키가 완전히 큰 나무는 어떻게 그 높은곳까지 물을 빨아 들이나요?
키가 큰 나무는 30미터도 넘는것도 있다는데요
뿌리가 물을 흡수를 해서 나무에게 보내는데
높이가 30미터면 엄청나게 빨아 올리기 쉽지 않을것 같은데
어떻게 그렇게 보내나요?
안녕하세요. 김칠영 박사입니다.
뿌리를 통해 흡수하는 과정은 삼투압에 의해서 이뤄진다고 합니다. 식물의 뿌리 세포 내부는
외부 토양 환경보다 용질 농도가 높기 때문에, 자연스럽게 물이 흡수되게 됩니다.
잎에서는 증산작용 (잎을 통해 물을 배출) 이 이뤄지면, 자연스럽게 물이 빨려올라가는 힘을 받게 되고 높은 나무까지 물이 흡수되게 됩니다.
1명 평가안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.
물 분자들은 서로 수소 결합을 통해 끌어당깁니다. 이 때문에 물 분자들이 나무의 물관(목부, xylem) 안에서 일렬로 연결되어 움직일 수 있습니다. 물은 일종의 "연속된 기둥"처럼 연결되어 있으며, 한쪽에서 물이 당겨지면 다른 쪽의 물도 함께 움직입니다. 물 분자는 나무의 물관 벽에 붙는 성질을 가지고 있습니다. 물이 물관 내부를 따라 올라가면서 물관 벽에 부착되면, 물이 빠져나가는 것을 방지하고 위로 올라가도록 돕습니다. 증산 작용은 물이 나무의 잎에서 수증기 형태로 빠져나가는 과정입니다. 이 과정은 나무가 물을 뿌리에서 잎까지 끌어올리는 데 매우 중요한 역할을 합니다. 나무 잎에는 기공(stomata)이라는 작은 구멍들이 있어서, 이 구멍을 통해 물이 증발하면서 수증기로 방출됩니다. 이 증발이 일어나면서 잎의 내부는 마치 흡입 펌프처럼 작용하게 됩니다. 잎에서 물이 증발하면서, 물관 내부의 물이 잎을 향해 당겨집니다. 물이 잎에서 빠져나가면 아래쪽에 있는 물이 그 자리를 채우기 위해 올라오고, 이러한 과정이 뿌리에서 물관을 타고 물이 위로 올라가는 힘을 만들어냅니다. 이것을 증산 작용에 의한 응집-흡인 이론라고 합니다. 나무 전체에 걸쳐 물이 한쪽에서 당겨지면, 뿌리에서 잎까지의 물이 연속적으로 이동하게 됩니다. 물이 계속해서 증산되기 때문에, 뿌리에서 더 많은 물이 흡수되어 나무 전체로 이동하게 됩니다. 또 다른 중요한 요인은 뿌리 압력입니다. 나무의 뿌리는 토양에서 물을 흡수할 때 삼투압에 의해 물이 나무 내부로 들어오게 됩니다. 뿌리 내부의 세포는 농도가 높아져 있어서 물이 농도가 낮은 토양에서 뿌리로 이동합니다. 이 과정에서 뿌리 속에 물이 차오르면서 약간의 압력이 발생하게 되는데, 이것을 뿌리 압력이라고 합니다. 뿌리 압력은 주로 밤과 같은 증산이 적은 시간대에 물이 낮은 곳에서 높은 곳으로 조금씩 올라가도록 돕습니다. 그러나 뿌리 압력은 주로 낮은 나무에서 중요한 역할을 하며, 높은 나무에서는 증산 작용이 더 큰 역할을 합니다. 30미터 이상 자라는 나무에서 물이 중력을 극복하며 위로 올라가는 것은 위의 응집력, 증산 작용, 부착력 등이 복합적으로 작용하는 덕분입니다. 물관 내의 물은 중력을 극복할 수 있을 만큼 강하게 당겨지며, 물 분자들이 서로 밀착된 상태로 연결되어 있기 때문에, 잎에서 증발하는 물이 물관 전체의 물을 위로 끌어올리는 힘을 제공합니다. 나무는 물을 끌어올리기 위해 물을 이동시키는 물관(목부)이 매우 중요한 역할을 합니다. 물관은 나무의 줄기와 가지 안에 있는 세관으로, 마치 작은 관들이 모여서 하나의 거대한 배관처럼 물을 이동시킵니다. 물관은 나무가 성장하면서 죽은 세포로 이루어져 있으며, 물을 원활하게 이동시키기 위해 비어 있는 상태입니다.