글로벌 세계 대백과사전/생물II·식물·관찰/식물의 생태와 형태/환경 요인과 식물/물과 식물

식물 세포의 내부에서 일어나는 여러 가지 생화학 반응은 모두 물을 매체로 하여 이루어지므로, 물은 식물이 생명을 유지하기 위한 가장 기본적인 물질이다.

예를 들어, 씨는 상당히 건조한 곳에서도 살아갈 수 있지만, 수분이 없어 완전히 마르게 되면, 죽어버리고 만다. 또한, 수분이 아주 적을 때, 씨는 휴면 상태에 놓여 있으며 결코 싹이 트지 않는다. 그러나 충분한 물과 함께 적당한 온도와 산소가 제공되면, 대부분 싹이 튼다. 한편, 싹이 트고 자라서 대기 중에 가지와 잎을 낸 식물은 증산에 의해 많은 양의 물을 잃어버리므로, 그 양 만큼의 물이 항상 식물체 안에 보급되어야 한다.

여러 가지 식물의 생활 환경을 살펴 보면, 물을 빨아들이기 쉬운 환경이 있는가 하면 사구나 사막 등과 같이 물이 부족되기 쉬운 환경도 있는데, 식물의 형태나 생활형은 이에 따라 큰 차이를 나타내고 있다. 식물의 물에 대한 적응형은 여러 가지 환경 요인메 대한 적응형 중에서도 특히 잘 발달되어 있다.

수생식물의 생활

水生植物－生活

식물 중 물 속에서 살아가는 종류를 수생 식물이라고 한다. 수생 식물에는 물 위에 떠서 뿌리를 물 속에 내리는 개구리밥이나 부레옥잠 같은 식물과, 물 밑에 뿌리를 내리고 물 위에 잎이나 꽃이 피는 수련과 같은 식물, 그리고 땅속줄기나 뿌리를 물 밑에 내리고 잎이나 줄기의 일부가 물 위로 솟아올라 꽃이 피는 붓꽃이나 부들과 같은 식물 등 여러 가지가 있다. 이러한 식물에게는 물이 많은 환경이 해가 되지 않는데, 이와 같이 수분이 지나치게 많은 토양이나 물 속에서는 공기, 특히 산소 부족에 견디는 일이 중요하다.

일반적으로, 잎이나 공기 뿌리가 공중에 있는 수생 식물은 그것으로 산소를 흡수하여 세포 간극을 통하여 줄기나 뿌리 끝까지 산소를 공급하고 있다. 또한, 벼·갈대·벗풀 등과 같이 식물체의 일부만이 물 속에 있는 식물도 공기를 잎에서 뿌리로 보내는 통로가 있다.

한편, 조류와 같이 완전히 물 속에 들어가 있는 식물을 비롯하여 수련 같은 수생 식물도 잎이 완전히 물 속에 들어가 있을 때는 체표면에 있는 투과성 막으로부터 물 속에 녹아 있는 이산화탄소를 흡수한다. 특히, 잎이 수면에 뜨면 육상 식물과 달리 공기에 접하는 부분에만 기공이 발달하므로, 대기 중의 이산화탄소를 빨아들여 광합성을 할 수 있다. 이와 같이 수생 식물은 물 속에서 살아갈 수 있는 생활 기구를 가지고 있다.

건조지의 식물

乾燥地－植物

남아프리카, 아프리카, 오스트레일리아 등의 열대 지방에는 건기에 토양이 극도로 건조하기 때문에, 나무가 적은 건성 초원이 발달하여 있다. 이것이 이른바 사바나로서, 군데군데에 자란 나무는 건기가 되면 낙엽이 진다. 초본은 대부분 1년초로서 우기 초에 일제히 생장을 시작하며, 건기 초에는 열매를 맺어 건조에 강한 씨의 상태로 건기를 지내게 된다. 사바나를 구성하는 식물은 거의 벼과의 목초 비슷한 초본이며, 군데군데에 자란 교목은 특히 아프리카에서는 줄기에 물을 저장하는 아단소니아속 또는 대극속이 많은데, 아카시아류도 드문드문 자란다. 한편, 오스트레일리아에는 유칼립투스류가 많다. 관목은 군데군데 '부시' 라고 부르는 숲을 이루는데, 비들은 모두 지하부가 잘 발달되어 있어 건조에 잘 견딘다.

한편, 사바나보다 더 건조한 지대에는 사막이 발달한다. 사막에는 식물이 매우 적고 독특한 풍경을 나타내므로, 그 곳의 식물은 오래전부터 흥미의 대상이 되어 왔다.

사막 식물이 심한 건조에 견디면서 살아갈 수 있는 원인은 두 가지로 나누어진다. 그 중 하나가 선인장류처럼 다육화되어 있다는 것이다. 즉, 선인장류의 식물체에는 많은 물이 저장되어 있을 뿐만 아니라, 기공이 체표에 깊이 묻혀 있으므로 물의 소비가 아주 적다. 이들 선인장류는 아침 이슬이나 때때로 내리는 빗물을식물체에 저장하였다가 그것을 조금씩 소비하면서 생활을 하고 있다.이 밖에, 또다른 이유는 뿌리의 흡수력이 커서, 토양 속의 적은 물도 잘 빨아들일 수 있다는 것이다. 또한, 이러한 식물들은 뿌리를 깊이 내리므로, 모래 속 깊은 곳에 있는 물도 이용할 수 있다. 이것은 모래인 토양의 깊은 곳에 물이 남아 있기 때문에 가능하다.

우리 나라의 모래 언덕에서 많이 볼 수 있는 통보리사초도 지상부는 금새 말라죽을 듯이 보이지 만, 뿌리를 깊이 내려 물을 잘 빨아들이므로 살아 남는 데는 지장이 없다.

육상식물의 물경제

陸上植物－經濟

식물은 여름에 맑은 날이 계속되면 시들기도 한다. 그러나 대부분 다음날 아침에는 다시 싱싱하게 되살아난다.

이것은 식물체에서 많은 물이 방출되면 뿌리로부터 흡수되는 물의 양이 모자라서 잎이 시들기 시작하지만, 그 후 물이 공급되면 다시 정상으로 쇠돌아가기 때문이다.

이러한 관계를 식물체에서 증산으로 잃은 물이나 토양 속의 물, 그리고 뿌리와의 관계로 표시하면, 토양 속의 물→식물체 속의 물→대기로의 증산이라는 체계로 나타낼 수 있다.

증산량은 밤에는 아주 작거나 전혀 없는 경우도 있지만, 해가 뜨면 점차 늘어나 햇빛이 강하게 비치는 정오에서 오후 2시 정도에는 그 양이 최대가 된다.

그리고 저녁이 되면 다시 급속히 작아진다. 식물은 기공의 개폐로 증산량을 조절하는 데, 즉 토양 수분이 충분하지 않아 잎의 물이 부족하면 기공을 닫아 증산량을 감소시킨다. 또한, 여름의 낮 동안에 기온이 높거나 바람이 불 때는 설령 토양 수분이 풍부하더라도 증발량이 많아 잎의 물이 감소하므로, 기공을 닫아 증산량을 감소시킨다.

이와 같이, 기공이 닫혀서 증산량이 감소되는 것은 식물체를 여름의 건조에 견딜 수 있게 하지만, 반면 이산화탄소를 흡수하지 못하게 하므로 광합성이 중지된다. 그러므로 기공을 오랫동안 닫고 있을 수만은 없으며, 이 때 일어나는 식물체의 증산은 불가피한 것이다.

식물의 생장과 물환경

植物－生長－環境

식물의 생장은 토양의 수분에 의해 좌우된다. 즉, 적당한 토양 수분에서는 식물체가 최대로 생장하지만, 그 이상이나 이하의 범위에서는 생장량이 저하되는 경우가 많다. 유럽에서 실시한 라이보리 및 감자의 수량과 토양 수분과의 관계에 대한 실험 결과를 보면, 수량이 최대가 되는 토양 함수량의 범위는 종에 따라 다르며, 또한 토양 성질에 따라서도 두드러지게 다르다. 일반적으로, 토양 수분이 풍부할수록 식물이 쉽게 물을 빨아올리지만, 반면에 토양이 너무 많은 양의 물을 함유하고 있으면 뿌리 주변의 산소량이 적어지므로, 적지도 많지도 않은 적당한 양의 토양 수분만이 수확량을 최대로 늘릴 수 있다.

한편, 식물의 생장에 대한 수분의 영향은 뿌리와 줄기·잎에 있어서 각기 다르다. 즉, 토양 함수량이 비교적 낮은 때에는 뿌리 부분이 잘 발달하지만, 잎이나 줄기의 지상부는 이에 비해 잘 자라지 않는다. 반대로 습윤한 토양 조건 아래에서는 뿌리가 잘 발달하지 않고, 줄기·잎 부분이 비교적 잘 자란다.

또한, 생장 시기에 따라서도 물을 요구하는 정도가 다르다. 일반적으로, 줄기·잎이 잘 자라는 영양 생장기에는 비교적 습윤한 환경을 좋아하며, 개화·결실기에는 건조한 환경이 유리하다고 한다. 다만, 밀이나 라이보리는 지나치게 습윤하면 생장이 뒤떨어져서 수량이 줄며 낟알의 화학 성분에도 영향을 미치게 된다,

한편, 식물 생장은 대기 중의 수분, 특히 대기의 포화차(포화 수증기량과 실제로 함유되어 있는 수증기량과의 차)에 의해서도 영향을 받는데, 이것은 증산이 대기의 포화차에 비례하여 커지기 때문이다. 우리 나라에서는 여름에 햇볕이 뜨겁고 기온이 비교적 높은 때에는 대기의 포화차도 커지기 때문에, 동시에 증산에 의한 물의 소비가 증가된다. 한편, 이와 같은 물의 소비가 증가되면 동시에 잎의 기능이 저하되어 광합성 능력이 저하되므로, 자연히 식물의 생장이 억제된다.