재미있는 식물학

꽃의 잎사귀로 알아보는 식물학

 

식물학을 어렵게 생각하지 않고 재미있게 생각하면서 재미있는 꽃의 잎사귀로 식물학을 알아보는 시간을 갖겠습니다.

꽃은 잎이 변형된 것입니다.

이것은 1790년에 괴테가 발간한 소책자인 <식물 변태론>에 기록되어 있습니다.

그런데 이것은 사실일지 궁금 해집니다.

  꽃잎은 잎사귀와 매우 비슷하게 보입니다. 

잎사귀에는 물과 영양분을 운반하는 잎맥이라는 줄기가 있습니다.

잘 보면 꽃잎에도 잎맥 같은 것이 보입니다.

이것을  <화맥>이라고 부릅니다.

확실히 꽃잎은 잎사귀가 변형된 것처럼 보입니다.

꽃 안에는 수술과 암술이라는 기관이 있습니다.

그렇다면 수술과 암술도 잎사귀가 변형된 것인지 궁금해집니다.

꽃 중에는 꽃잎이 몇 겹으로 겹쳐서 피는 <천엽>이라는 종류가 있습니다.

이것은 수술과 암술이 꽃잎으로 변화한 종류입니다.

잎사귀가 변형된 것이 꽃잎이라고 한다면, 수술과 암술도 잎사귀가 변형된 것이라고 할 수 있습니다.

<식물 변태론>에서의 괴테 주장은 분자 생물학이 증명했습니다.

<ABC 모델> 이 그것입니다. 식물의 유전적 연구에 주로 사용되는 모델 식물인  <애기장대>의 유전자에 이상이 발생하여 꽃의 각 기관이 모두 수술이 되는 현상이 나타났습니다.

이 변이체는 수술만으로 구성되어있어서 <슈퍼맨>이라고 불려졌습니다.

연구를 진행하면서 꽃의 기관 형성은 A, B, C라는 3가지 종류의 유전자 조합으로 발생한다는 사실이

밝혀졌습니다.

A만 발현하면 꽃받침이 만들어지고, A와 B가 발현하면 꽃잎이 만들어집니다.

C만 발현하면 암술이 만들어지고, B와 C가 발현하면 수술이 만들어집니다.

그리고 A, B, C 모두가 발현하면 잎사귀가 만들어집니다.

이렇게 잎사귀로 꽃이 만들어지는 시스템이 밝혀지면서, 어떻게 잎사귀가 꽃이 되는지에 대한 물음에 어떤 식으로 어째서라는 의미도 포함이 되면서  왜 식물은 잎사귀로 꽃을 만들어 내는지 또 어째서 식물의 꽃은 아름다운 것인지 또한 왜 민들레는 노랗고 제비꽃은 보랏빛인 것 인지 곰곰이 생각해 보면 식물의 세계는

의문투성이입니다.

식물은 당연한 듯이 우리 주변에 있지만, 절대로 이유 없이 존재하지 않습니다.

식물의 세계는 수수께끼로 가득 차 있습니다.

 

 

 

나무로 알아보는 식물학

 

지금부터는 나무로 알아보는 식물학을 재미있게 만들어 대단한 이야기를 시작해 보겠습니다.

우선 나무는 얼마나 크게 자랄 수 있을지 알아보겠습니다.

일본에서 가장 오래된 역사서인 <고사기>에 거목의 전설이 남아 있습니다.

오사카의 남쪽에는 그림자가 바다 건너편의 아와지섬을 덮어 가릴 정도로 엄청나게 큰 나무가 있다고 합니다.

식물인 나무는 어느 정도 높이까지 자랄 수 있을지 궁금해집니다.

식물은 땅속에 뻗어 있는 뿌리로 물을 흡수해야만 살 수 있습니다.

우리가 고개 들어 올려다볼 정도로 커다란 나무는 어떻게 나무 꼭대기까지 수분을 전달하는 것일지 알아봅니다.

인간과 동물은 심장이라는 펌프가 있어서 혈액을 머리 꼭대기까지 전달할 수 있습니다.

동물 중에서 가장 키가 큰 기린은 인간의 2배에 가까운 높은 혈압으로 혈액을 운반합니다.

그렇게 강력한 혈압으로 끌어올려도 기린의 키는 고작 3미터이다.

과연 심장이라는 펌프는 50미터 높이까지 물을 끌어올릴 수 있을지 어려워 보입니다.

그렇다면 어떤 방법이 있을지 알아보겠습니다.

  우선 대기의 압력으로 물을 끌어올리는 방법이 있습니다.

우리 몸 주변의 공기에는 무게가 있습니다.

예를 들어 손바닥을 위로 펴면 그 위에 공기가 펼쳐지며 이것은 먼 상공의 대기권 밖까지 쌓여 있는

공기라고 할 수 있습니다.

공기의 무게는 1 제곱센티미터당 약 1킬로그램입니다.

따라서 펼친 손바닥 위에는 수십 킬로그램의 공기가 실려 있는 셈입니다.

그래도 공기가 무겁지 않은 이유는 우리가 공기 중에 살기 때문입니다.

컵에 꽂힌 빨대의 끝부분을 손가락으로 막으면 물을 수면에서 높이 끌어올릴 수 있습니다.

만약 굉장히 긴 빨대가 있다면 어느 정도의 높이까지 물을 끌어올릴 수 있는지 알아봅니다.

실제로 이 방법으로는 10미터가 한계라고 합니다.

공기의 무게는 1 제곱센티미터당 약 1킬로그램입니다.

물은 1 제곱센티미터당 1그램이니, 물기둥이 10미터가 되면 대기의 무게와 같습니다.

그렇지만 세계에는 10미터가 훌쩍 넘는 거목들이 많습니다.

 

증산으로 알아보는 식물학

 

어떻게 나무는 그 높은 곳까지 물을 끌어올리는 걸까요.

그 비밀은 <증산>입니다.

증산으로 알아보는 식물학을 시작해 보겠습니다.

식물의 잎 뒷면에는 공기를 들이마시고 내뱉는 기공이 있습니다.

이 기공은 시굴 몸속의 수분이 수증기가 되어 바깥으로 빠져나갑니다.

바로, 증산작용입니다.

식물의 몸은 마치 하나의 물기둥과 같습니다.

수분이 사라지면 증산으로 그만큼의 물을 끌어올릴 수 있는 것입니다.

빨대를 빨면 물이 올라오는 것과 같은 원리입니다.

이 증산의 힘으로 끌어올릴 수 있는 물의 높이는  130~150미터로 계산됩니다.

만약 굉장히 긴 빨대가 있다 해도 100미터 이상의 높이에서 빨대를 빨면 물을 마시기란 불가능에 가까울 것입니다.

그러나 증산은 그 정도로 강력한 힘을 내뿜어 냅니다.

미국 캘리포니아주의 세쿼이어는 높이 115미터로, 현존하는 세계에서 가장 키 큰 나무입니다.

무려 25층 빌딩의 높이와 같습니다.

나무가 자랄 수 있는 최대 높이는 이론상 140미터가 한계입니다.

안타깝지만, 일본 역사서인 <고사기>에 거목의 전설은 존재하지 않았을 것입니다.