식물은 뜨거운 햇빛을 맞아도 왜 온도가 안 올라가나요?
요즈음 같은 무더운 날씨에 외부에 있게 되면 정말 뜨거운 열기에 호흡하기도 힘든데요
그런데 어떤 원리로 식물른 이렇게 더운 날씨에도
온도가 안올라가고 버틸수 있는 건가요?
식물의 증산작용 덕분입니다.
이는 비유하자면 사람이 땀을 흘려 체온을 조절하는 것과 비슷하다고 할 수 있습니다.
좀 더 자세히 말씀드리면 식물은 뿌리에서 흡수한 물을 잎의 작은 구멍인 기공을 통해 수증기 형태로 공기 중으로 내보내는데, 이 때 물이 액체에서 기체로 변하면서 기화열을 흡수하고, 이 기화열은 잎의 열을 빼앗아가므로, 결과적으로 잎의 온도를 낮추는 효과를 가져오는 것입니다.
하지만 물론, 식물도 지나치게 높은 온도와 건조한 환경에 오랫동안 노출된다면 스트레스를 받고 결국 시들거나 죽을 수 있습니다. 증산 작용을 통한 냉각 능력에는 한계가 있으며, 심한 열 스트레스는 광합성 효율을 떨어뜨리고 식물의 생장에 악영향을 미치게 되는 것입니다.
안녕하세요.
무더운 여름날 식물이 뜨거운 햇빛을 하루 종일 받으면서도 사람처럼 체온이 급격히 올라가지 않는 이유는 식물만의 특별한 물리적, 생리적 적응 기작 덕분인데요, 식물의 잎에는 기공(stomata)이라는 작은 구멍이 있어, 그곳을 통해 물이 수증기 형태로 밖으로 빠져나갑니다. 이 과정을 증산작용이라고 합니다. 이때 수분이 증발하면서 열을 빼앗아 가는 원리(기화열) 때문에 잎의 표면 온도가 떨어지는데요, 이는 마치 우리가 땀을 흘리면 몸이 식는 것과 같은 원리입니다. 특히 나무 같은 식물은 잎이 많고 뿌리에서 지속적으로 물을 공급받기 때문에 이 냉각 작용이 오래 지속될 수 있습니다. 또한 대부분의 식물 잎은 연두색이나 초록색을 띠며, 이 색은 광합성에 필요한 빛만 흡수하고 나머지 열은 반사하며, 잎 표면에는 왁스층(큐티클, cuticle)이 있어서 과도한 열 흡수와 수분 손실을 막는 보호막 역할을 합니다. 즉 식물은 빛은 활용하되, 필요 없는 열은 튕겨내는 구조 덕분에 과열되지 않습니다. 이외에도 식물의 조직 대부분은 물로 이루어져 있는데요, 물은 비열(heat capacity)이 매우 커서, 같은 에너지를 받아도 온도가 천천히 상승합니다. 식물 조직의 온도는 40~45℃ 정도 이상으로 잘 올라가지 않으며, 이것은 식물 효소가 안정적으로 작동할 수 있는 한계 범위이기도 하며, 이 범위를 넘기면 광합성 효소가 파괴되므로, 증산을 통해 강제로 열을 빼내는 구조가 진화적으로 자리 잡은 것입니다. 이러한 싱물의 생리학적 특징 이외에도 일부 식물은 햇빛이 정면으로 닿지 않도록 잎의 방향을 바꾸거나, 세우는 방식으로 태양의 열을 최소화하는데요, 예를 들어 콩이나 옥수수처럼 뜨거운 지역에서 자라는 식물은 정오에는 잎을 위로 세워 햇빛을 덜 받도록 조절합니다.
식물은 뜨거운 햇빛 아래에서도 온도가 크게 올라가지 않는 이유는 주로 증산 작용과 같은 효율적인 체온 조절 메커니즘을 가지고 있기 때문입니다. 식물은 뿌리에서 흡수한 물을 잎의 기공을 통해 수증기 형태로 공기 중으로 배출하는데, 이때 물이 증발하면서 식물체 내의 열을 함께 빼앗아가 온도를 낮추는 효과를 얻습니다. 이는 사람이 땀을 흘려 체온을 조절하는 것과 유사한 원리입니다. 또한, 식물 잎의 구조나 배열 방식 등도 햇빛 흡수량을 조절하여 과도한 온도 상승을 억제하는 데 기여합니다.
안녕하세요. 오현수 전문가입니다.
식물은 우리 인간처럼 온도에 대해 적극적으로 조절하지 않긴 합니다만, 온도가 생존에 중요하기 때문에 다음과 같은 조절기전을 갖습니다.
Heat shock protein 생성: 단백질의 변성을 막기 위해, 해당 유전자 발현 (단백질 만드는 행위가 증가)
태양이 너무 뜨거우면 잎이 눕는걸 본적이 있지요? 잎의 배치 조절
기공을 열거나, 닫는 과정. -> 열어서 물이 기화되면서 체온이 낮아지는 방향성, 너무 뜨거워 수분까지 다 뺏길 위기라면 기공을 닫아버리겠찌요.
뭐 이외에도 여러가지 있겠지만, 답변이 도움되었기 바랍니다. 감사합니다.