식물의 생장과 관련하여 질문 드립니다.
대부분의 식물은 땅 속에 뿌리를 뻗어 영양분과 수분을 공급받아 생장하는걸로 알고 있습니다.
이 때 뿌리가 수분과 영영분을 토양으로부터 어떻게 흡수하나요?
이때도 과학적인 원리가 존재하나요?
전문가님 답변 부탁드립니다.
안녕하세요. 서정원 과학전문가입니다.
식물이 뿌리를 통해 물이나 무기염류를 흡수하는 원리는
삼투현상입니다!
삼투현상이란 저농도에서 고농도 쪽으로 용매(물)이 이동하는 현상을 말하는데요..
김장할때 배추에 소금을 뿌려두면 숨이죽으면서 물이 빠져나오는 원리와 같죠!
그래서 식물에 너무 많은 물을 주면 물 이동량이 많아져 식물이 썩어버리고... 반대로 비료를 많이 줘도 식물에서 물이 빠져나와 말라죽을수 있어요~
도움 되셨길 바랍니다~
안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.
나무의 뿌리는 삼투압의 원리를 이용하여 물과 양분을 흡수합니다.
식물을 이루고 있는 막들은 거의 모두가 반투과성 막으로 되어 있습니다. 즉 물과 양분의 이동이 가능한 막입니다.
뿌리와 흙 속의 물을 비교하면 흙 속의 물은 저농도이고 뿌리털 속은 상대적으로 고농도입니다. 따라서 뿌리와 흙은 농도 평형을 이루기 위해 흙 속에 있는 저농도의 수분이 고농도의 뿌리털 속으로 세포막을 통해 스며들게 됩니다.
이 때 뿌리는 물 뿐만 아니라 물속에 녹아있는 다양한 양분을 함께 흡수하는 것입니다.
안녕하세요.
삼투압과 모세관 현상에 의해 영양을 흡수합니다.
삼투 현상은 농도가 낮은 쪽에서 높은 쪽으로 용매(물)가 이동하는 현상인데
뿌리는 흙보다 상대적으로 농도가 높기 때문에 물이 흙->뿌리로 이동합니다.
뿌리에 들어온 물은 모세관 현상에 의해 이동합니다.
모세관 현상은 물의 응집력으로 미세한 관을 동력없이 상승시키는 현상으로
물이 응집 -> 관의 벽면과의 응집 -> 물의 응집 이 반복되어 관을 따라 이동하는 현상을 말합니다.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.
뿌리의 수분 흡수
물이 토양에서 식물체로 이동하고, 식물체에서 대기로 이동할 때 매우 다양한 매질을 경유하게 되며, 물의 이동기구도 매질의 종류에 따라 달라지게 됩니다. 아포플라스트와 심플라스트 경로는 서로 분리되어 있는 것이 아닙니다. 아포플라스트 공간의 물과 심플라스트와 액포의 물은 일정하게 평형을 이루며 세포막과 액포막을 통하여 끊임없이 교환됩니다. 물이 피층을 통과할 때에는 두 가지 경로를 다 함꼐 이용합니다. 먼저 아포플라스트를 살펴보겠습니다. 아포플라스트는 어느 막도 통과하지 않고 식물의 죽어 있는 부위인 세포벽과 세포간극을 통하여 수분과 용질을 한 세포에서 다른 세포로 이동시키는 것입니다. 아포플라스트를 통한 물의 이동은 카스파리대에 의하여 방해를 받습니다. 카스파리대는 내피에서 왁스와 비슷한 소수성 물질인 수베린이 세포벽에 집적되어진 환상의 띠입니다. 피층 조직은 세포배열이 느슨하여 심플라스트보다는 아포플라스트 경로를 더 많이 택하는 것으로 보입니다. 심플라스트는 원형질연락사를 통하여 살아 있는 부위로 계속하여 연결된 세포질을 통하여 세포에서 세포로 수분이나 용질을 운반시키는 것입니다. 근모에서 흡수된 수분은 주로 심플라스트 결로를 통하여 흡수됩니다. 막횡단경로는 아포플라스트와 심플라스트 경로 외의 경로를 말하는 것입니다. 수분이 세포의 한 면으로 들어가 다른 면으로 나오고 이것이 반복되면서 이어지는 일련의 이동경로를 말합니다.
수분 이동순서
뿌리의 표면과 토양 간의 긴밀한 접촉은 근모가 토양 속으로 생장함에 따라 뿌리의 표면적을 크게 넓힘으로써 극대화됩니다. 뿌리 끝 부분의 생장점과 근관은 수분을 거의 흡수하지 않으며, 근모대를 지나 위로 올라갈수록 목질화가 진행되어 수분흡수가 제한됩니다. 뿌리의 인지질이중층은 근모의 느슨한 세포벽과 세포막의 인지질이중층을 확산운동으로 침투해 들어갑니다. 또한 뿌리의 막단백질에서 일부 수분은 세포막의 내재성 단백질인 아쿠아포린을 통하여 집단류로 들어가기도 합니다. 이때 아쿠아포린이란 일종의 막단백질로서 매우 높은 투수성을 지니고 있는 단백질입니다. 아쿠아포린 채널은 지질2중층보다 물을 비선택적으로 매우 빠르게 확산시켜 식물세포로 물의 이동을 쉽게 도우며 물분자가 식물세포 원형질막의 지질2중층을 통과하는 것은 아쿠아포린에 의한 것입니다. 세포벽과 세포벽 사이의 공간으로 침투해서 들어가는 수분도 있습니다. 일반적으로 뿌리세포의 세포액은 토양욕액보다 더 짙으므로 세포액의 삼투퍼텐셜은 토양용액의 삼투퍼텐셜보다 더 낮게 된다. 근모는 물을 흡수함에 따라 팽만상태 유지 -> 수분퍼텐셜 구배에 따라 피층세포로 이동 -> 인접 피층세포 -> 내피의 통도세포 -> 내초 세포 -> 물관부로 이동
