LG사이언스랜드

전체메뉴보기 검색 과학상자

식물도 숨을 쉰다 - 기공 목록

조회 : 20471 | 2008-03-12


기공


 

위의 사진은 식물의 기공입니다. 사람과 코끼리의 코가 다르듯, 식물의 기공도 다양해요. 왼쪽은 소나무, 아래는 전나무의 기공이에요.

우리는 매 순간마다 숨을 쉬고 있어요. 몸 안에 들어 온 산소의 일부는 신체 대사과정을 거쳐서 이산화탄소가 되어서 몸 밖으로 배출되지요. 60억의 인구가 이처럼 이산화탄소를 배출하고 있습니다. 만약에 식물이 없다면 어떻게 될까요? 화석연료의 연소에 의해서 발생한 이산화탄소가 아니더라도, 지구는 금방 이산화탄소로 가득 차고 더 이상 사람이 살 수 없을 거에요.

그러나 식물은 공기 중의 이산화탄소를 산소와 물로 바꾸어 주기 때문에 지구의 공기는 산소와 이산화탄소의 비율을 일정하게 유지하는 데 큰 기여를 합니다. 식물을 더 사랑하고 잘 가꾸어야겠지요?



1) 식물의 코, 기공(숨구멍)은?
식물의 코인 기공은 어떻게 생겼을까요? 여러분들이 현미경을 조작하게 되면 가장 많이 관찰하는 것이 바로 양파의 세포와 식물의 기공이랍니다. 아래 사진은 기공이 가장 잘 보이는 식물 중 하나인 자주달개비의 기공입니다. 신기하지요?




기공

 

 




2) 식물은 숨을 어떻게 쉬나요?
자주달개비도 사람처럼 기공을 열고(위)와 닫으면서(아래) 이산화탄소를 빨아 들이고 산소를 배출한답니다. 기공 주위의 네모처럼 생긴 것은 하나의 세포들입니다. 그러면 광합성과 기공의 개폐 작용, 그리고 식물의 생명과는 어떻게 연관이 될까요?




자주달개비

 

 

 



기공은 어떤 경우에 열리나요?

 

 


기공이란 표피세포가 변형된 한 쌍의 공변세포(孔邊細胞, guard cell)에 의해 만들어지는 숨구멍으로서 엽록체가 많이 들어 있습니다. 공변세포의 세포벽을 보면 기공 쪽은 두꺼운 반면 반대쪽은 얇기 때문에 공변세포가 물을 많이 흡수하여 팽압이 상승하면서 팽창할 때 세포벽이 얇은 쪽으로 휘어지면서 기공이 열리게 됩니다.

팽압이란 세포의 내부 삼투압과 외부 삼투압의 차이에 의해서 세포가 물을 흡수하면 팽창하게 되는데, 이러한 팽창에 의해서 세포벽을 밀어내려는 힘을 말합니다. 이러한 팽압은 식물이 그 형태를 유지하거나 생장을 위해서는 필수적인 힘이지요. 예를 들어 식물이 물을 흡수하지 못하면 팽압이 낮아져서 시들어버리게 되는 것입니다.

 

 

 

 


기공



 

3) 팽압이 상승하는 때는?


팽압은 엽록체의 광합성에 의해서 영향을 받습니다. 낮에는 햇빛이 세기 때문에 이산화탄소를 흡입하면서 광합성이 활발해지고, 공변세포 안의 포도당의 농도가 증가합니다. 이때 공변세포는 삼투압에 의해 주변으로부터 물을 많이 흡수하게 되면서 팽압이 높아지게 되므로 기공이 열리면서 물을 방출하게 되지요.

밤에는 반대로 잎에서 합성된 포도당이 저장 기관으로 이동하여 녹말로 저장되지요. 이 때 공변세포의 삼투압은 낮아지고 물이 빠져나가서 팽압이 감소하므로 더 이상의 물의 손실을 막기 위해서 기공은 닫히게 됩니다. 낮이라도 식물체 내에 수분이 부족한 경우에는 기공을 닫습니다. 즉 식물은 광합성과 수분 손실을 조절하여 생명 유지에 필요한 최적의 환경을 만들어 내는 것이랍니다.

이처럼 광합성에 의한 이산화탄소의 흡입과 증산 작용이 기공의 열고 닫음에 큰 영향을 미치지만, 그 수의 차이가 심하고, 광합성만으로 공변세포 운동을 설명하기는 한계가 있습니다. 그래서 많은 양의 칼륨 이온(K+)이 공변세포로 이동되어 축적되면서 세포의 삼투압이 증가하고, 기공의 개폐가 일어난다는 학설이 제시되고 있습니다.

이러한 잎의 증산 작용은 모세관 현상, 물의 응집력 등과 함께 뿌리를 통해 토양 속에 있는 양분과 수분을 흡수하여 식물체 내 곳곳에 운반하는 원동력이 됩니다. 즉 낮은 곳에서 높은 곳으로 양분과 수분을 이동시키는 결정적인 힘으로 작용하지요.



 

4) 기공은 잎의 뒷면에만 있나요?


이것은 자주달개비 잎의 윗면입니다. 기공은 햇빛이나 비와 같은 외부 환경 조건보다는 식물의 내부 상태에 따라 기공을 조절하도록 주로 잎의 뒷면에 많이 있지만 윗면에도 있는 식물들이 있습니다. 예를 들어 떡갈나무나 보리수는 뒷면에만 있지만, 해바라기나 양파, 보리 등에는 윗면에도 많이 분포하고 있습니다. 또한 기공이 윗면에만 있는 수생식물도 있답니다.

 

 



잎

 

 



5) 기공은 어떤 형태들이 있나요?

 

 


기공




기공은 그 형태에 따라서 불규칙형, 부등형, 평행형, 교차형, 방사형의 다섯 가지로 분류할 수 있어요.


 

그림. 기공의 형태
기공




Quiz. 이것은 무엇일까요?

 

 


마치 돌멩이처럼 생겼네요. 구멍이 많은 것으로 보아서 갈색의 현무암인가요? 아니요. 겨울에는 따뜻한 물에, 여름에는 시원한 얼음물에 타서 주로 어른들이 하루에도 여러 잔씩 마시는 기호식품이랍니다.

우리나라에서는 1895년 고종임금이 을미사변으로 러시아 공사관으로 아관파천 했을 때 이것을 처음으로 마시게 되었다고 합니다. 그러나 이것을 많이 마시면 카페인 섭취로 인한 금단 증상과 같은 부작용이 있습니다.

 

 

 




주제!
식물 ,영양 ,호흡
관련단원 보기
*초등4학년 2학기 식물의 생활
메밀묵장국
*초등4학년 1학기 식물의 한살이
닮은 듯 다른 식물 구별하기: 진달래, 철쭉, 그리고 산철쭉
*초등5학년 1학기 식물의 구조와 기능
닮은 듯 다른 식물 구별하기: 진달래, 철쭉, 그리고 산철쭉
*초등4학년 2학기 식물의 생활
장미는 변한다. - 지시약
*중2학년 1학기 소화, 순환, 호흡, 배설
부족보단 과용을 걱정해야 하는 비타민A
*초등5학년 1학기 식물의 구조와 기능
장미는 변한다. - 지시약
사진올리기 바로가기