세포설이 밝힌 것처럼, 식물의 몸을 구성하는 잎, 줄기, 뿌리 등은 모두 세포로 이루어져 있다. 한데 식물의 세포는 인간을 비롯한 동물의 세포와 구조적으로 큰 차이가 있다.

동물의 세포는 ‘세포막’이라는 얇은 막이 둘러싸고 있다. 그에 비해 식물의 세포는 ‘세포벽’이라는 두껍고 튼튼한 칸막이 같은 벽이 둘러싸고 있고 그 안쪽에 세포막이 있다. 즉, 식물의 세포는 동물의 세포에는 없는 단단한 세포벽을 가지고 있는 것이다.

세포벽은 세포 속 핵이나 엽록체 등을 보호하는 역할과 동시에 식물의 몸을 지지하는 역할을 한다. 세포벽의 주성분은 셀룰로오스(cellulose)라는 물질이다. 그리고 세포벽에 포함된 리그닌(lignin)이라는 물질의 양이 증가하면 세포벽이 더 강해진다.

식물은 단단한 세포벽을 가진 세포를 겹쳐 쌓아 올려서 몸을 지탱한다. 이 덕분에 식물은 뼈가 없어도 똑바로 설 수 있고 키를 키우며 자랄 수 있는 것이다.
---「1-3 식물은 뼈가 없는데, 어떻게 위로 곧게 자랄까?」중에서

싹을 틔워 얼마간 자란 식물을 상자에 넣고 상자 옆면에 작은 구멍을 뚫어 그 구멍으로만 빛이 들어가게 장치한다. 며칠 뒤 살펴보면 상자 속에서 식물 줄기는 빛이 들어오는 방향으로 휘어져 자란다. 그렇다면 ‘새싹이 위로 자라는 것은 햇빛이 위에서 내리쬐기 때문’일까?

새싹은 컴컴한 어둠 속에서도 위를 향해 자란다. 빛을 완전히 차단한 상자에서 키우는 콩나물을 생각해보자. 빛이 없어도 콩나물은 위로 자란다. 흙 속에 심은 씨앗도 마찬가지다. 빛이 새 들지 않는 흙 속에서 새싹은 흙을 밀쳐내고 위를 향해 올라온다.

이는 새싹이 빛과 상관없이 위아래를 구분하는 능력이 있음을 말해준다. 새싹을 흙 속에서 꺼내 빛을 차단한 채 수평으로 눕혀 놓으면 곧 줄기 끝이 위쪽으로 휘어지며 자라는 것을 관찰할 수 있
---「1-6 새싹이 위아래를 구분하는 능력이 있다고?」중에서

식물의 잎과 줄기를 만지면 식물은 접촉자극을 느낀다. 그러면 식물 몸에서 에틸렌이 발생한다. 이미 살펴봤듯이, 에틸렌은 식물 줄기의 키 성장은 억제하고 몸을 통통하게 만든다. 따라서 식물을 쓰다듬으면 에틸렌이 작용해 작고 단단하며 튼튼한 식물로 자라게 된다. 그러면 식물은 평소보다 훨씬 예쁘고 아름다운 꽃을 피운다. 식물은 자기가 지탱할 수 있는 크기의 꽃을 피우기 때문이다. 감당할 수 없는 큰 꽃을 피우면 줄기가 견디지 못하고 쓰러져버릴 것이다.

따라서 식물은 줄기가 짧고 통통할 때 크고 멋진 꽃을 피울 수 있다. 반면 접촉자극을 느끼지 못한 식물은 가는 줄기로 키만 큰 비실비실한 모습으로 자라난다. 이런 식물은 스스로 감당할 수 있는 작은 꽃을 피운다.

식물은 상냥한 말과 감정을 알아들어서 튼튼하고 아름다운 꽃을 피우는 게 아니다. 식물에게 필요한 것은 적절한 바람, 사람의 다정한 손길 등 물리적인 ‘접촉’이다.
---「1-9 식물을 쓰다듬어주면 튼튼하게 자란다고?」중에서

식물은 광합성으로 이산화탄소를 흡수해 대기 중 이산화탄소 농도가 상승하지 않게 한다. 식물이 이산화탄소를 얼마큼 흡수해서 지구 환경에 공헌하고 있는지 구체적으로 알 수 있을까?

식물이 흡수하는 이산화탄소 양은 글로벌 이산화탄소 농도 상승곡선에서 살펴볼 수 있다. 오른쪽 그래프는 이산화탄소 농도의 증가를 보여주는 것으로, 북반구에서 관측한 데이터를 토대로 그린 것이다. 매년 계절별로 이산화탄소 농도가 증가하거나 줄어드는데, 여름에는 농도가 줄어들고 겨울에는 농도가 늘어난다.

이산화탄소 농도가 왜 여름에는 줄어들고 겨울에는 늘어날까? 북반구에서는 봄부터 여름까지 식물이 활발하게 광합성을 하며 이산화탄소를 많이 흡수하기 때문에 대기 중 이산화탄소 농도가 줄어든다. 한편 북반구에 추운 겨울이 찾아오면 식물의 광합성량이 줄어듦에 따라 이산화탄소 흡수량이 적어져 대기 중 이산화탄소가 늘어난다. 이렇게 계절에 따라 늘었다가 줄었다가 하는 이산화탄소 농도 차이를 통해 식물에 의한 이산화탄소 흡수가 어느 정도인지 가늠해볼 수 있다.
---「2-5 이산화탄소 농도는 왜 여름에 줄고 겨울에 늘까?」중에서

식물은 밤의 길이를 측정해 꽃봉오리를 만들고 꽃을 피운다는 것을 알았다. 그러면 ‘식물의 어느 부분이 밤의 길이를 측정할까?’라는 질문으로 이어가보자.

이를 확인하기 위해 나팔꽃을 대상으로 실험을 했다. 나팔꽃이 싹을 틔우자 전등을 계속 비춘 채로 키웠다. 나팔꽃은 밤의 길이가 길어지지 않으면 꽃봉오리를 만들지 않는다. 그래서 잎, 줄기, 새싹, 뿌리 중 한 부분씩 골라 검은 종이 같은 것으로 덮어 꽃봉오리를 만들 수 있는 긴 어둠을 부분적으로 제공해보았다. 어느 부분의 빛을 차단했을 때 꽃봉오리가 만들어졌을까?

검은 종이로 잎을 가린 경우에만 꽃봉오리가 만들어졌다. 즉, 꽃봉오리를 만들기 위해 필요한 밤의 길이를 느끼는 것은 바로 잎이다. 많은 식물의 경우, 막 싹을 틔운 새싹의 잎도 밤의 길이를 느낀다. 예를 들어 나팔꽃은 씨앗이 움터서 최초로 나온 떡잎(자엽)도 어둠을 느낀다. 따라서 떡잎이 긴 어둠을 감지할 수 있게 하면 작은 새싹에 꽃봉오리를 만드는 것이 가능하다. 식물의 잎이 꽃봉오리를 만들기 위한 어둠의 길이를 측정한다. 그렇기 때문에 어둠을 느끼는 잎은 빛에 민감하다.
---「3-6 식물의 어디를 차단하면 꽃봉오리가 만들어질까?」중에서

1953년 영국의 W. M. L. 우드는 이러한 꽃의 개폐운동 구조를 알아내고자 두툼한 꽃잎을 외측과 내측 두 층으로 분리해 물에 띄웠다. 그런 후 물의 온도를 높이자 꽃잎 내측이 민감하게 반응하며 급속도로 늘어났다. 반면 꽃잎 외측은 천천히 늘어났다.

이 실험 결과는, ‘기온이 오르면 꽃잎 내측이 외측보다 빨리 자라기 때문에 외측으로 벌어진다. 그것이 개화현상이다’라는 것을 알려준다.

한편 꽃잎을 띄운 물의 온도를 낮추자 꽃잎 내측은 거의 자라지 않은 반면 외측은 급속도로 성장했다. 이는 ‘기온이 내려가면 꽃잎 외측이 급속도로 자라지만 내측은 거의 자라지 않기 때문에 외측으로 벌어지지 않는다. 이것이 폐화현상이다’라는 것을 알려준다. 이로써 꽃의 개폐 구조를 명확히 알게 되었다.

이 구조는 온도 변화에 따라 꽃잎의 신장이 좌우된다는 것을 확실히 보여준다. 꽃이 열릴 때는 꽃잎 내측이 더 자라고 꽃이 닫힐 때는 꽃잎 외측이 더 자라는 이 개폐 구조는 꽃이 열렸다 닫혔다 하는 모든 꽃에 공통된 특징이다.
---「3-14 꽃봉오리는 어떤 원리로 열리고 닫힐까?」중에서

씨앗이 딱딱하고 두꺼운 껍질에 싸여 있는 식물은 주변에 흔하다. 나팔꽃, 오크라, 시금치 등의 씨앗이 이런 종류로, 이를 ‘경실종자’라고 한다. 이들 씨앗은 빨리 싹을 틔우려면 딱딱한 껍질에 상처를 내거나 샌드페이퍼 등으로 껍질을 갈아야 한다. 그렇다면 이들은 왜 두꺼운 껍질을 갖게 되었을까? 이런 껍질이 식물에게 어떤 이익을 가져다줄까?

씨앗은 더위나 추위 같은 안 좋은 환경을 견뎌내야 하는 중요한 역할이 있다. 단단한 껍질은 더위와 추위를 견디는 데 도움이 된다. 또 건조한 환경에서도 방어막이 되어준다.

씨앗의 또 다른 중요한 역할이 있다. 바로 식물의 생육지를 바꾸거나 넓히는 일이다. 이를 위해 씨앗은 동물에게 먹힌 후 위와 장에서 소화되지 않고 변과 함께 배출되어야 한다. 두꺼운 껍질은 이 점에서도 효율적이다.

새로운 생육지를 차지한 뒤에도 씨앗은 할 일이 남아 있다. 씨앗의 껍질은 싹을 틔울 적절한 때와 장소를 고르는 데 있어서도 중요한 역할을 한다. 씨앗이 발아하려면 단단한 껍질을 부드럽게 만들어줄 물이 많이 필요하다. 그 정도로 충분한 물이 있는 때와 장소라면 싹을 틔운 뒤 뿌리를 내릴 때까지 필요한 물이 보장되는 것이다. 따라서 씨앗은 물이 부족하지나 않을까 걱정하지 않고 싹을 틔울 수 있다.

<b>한번 읽으면 누구나 ‘생활 속 식물학자’가 된다!<br/></b><br/>‘식물은 뼈가 없는데, 어떻게 위로 곧게 자랄까?’, ‘식물 잎은 왜 녹색으로 보일까?’, ‘눈 · 코 · 잎이 없는 새싹은 어떻게 위아래를 구분할까?’, ‘무엇이 새싹을 위로 자라게 하고, 또 무엇이 뿌리를 아래로 자라게 할까?’, ‘식물은 음식을 먹지 않는데, 어떻게 성장할까?’, ‘왜 대다수 식물은 가을에 씨앗을 만들까?’, ‘꽃봉오리는 어떤 원리로 열리고 닫힐까?’, ‘바나나는 어쩌다 씨 없는 과일이 되었을까?’, ‘씨앗은 왜 ‘겨울 추위’를 느껴야 발아할까?’, ‘나팔꽃 씨앗은 왜 그토록 단단한 껍질을 갖게 되었을까?’, ‘채소와 과일은 왜 추위를 겪으면 더욱 달콤해질까?’…….<br/><br/>한 번쯤 이런 궁금증을 가져본 독자라면 사람과나무사이가 출간한 신간 도서 『똑똑한 식물학 잡학사전』을 놓쳐서는 안 된다. 한 페이지 한 페이지 이 책을 찬찬히 읽다 보면 둥글고 조그만 씨앗이 어떤 과학적 원리로 땅에 뿌리를 내리고, 싹을 틔우고, 잎과 줄기를 키우고, 꽃을 피우고, 그리고 열매를 맺으며 번식하고 확장해감으로써 종을 유지하는지 명쾌하게 깨닫게 될 것이다. 이 책을 정독하며 내용을 온전히 이해한 독자는 책을 읽기 전과 확연히 달라진 자신을, 그야말로 괄목상대해진 자신을 발견하게 될 것이다. 그리고 이 책을 통해 독자는 이 ‘생활 속 식물학자’로 거듭나서 주위의 산과 들에 피어나는 온갖 풀과 나무들, 그리고 공원이나 수목원에서 맞닥뜨리는 온갖 식물들을 허투루 보아넘기지 않게 될 것이다.<br/><br/><b>문외한도 단숨에 ‘생활 속 식물학자’로 만들어주는 재미있고 <br/>똑똑하고 유익한 92가지 식물 이야기<br/><br/>식물은 뼈가 없는데, 어떻게 위로 곧게 자랄까?<br/></b><br/>인간을 비롯한 만은 동물이 자유롭게 움직이며 활동하거나 똑바로 설 수 있는 것은 단단한 뼈가 몸의 무게를 지탱해주기 때문이다. 그런데 식물에게는 동물에게 있는 뼈가 없다. 그런데도 식물은 쓰러지지 않고 꼿꼿이 서 있다. 어떻게 동물처럼 뼈가 없는 식물이 꼿꼿이 선 채 위로 곧게 자랄 수 있을까?<br/><br/>한마디로, 이는 식물의 몸체, 즉 줄기 자체에 인간처럼 꼿꼿이 서 있을 수 있게 해주는 특수한 구조가 갖춰져 있기에 가능하다. 좀 더 구체적으로, 동물 세포는 ‘세포막’이라는 얇은 막이 둘러싸고 있는 데 반해 식물 세포는 ‘세포벽’이라는 두껍고 튼튼한 칸막이 같은 벽에 둘러싸여 있고 그 안쪽에 세포막이 있기 때문이다.<br/><br/>세포벽은 세포 속 핵이나 엽록체 등을 보호하는 역할과 동시에 식물의 몸을 지지하는 역할을 한다. 세포벽의 주 성분은 셀룰로오스(cellulose)라는 물질이다. 그리고 세포벽에 포함된 리그닌(lignin)이라는 물질의 양이 증가하면 세포벽이 더 강해진다.<br/><br/>식물은 단단한 세포벽을 가진 세포를 겹쳐 쌓아 올려서 몸을 지탱한다. 이 덕분에 식물은 뼈가 없어도 똑바로 설 수 있고 무럭무럭 자랄 수 있다.<br/><br/><b>무엇이 새싹을 위로 자라게 하고, 또 무엇이 뿌리를 아래로 자라게 할까?<br/></b><br/>먼저, 새싹이 위를 향해 자라는 이유가 ‘빛’ 때문이라고 생각하기 쉽다. 과연 그럴까? 아니다. 왜냐고? 한마디로, 새싹은 어둠 속에서도 위를 향해 자라기 때문이다. 빛을 완전히 차단한 상자에서 키우는 콩나물을 생각해보면 이해가 쉽다. 빛이 전혀 없는 상황에서 콩나물은 위로 자란다. 흙 속에 심은 씨앗도 마찬가지다. 빛이 들지 않는 깜깜한 흙 속에서 새싹은 흙을 밀쳐내고 위를 향해 자란다.<br/><br/>그렇다면 과연 무엇이 새싹을 위로 자라게 할까? ‘중력’이다. 식물의 싹은 중력에 반응해 위로 자라는데, 식물이 외부 자극을 받아 움직일 때 자극 방향에 의해 움직임이 영향받는 것을 ‘굴성’이라고 한다. 그리고 중력에 의해 굴성이 일어나는 경우, 즉 중력이 자극원일 때 이를 ‘중력굴성’이라고 한다. 한데, 새싹은 중력 방향이 아닌 중력 반대 방향으로 자라며, 이를 ‘음성중력굴성’이라고 한다.<br/><br/>다음으로, 무엇이 뿌리를 아래로 자라게 할까? 이 또한 ‘중력’ 때문이다. 식물 뿌리에는 중력을 느끼고 그 방향으로 자라는 성질이 있다. 따라서 새싹을 흙에서 꺼내 컴컴한 곳에 수평으로 눕혀 놓으면 뿌리 끝이 휘면서 아래로 자라기 시작한다.<br/><br/>새싹 혹은 줄기가 중력과 반대 방향으로 자라는 성질, 즉 ‘음성중력굴성’을 갖는 데 반해 뿌리는 중력 방향으로 자라는 성질, 즉 ‘양성중력굴성’을 갖고 있다. <br/><br/><b>꽃봉오리는 어떤 원리로 열리고 닫힐까?<br/></b><br/>많은 식물이 꽃이 열리고 닫히는 구조와 시스템을 갖추고 있다. 예컨대, 튤립꽃은 ‘아침에 열리고 저녁에 닫히는’ 개폐운동(수면운동)을 10일 정도 반복한다. 꽃을 잘라 실내에 두어도 마찬가지 현상이 일어난다. 이때 인위적으로 방 온도를 높이면 꽃이 열리고 온도를 낮추면 꽃이 닫힌다.<br/><br/>영국의 식물학자 W. M. L 우드는 두툼한 꽃잎을 외측과 내측 두 층으로 분리해 물에 띄웠다. 꽃의 개폐운동의 구조를 밝히기 위한 실험이었으며, 1953년의 일이다. 그는 이 실험을 통해 물의 온도를 높이면 꽃잎 내측이 민감하게 반응하며 급속도로 늘어나는 반면 꽃잎 외측은 천천히 늘어난다는 사실을 알아냈다. 이 실험 결과를 통해 우리는 ‘기온이 오르면 꽃잎 내측이 외측보다 빨리 자라므로 외측으로 벌어진다는 사실과 그것이 바로 개화 현상이라는 사실을 배운다.<br/><br/>반대로 우드가 꽃잎을 띄운 물의 온도를 낮추자 꽃잎 외측은 거의 자라지 않은 반면 외측은 급속도로 성장했다. 이로써 우리는 기온이 내려가면 꽃잎 외측이 급속도로 자라지만 내측은 거의 자라지 않기 때문에 외측으로 벌어지지 않으며, 이를 ‘폐화현상’이라고 부른다는 것을 배운다.<br/><br/><b>나팔꽃 씨앗은 왜 단단한 껍질을 갖게 되었나?<br/></b><br/>나팔꽃, 오크라, 시금치 등의 씨앗은 딱딱하고 두꺼운 껍질에 싸여 있는 식물의 대표적인 사례다. 이런 씨앗을 ‘경실종자’라고 한다. 그렇다면 이 식물들은 왜 두껍고 단단한 껍질을 갖게 되었으며, 이런 껍질이 이 식물들에게 어떤 이익을 가져다줄까?<br/><br/>첫째, 두껍고 단단한 껍질은 더위나 추위를 견디는 데 도움이 되며, 건조한 환경에서도 방어막이 되어준다.<br/><br/>둘째, 씨앗이 맡은 또 다른 역할은 식물의 생육지를 바꾸거나 넓혀가는 일인데, 이를 위해 씨앗을 동물에게 먹힌 후 위와 장에서 소화되지 않고 변과 함께 배출되어야 한다. 이때 씨앗이 두꺼운 껍질로 무장하고 있지 않으면 자칫 동물의 뱃속에서 소화돼버릴 위험성이 있다.<br/><br/><b>문외한도 단숨에 ‘생활 속 식물학자’로 만들어주는 재미있고 똑똑한 식물학 이야기<br/></b><br/> · 식물은 뼈가 없는데, 어떻게 위로 곧게 자랄까?<br/> · 식물 잎은 왜 녹색으로 보일까?<br/> · 식물 잎이 어둠 속에서 녹색으로 보이지 않는 이유는?<br/> · 눈 · 코 · 입이 없는 새싹은 어떻게 위아래를 구분할까?<br/> · 무엇이 새싹을 위로 자라게 하고, 또 무엇이 뿌리를 아래로 자라게 할까?<br/> · 식물을 쓰다듬어주면 더 튼튼하게 자란다는데, 왜일까?<br/> · 식물은 음식을 먹지 않는데 어떻게 성장할까?<br/> · 옥수수는 ‘이산화탄소 부족’을 고민하지 않는 매우 드문 식물이라고?<br/> · 왜 대다수 식물은 가을에 씨앗을 만들까?<br/> · 5월에 싹 틔운 줄기도 8월에 싹 틔운 줄기도 9월에 꽃을 피우는 이유는?<br/> · 꽃봉오리는 어떤 원리로 열리고 닫힐까?<br/> · 바나나는 어쩌다 ‘씨 없는 과일’이 되었나?<br/> · 빛이 닿으면 즉시 발아를 억제하는 씨앗이 있다고?<br/> · 씨앗은 왜 꼭 ‘겨울 추위’를 느껴야 발아할까?<br/> · 나팔꽃 씨앗은 왜 그토록 단단한 껍질을 갖게 되었나?<br/> · 채소와 과일은 왜 추위를 겪으면 더욱 달콤해질까?