수생식물 중 침수식물은 생존에 산소가 전혀 필요없나요?

Question

수생식물 중 침수식물은

식물의 전체가 물속에 잠겨 있는데

침수 식물들은 생존을 위해서 산소가 필요 없는 건가요?

산소가 없어도 살아남는 것인지

아니면 산소를 다른 방법으로 흡수하는 것인지 궁금합니다

Answer 1

안녕하세요. 임형준 수의사입니다.

침수식물도 생존하려면 산소가 반드시 필요합니다. 식물 역시 세포호흡을 통해 에너지를 얻기 때문입니다. 다만 잎과 줄기가 물속에 잠겨 있어도 물에 녹아 있는 산소를 표면으로 흡수할 수 있습니다. 낮에는 광합성으로 산소를 직접 만들기도 하지만 밤에는 산소를 소비합니다.

Answer 2

안녕하세요. 말씀해주신 침수식물도 생존을 위해 산소가 반드시 필요합니다. 다만 뿌리나 잎이 공기 중에 노출되지 않고 물속에 잠겨 있기 때문에 물에 녹아 있는 용존산소를 흡수하거나 식물 내부에서 산소를 이동시키는 방식으로 살아갑니다. 즉, 산소 없이 살아가는 것이 아니라 산소를 얻는 방법이 다른 것입니다.

식물은 동물처럼 호흡을 통해 에너지를 얻지는 않지만, 세포 속 미토콘드리아에서 세포호흡을 하는데요, 이 과정에서 산소를 이용해 유기물을 분해하고 생명 활동에 필요한 ATP를 생산합니다. 침수식물도 마찬가지로 세포호흡을 하기 때문에 산소가 필요합니다.

침수식물은 크게 두 가지 방법으로 산소를 확보합니다. 첫째, 물속에 녹아 있는 용존산소를 잎과 줄기 표면을 통해 흡수합니다. 물속에 완전히 잠겨 있는 검정말이나 붕어마름 같은 식물은 잎과 줄기 전체가 물과 접촉하기 때문에 몸 표면을 통해 산소와 이산화탄소를 교환할 수 있습니다. 둘째, 광합성을 통해 산소를 직접 만들어 냅니다. 빛이 있는 낮에는 광합성 과정에서 발생한 산소의 일부를 세포호흡에 활용할 수 있습니다.

반면에 빛이 없는 밤에는 광합성이 중단되어 산소를 새롭게 만들어 내지 못하지만, 물속에 녹아 있는 산소를 계속 흡수하여 호흡합니다. 따라서 물속의 용존산소가 지나치게 부족해지면 침수식물도 정상적으로 생존하기 어렵습니다. 이때 침수식물의 산소 공급이 주변 환경에 크게 영향을 받는데요, 물의 흐름이 원활하거나 수면에서 산소가 충분히 녹아들면 생존에 유리하지만, 물이 정체되고 유기물이 분해되면서 산소가 고갈되면 식물의 호흡에도 문제가 생길 수 있습니다. 감사합니다.

Answer 3

결론부터 말씀드리면, 침수식물도 생존을 위해 산소가 반드시 필요합니다.

산소가 없다면 세포호흡을 통해 생명 유지에 필요한 에너지를 만들 수 없기 때문이죠.

대신 물속 환경에 적응하여 독특한 방식으로 산소를 얻고 또 활용합니다.

먼저 잎과 줄기의 표면과 큐티클층이 얇아 물에 녹아 있는 산소를 전신으로 직접 흡수하며, 낮 동안 광합성을 통해 스스로 생성한 산소를 곧바로 호흡에 활용합니다.

또한 체내에 통기조직이 잘 발달해 있어, 줄기나 잎에서 얻은 산소를 산소가 매우 부족한 뿌리 깊은 곳까지 전달할 수 있습니다.

다시 말해 침수식물은 산소 없이 사는 것이 아니라 전신으로 흡수하고, 또 스스로 생산하기도 하며, 체내의 원할한 이동 시스템을 통해 물속에서도 필요한 산소를 효율적으로 주고 받으며 살아가는 것입니다.

Answer 4

안녕하세요, 즐거운가오리188님. 이중철 전문가입니다.

먼저, 침수식물도 다른 모든 식물과 마찬가지로 에너지를 만들기 위해 세포 호흡을 하므로 산소가 반드시 필요하며, 산소 없이 사는 것이 아니라 물속에 녹아 있는 용존산소를 얇은 표피로 직접 흡수하고 광합성으로 만든 산소를 체내 통기조직을 통해 뿌리까지 전달하는 독특한 수중 호흡 메커니즘을 발달시켰답니다.

■ 얇은 표피를 통한 용존산소 흡수와 광합성 산소의 재활용

육상식물은 잎 표면에 수분 증발을 막는 두꺼운 큐티클층과 기체 교환을 위한 기공이 발달해 있습니다. 반면에, 물속에 완전히 잠겨 자라는 붕어마름이나 검정말 같은 침수식물은 물을 뺏길 걱정이 없으므로 큐티클층이 거의 없고 기공도 퇴화하였는데요. 그 대신 잎과 줄기의 표피 세포벽이 매우 얇아 물속에 녹아 있는 용존산소가 확산 작용을 통해 식물 체내로 직접 스며듭니다. 또한 낮에는 물속으로 투과된 햇빛과 물에 녹은 이산화탄소를 이용해 광합성을 진행하는데요. 이때 생성되는 풍부한 산소를 물 밖으로 다 버리지 않고, 자신의 세포 호흡에 필요한 산소로 즉각 재활용하여 생체 대사를 이어갑니다.

■ 통기조직을 통한 산소 순환과 무산소 토양 속 뿌리 호흡

침수식물이 뿌리를 내리고 있는 강바닥이나 연못 바닥의 진흙은 유기물이 쌓여 산소가 고갈된 혐기성 상태입니다.

바닥 흙에서는 산소를 전혀 얻을 수 없음에도 뿌리가 썩지 않고 버티는 비결은 식물 내부의 통기조직(에어렌키마) 덕분인데요. 침수식물의 잎, 줄기, 뿌리는 내부에 스펀지처럼 구멍이 숭숭 뚫린 다공성 공기 통로로 서로 막힘없이 연결되어 있습니다. 잎에서 광합성으로 생성되었거나 수중에서 흡수한 산소는 이 공기 관을 타고 산소가 희박한 지하부 뿌리 끝까지 원활하게 이동하는데요. 이 통기조직은 산소를 전달해 주는 생명 파이프라인 역할을 할 뿐만 아니라, 공기를 품어 식물이 물속에서 가라앉지 않고 햇빛을 향해 똑바로 서 있도록 부력을 만들어 주기도 하거든요.

정리하자면,

침수식물은 생존에 산소가 필요 없는 것이 아니라 세포 호흡을 위해 산소를 반드시 필요로 하며, 큐티클층이 없는 얇은 표피로 물속 용존산소를 직접 빨아들이고 광합성으로 생산한 산소를 스펀지 같은 체내 통기조직을 통해 산소가 없는 진흙 속 뿌리까지 순환시키는 방식으로 물속에서 완벽하게 살아간답니다.

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