높이가 100미터나 되는 나무가 있습니다. 이 큰 나무는 어떻게 꼭대기까지 물을 전달할 수 있을까요?
정답은 증산작용 때문입니다.
이 글을 다 읽고 나면 식물의 증산작용에 대해 완전히 이해할 수 있게 됩니다.
비유를 통해서 아주 쉽게 설명하니깐, 아래에서 확인하세요!
식물의 증산작용 뜻
증산작용이란 식물이 흡수한 물이 ‘잎’을 통해서 빠져나가는 현상을 말합니다.
쉽게 말해서 잎 속에 있던 물을 증발시켜서, 식물 바깥으로 흩날려 보내는 겁니다.
잎의 뒷면에서 물을 증발시키면, 뿌리에서 얻은 물을 나무 꼭대기까지 끌어올릴 수 있다는 원리입니다.
비유를 들면 컵 속에 있는 액체를 빨대로 빨아들이는 상상을 해보세요. 입안에 아무것도 없어야 압력차이로 쉽게 액체를 빨아들일 수 있습니다.
만약 입안이 빈틈없이 물로 가득 차있다면 물을 거의 빨아들일 수 없겠지요?
잎의 증산작용은 기공에서 물을 증발시키면서 빈자리를 만들어주고, 그 자리 때문에 생긴 압력으로 물을 끌어올립니다.
기공의 모습
잎의 뒷면에는 기공이라는 작은 구멍이 있습니다. 식물에서 물이 필요한 순간이 오면 공변세포가 기공을 열어 잎에서 물을 증발시킵니다.
기공은 공변세포 두 개가 양쪽에 감싸고 있습니다. 기공은 잎의 표피 부분에 있습니다.
기공: 기체가 드나드는 구멍. 산소나 이산화탄소 등이 드나드는 구멍입니다.
공변세포: 기공을 감싸고 있는 세포.
- 기공이 열려있을 때: 식물에서 수증기가 빠져나갈 수 있습니다. 산소나 이산화탄소도 통과할 수 있습니다.
- 기공이 닫혔을 때: 식물의 수증기나 산소와 이산화탄소 전부 통과 불가능합니다.
식물의 증산작용 실험 1 – 잎의 유무
- 한쪽에는 잎을 모두 떼어낸 나뭇가지를 두고, 다른 한쪽에는 잎이 달려있는 나뭇가지를 담급니다.
- 햇빛이 드는 곳에 물을 채우고 시간이 지났을 때 어느 쪽에서 물의 높이가 줄어드는지 확인하는 실험입니다.
- 실험 결과: 잎이 달린 나뭇가지에만 물이 줄어듭니다.
- 실험 해석: 물이 식물의 줄기를 타고 올라와서, 잎을 통해서 밖으로 빠져나가버립니다. 잎이 없는 식물은 빨아들인 물이 밖으로 빠져나가지 못합니다.
- 실험 결론: 잎이 물을 밖으로 빠져나가는데 도움을 줍니다.
- 물 위에 식용유를 올리는 이유: 물 위에 막을 형성해서 물이 증발하는 것을 막아줍니다. 오로지 식물이 흡수하는 물의 양만 확인할 수 있는 역할을 합니다.
실험 해석: 물을 흡수하려면 식물에 잎이 있어야 합니다.
식물의 증산작용 실험 2 – 광합성, 증산작용 확인
잎이 달린 나뭇가지가 있는 실린더에 비밀봉지로 밀봉하여 변화를 관찰합니다. 비밀봉지 안에 물방울을 맺힙니다.
비밀봉지를 밀봉했기 때문에 외부에서 수증기가 들어올 수 없는 상황 이죠? 비밀봉지를 씌운 식물을 1~2일 지켜봅니다.
- 실험 결과: 잎이 있는 비밀봉지 안에 물방울이 맺힌 것을 확인할 수 있습니다. 잎을 제거한 식물의 비밀봉지 안에는 물방울이 거의 없습니다.
- 실험 해석: 물방울이 많이 맺힌 이유는 식물이 흡수한 물이 잎을 통해서 빠져나갔다는 것을 의미합니다.
식물의 뿌리에서 흡수한 물은 줄기의 물관을 통해서 잎에 도달한 다음 광합성처럼 필요한 곳에 사용되고, 일부는 잎 밖으로 빠져나갑니다. - 실험 결론: 증산작용은 식물의 잎에서 일어나며, 습도가 낮을 때 활발하게 일어납니다.
증산작용이 잘 일어나는 조건
증산작용은 수증기가 기공을 통해서 빠져나가는 현상이라고 배웠죠?
증산작용에 잘 일어나는 조건은 빨래가 잘 마르는 조건과 똑같이 생각하면 됩니다. 다시 말해서 기공이 잘 열려 있는 조건이 빨래가 잘 마르는 조건과 똑같습니다.
- 햇빛이 강할 때
- 바람이 많이 불수록
- 온도가 높을수록
- 습도가 낮을 때, 건조할 때
- 식물체 내의 수분량이 많을 때
식물의 잎 면적과 증산작용의 관계
식물의 잎 면적이 넓을수록 증산작용이 더 잘 일어납니다.
증산작용은 식물의 기공을 통해서 남은 수증기를 내보내는 역할을 합니다.
잎의 면적이 넓을수록 증산작용에 참여하는 기공의 수가 많습니다. 따라서 광합성을 더 많이 할 수 있고, 증산작용도 더 활발하게 일어납니다.
증산작용과 광합성의 관계
증산작용이 활발할수록 광합성도 활발히 일어납니다.
증산작용 때 기공이 열리면 물뿐만 아니라 광합성에 필요하면 이산화탄소, 산소 등이 기공을 통해서 드나듭니다.
즉, 기공이 열려있어야 광합성이 일어납니다. 기공이 열려있어야 광합성에 필요한 이산화탄소가 출입할 수 있기 때문입니다.
반대로 기공이 닫혀있으면, 광합성이 잘 일어나지 않고 증산작용도 일어나지 않습니다.
햇빛을 받아서 기공이 열리게 되면, 증산작용뿐만 아니라 외부에서 이산화탄소가 들어오는 광합성도 함께 일어납니다.
시간에 따른 증산량 그래프를 보면 한낮 태양이 가장 강할 때 증산작용이 활발합니다. 증산작용이 활발하게 일어난다는 것은 광합성이 더 잘 일어날 수 있다는 의미입니다.
정리하면 빛이 강하고 기온이 높을 때 증산작용이 활발하고, 광합성도 활발하게 일어납니다.
증산작용 효과 및 의의
- 물 상승의 원동력: 높은 나무에 어떻게 잎까지 물을 끓어줄까요? 바로 증산작용 때문입니다. 물관을 통해서 물을 이동하는데, 잎에서 증산작용을 통해서 밖으로 수분을 증발시켜서, 뿌리에 있는 물이 잎까지 상승합니다.
식물에서 물을 끌어올리는 원인 중 증산작용이 가장 큰 힘을 제공합니다.
정리하면, 증산작용이 있어야 물이 중력을 거스르고 물이 뿌리에서 잎까지 도달할 수 있습니다. 기공을 통해 물이 빠져나가니깐 뿌리 쪽에 있는 물이 빨아들여 잎까지 물이 올라올 수 있게 됩니다. - 식물체내의 수분량을 조절: 식물체내 수분량이 많으면 증산작용이 활발하고, 수분량이 적으면 증산작용이 줄어듭니다.
- 식물체내에 온도조절: 증산작용에 의해 물이 기회되면서 식물의 온도를 낮쳐줍니다.
증산작용이 일어나는 장소
잎의 뒷면의 ‘기공’에서 증산작용이 일어납니다. 뿌리를 통해 흡수된 물이 사용되고 남을 경우, 기체가 되어서 잎의 기공을 통해서 대기 중으로 빠져나갑니다.