들 사이의 응집력에 의해

중간 부분도 따라서 상승하게 되는데

이러한 현상이 반복되며

물이 상승하게 되는 것이

모세관 현상이죠.

 

식물 내부에서 물이 이동하는 물과는

아주 가느다란 관 구조이기 때문에

무에서 나타난 이 현상은

모세관 현상으로 설명할 수 있습니다.

 

그런데 이상한 점이 있습니다.

키가 작은 식물들에서는

모세관 현상으로

물이 올라가는 원리를 어느 정도 설명할 수 있지만

식물 중에는 엄청난 높이로 자라는

거대한 나무들도 있습니다.

 

그렇다면 이러한 식물들은

어떻게 뿌리에서 입까지

물을 끌어 올리는 것일까요?

 

그 원리를 쉽게 설명드리기 위해

백합꽃을 여러 송이 준비했습니다.

 

물에 꽂아두면

2일 정도가 지나면 이렇게 완전히 피어납니다.

그럼, 이제 실험 준비가 완료된 것이죠.

 

실험은 아주 간단합니다.

식용 색소를 넣어 세 가지 색깔의 액체를 만들어 줍니다.

그리고 하얀 백합꽃을 각각의 병에 꽂아주면 되죠.

 

이제 3시간 정도 기다려주면

보이시나요?

꽃잎 끝이 살짝 파란색을 띠기 시작합니다.

좀 더 오래 꽂아두면

시간이 지날수록 색이 점점 진해지며

이렇게 꽃잎에 강한 흔적이 남게 됩니다.

물이 줄기를 따라 꽃잎까지 올라간 흔적이

그대로 염색된 것이죠.

 

꽃잎을 한 장 떼어내서

현미경으로 확대해 보면

이렇게 얇은 관을 따라 물이 이동한 흔적이 그대로 나타납니다.

다른 색깔도 다 동일하고요.

신기하죠?

 

줄기를 통해 물이 올라갔기 때문에

줄기를 이렇게 얇게 잘라서

현미경으로 확대해 보면

줄기를 따라 물이 지나간 흔적도 볼 수 있죠.

 

줄기 단면에서 나타나는 이 무늬는

물이 지나가는 관다발 조직(물관)의 모양입니다.

쌍떡잎식물과 외떡잎식물은

관다발 조직의 배열 형태가 다른데

백합은 외떡잎식물에 속하는 식물인 것이죠.

 

 

자 그럼 식물에서 물은 도대체

어떻게 올라가는 걸까요?

 

식물에서 물이 중력을 거슬러 위로 올라가는 원리는

[응집- 장력 가설]로 설명이 됩니다.

 

염색된 백합을 보면

여기, 잎에서도 색깔이 나타나죠?

 

줄기를 따라 위쪽으로 올라온 물은

꽃잎이나 잎에 위치한 기공이라는 부위를 통해

증발하여 대기 중으로 나가게 됩니다.

이러한 현상을 [증산 작용]이라고 부르죠.

 

이처럼 식물에서 물은 뿌리에서 흡수된 후

증산 작용을 통해 위쪽으로 방출되는데

이때 식물 내부에서는

뿌리부터 증산이 일어나는 부위까지

물이 기둥처럼 길게 이어지게 됩니다.

 

이러한 물기둥의 형성이

바로 식물이 물을 윗 방향으로 끌어올리는 비결이죠.

 

물 분자들은 수소 결합에 의해

서로 강한 응집력을 가지기 때문에

식물체 내부에서 형성된 물기둥은

쉽게 끊어지지 않고 이어지려는 성질이 있습니다.

 

그런데 이때 증산작용에 의해 위쪽으로 물이 증발하면

물기둥이 위쪽으로 당겨지는 힘이 형성되고

이에 따라 물이 윗방향으로 끌려 올라오게 되는 것이죠.

 

이때 물을 위쪽으로 당기는 힘을

[장력]이라 부르기 때문에

이 이론이 응집- 장력 가설이라고 불리는 것이죠.

신기하죠?

 

 

증산 작용을 가장 중점적인 힘으로 말씀드리긴 했지만

그 외에도 처음에 말씀드렸던 모세관 현상과

뿌리에서 물을 흡수하는 힘 등

여러 힘들의 상호작용에 의해

종합적으로 물의 상승이 이루어지게 됩니다.

 

식물은 아주 정적인 생물로 여겨지지만

역동적인 생명 현상들이

끊임없이 아주 활발하게 일어나고 있는 것입니다.

생명은 정말 신비롭죠?

 

마지막으로 해산물이 아닌 영상들을 올리면

“백합이 생선이냐?”

매번 이런 댓글이 달리는데

수상한 생선은

모든 생물을 다루는 생명과학 채널이라는 것을

잊지 말아주세요.

이번 영상은 여기까지입니다.