나무는 어떻게 뿌리를 지하로 내리나요?
지하는 사람도 기계를 써야 뜷을 정도로 단단한데요. 나무의 씨앗이 어떻게 처음에 지하로 파고들어가서 뿌리를 내리는지 알려주세요.
안녕하세요.
나무의 씨앗이 뿌리를 내리고 성장하는 과정은 생물학적 성장 기작, 물리적 압력 조절, 화학적 신호 전달에 의해 이루어집니다. 일반적으로 지하는 단단한 흙으로 이루어져 있지만, 식물은 특정한 기작을 통해 뿌리를 효과적으로 확장하며 토양을 침투할 수 있습니다.
우선, 씨앗이 발아(Germination)할 때 가장 먼저 성장하는 구조는 배근(Radicle)이라고 불리는 최초의 뿌리입니다. 이 배근은 중력의 영향을 받아 아래쪽으로 방향을 잡아 자라는데, 이는 중력굴성(Geotropism, 또는 Gravitropism)이라는 생리적 반응에 의해 조절됩니다. 뿌리 끝에는 정단분열조직(Apical Meristem)이 존재하며, 이 조직에서 새로운 세포가 지속적으로 생성되면서 뿌리가 성장합니다.
뿌리가 지하로 뻗어나가기 위해서는 단단한 토양을 뚫고 내려가야 하는데, 이를 가능하게 하는 핵심적인 요소는 세포 신장(Cell Elongation)과 세포분열(Cell Division)입니다. 뿌리 끝의 캘리패(Calyptra ; 뿌리골무 ; Root Cap)는 뿌리가 성장하면서 토양을 관통할 때 기계적 보호 역할을 하며, 이 구조는 지속적으로 교체됩니다. 캘리패에서는 점액성 다당류(Mucilage)가 분비되어 토양과의 마찰을 줄이고 뿌리가 보다 쉽게 침투할 수 있도록 돕습니다.
뿌리는 또한 호르몬(auxin ; 옥신)의 불균형에 따른 방향성 성장을 통해 토양의 경도에 따라 최적의 경로를 찾아 성장합니다. 예컨데, 특정 방향에서 토양이 지나치게 단단하면 옥신의 농도가 변화하여 반대 방향으로 더 빠른 성장을 유도하며, 결과적으로 장애물을 피해 뿌리가 확장될 수 있도록 조절됩니다. 이러한 과정은 굴토성(Thigmotropism ; 기계적 자극에 대한 성장 반응)이라고도 합니다.
또한, 뿌리는 토양 속 수분 및 양분을 탐색하기 위해 화학굴성(Chemotropism)을 이용하기도 합니다. 수분이나 특정 미네랄(ex : 질소, 인, 칼륨 등)의 농도가 높은 방향으로 성장 속도가 가속화되며, 이를 통해 뿌리는 보다 효과적으로 토양을 침투하고 필요한 자원을 흡수할 수 있습니다.
결론적으로, 나무의 씨앗이 뿌리를 지하로 내릴 수 있는 이유는 중력굴성에 의한 방향 조절, 캘리패와 점액 분비를 통한 토양 침투, 세포 신장과 분열을 통한 기계적 압력 극복, 화학적 신호를 통한 최적 경로 탐색과 같은 생물학적 과정이 복합적으로 작용하기 때문입니다. 위와 같은 내용을 심도 있게 접근하고 싶으시다면 Plant Physiology (Taiz & Zeiger, 6th Edition, Sinauer Associates)와 같은 문헌을 추천드립니다.1명 평가안녕하세요. 박창민 수의사입니다. 여러 가지 요인들이 있지만, 가장 큰 역할은 중력입니다. 식물 뿌리는 중력을 느끼고 그 방향으로 자라는 성질을 가지고 있습니다. 감사합니다.
먼저 씨앗의 구조와 발아 과정에서부터 지하로 뿌리를 내리기 위한 준비가 되어 있습니다.
씨앗은 겉껍질, 배젖, 배아로 구성되어 있습니다. 겉껍질은 씨앗을 보호하고, 배젖은 발아에 필요한 영양분을 제공하며, 배아는 싹이 될 부분입니다. 그리고 적절한 온도, 습도, 빛 등의 조건이 충족되면 씨앗은 발아를 시작합니다. 발아 과정에서 배아는 뿌리와 싹으로 분화합니다.
발아한 씨앗에서 나오는 어린 뿌리는 '유근'이라고 불리며, 이 유근은 땅속으로 파고들어 가며 뿌리 성장의 시작을 시작합니다. 그리고 유근의 끝부분에는 '뿌리골무'라는 조직이 있어 딱딱한 흙을 뚫고 나갈 수 있도록 보호하고 윤활유 같은 물질을 분비하여 마찰을 줄여줍니다. 또한 뿌리는 세포 분열과 성장을 통해 길이를 늘려가며, 동시에 뿌리털을 통해 물과 양분을 흡수합니다. 특히 뿌리는 땅속의 약한 부분을 찾아 성장하며, 틈새를 비집고 들어가거나 흙 입자를 밀어내며 자라나는 것입니다.
물론 씨앗에 따라 다르긴 하지만, 일부 씨앗은 뾰족하거나 단단한 껍질을 가지고 있어 땅속으로 파고들기 유리합니다. 또한 강한 발아력을 가진 씨앗은 열악한 환경에서도 뿌리를 내릴 가능성이 높으며, 일부 나무는 뿌리가 빠르게 성장하고 구조상 단단한 땅을 뚫는 데 특화되어 있기까지 하죠.
나무의 씨앗이 땅에 떨어지면 발아하면서 뿌리가 자연스럽게 아래로 자랍니다. 이는 중력의 영향을 받는 굴중성 작용 때문으로, 뿌리는 중력을 따라 아래로 성장합니다. 처음 싹이 틀 때 어린 뿌리는 토양 속 미세한 틈을 따라 자라며, 세포 분열과 신장을 통해 점진적으로 땅을 파고듭니다. 또한, 뿌리 끝의 세포들이 부드러운 점액질을 분비하여 마찰을 줄이고 단단한 흙을 밀어내면서 깊숙이 뻗어 나갑니다.
안녕하세요. 정준민 전문가입니다.
나무씨앗은 발아 후 뿌리를 뻗으며 효소를 분비해 토양을 부드럽게 합니다.
뿌리는 중력에 반응하여 아래로 성장하며 필요한 수분과 영양성분을 흡수하죠