나무 꼭대기까지 물이 어떻게 올라갈까?

나무 꼭대기까지 물이 어떻게 올라갈까?

 

 뿌리에서 흡수한 물은 어디로 가고 또 어떤 힘에 의해 물이 나무 꼭대기까지 올라갈까?

 

1. 증산작용

 잎이 많이 달린 가지는 땅에서 물을 더 많이 흡수한다. 뿌리에서 흡수한 물이 잎의 기공을 통해서 방출되기 때문인데, 이와 같이 물이 기공에 의해 수증기 상태로 증발하는 것을 증산작용이라 한다. 증산작용은 잎 표면이 물을 통과하지 못하므로 기공을 통해 조절된다. 기공은 반달모양의 두 개의 공변세포에 의해 열리고 닫히며, 공변세포는 기공 쪽(안쪽벽)이 바깥쪽 벽보다 두껍다.

    

2. 증산작용의 조절

 기공은 주위 환경이나 식물체내의 수분 함유량에 의해 열리거나 닫힘으로써 수분증산량을 조절한다. 공변세포가 물을 흡수하여 팽압이 높아지면 세포벽이 얇은 바깥쪽벽이 많이 늘어나고, 두꺼운 안쪽벽은 적게 늘어나므로 세포가 활모양으로 휘면서 기공이 열립니다. 반대로 공변세포내의 수분이 줄어들어 팽압이 낮아지면 세포가 원래상태로 되어 기공이 닫히게 된다. 기공은 햇빛이 강하고, 온도가 높고, 습도가 낮고, 바람이 잘 불고, 체내 수분이 많을 때 잘 열리기 때문에 이 때 증산작용이 활발하다. 이는 이러한 날 빨래가 잘 마르는 것과 같은 이유라고 할 수 있다.

 증산작용은 뿌리에서 흡수한 물이 잎까지 상승하는 원동력이 되고, 식물체내의 수분을 조절한다. 또, 물이 수증기가 될 때 열을 빼앗기므로 식물체내 체온을 조절하기도 한다. 뜨거운 햇빛아래에 있는 식물의 잎이 차가운 것이 이 때문이다.

     

3. 나무 꼭대기까지 물이 어떻게 올라갈까?

 뿌리에서 흡수한 물이 수 십 미터 이상의 나무의 꼭대기까지 거뜬히 올라가는 힘을 증산작용에서 얻는다. 잎의 증산작용으로 수증기가 기공을 통해 방출되면 잎 세포의 흡수력이 커져서 물관 속의 물이 끌려 올간다. 아마도 사람의 힘으로 키 큰 나무 끝까지 물을 올리려면 엄청 힘이 들것이다.

 이외에 꼭대기까지 물을 상승시키는 원동력에는 물분자간의 응집력, 뿌리압, 모세관현상 등이 있다. 뿌리가 물을 위로 올려주는 힘(⇒근압)을 통해 물분자 하나만 올려주더라도 물분자 사이의 서로 끌어당기는 응집력에 의해 물기둥이 끊어지지 않고 올라간다. 또 물관은 아주 가느다란 관으로 되어 있어 물분자와 물관벽의 흡착력으로 물이 상승하게 된다.