핵심 개념

수목의 모든 살아있는 조직은 생명 유지를 위한 에너지를 생산하기 위해 세포호흡을 수행하며, 이 과정에서 반드시 산소($O_2$)를 필요로 합니다. 광합성을 하지 않는 수간(줄기)과 뿌리 역시 에너지가 필요하므로 산소를 흡수해야 하며, 잎의 기공 대신 수간은 피목(Lenticel)을 통해, 뿌리는 토양 입자 사이의 공극 내 산소를 직접 흡수하여 호흡합니다.

상세 설명

  1. 비광합성 조직의 산소 필요성 광합성을 하지 않는 뿌리와 수간의 세포들도 분열, 신장, 무기양분 흡수 등의 생리 작용을 수행하기 위해 ATP(에너지)가 필요합니다. 이 에너지는 잎에서 보낸 유기물을 산소로 연소시키는 세포호흡 과정을 통해 얻어지며, 식의 형태는 $C_6H_{12}O_6 + 6O_2 \rightarrow 6CO_2 + 6H_2O + 32ATP$로 표현됩니다.

  2. 수간(줄기)의 산소 공급 경로 수피(나무껍질)가 발달하면 기체 교환이 어려워지는데, 이를 해결하기 위해 코르크 조직이 파열되어 공기가 통할 수 있게 만든 피목(Lenticel)이 존재합니다. 피목의 조밀한 세포 틈을 통해 산소가 내부의 유세포까지 확산됩니다.

  3. 뿌리의 산소 공급 경로 뿌리는 토양 입자 사이의 틈새인 공극에 채워진 산소를 이용합니다. 토양 속 산소는 뿌리의 표피와 뿌리털의 세포막을 통해 직접 확산되어 들어옵니다. 만약 배수 불량으로 토양이 과습해지면 공극에 물이 차서 산소 공급이 차단되며, 이는 뿌리 부패의 직접적인 원인이 됩니다.

시험 포인트

  1. 피목은 줄기뿐만 아니라 일부 수종의 뿌리나 과실(사과 등) 표면에도 존재하며 기체 교환의 통로가 됩니다.
  2. 토양 내 산소 농도가 5% 이하로 떨어지면 수목의 뿌리 생장이 급격히 억제되며, 2% 이하가 되면 생장이 정지됩니다.
  3. 산소가 부족한 환경(침수 등)에서 식물은 무기호흡을 하게 되는데, 이때 발생하는 에탄올이나 젖산은 세포에 독성을 일으킵니다.
  4. 내수성이 강한 수종(낙우송, 망그로브 등)은 산소 공급을 위해 지면 위로 솟아오른 기근(Ariel root) 또는 내부의 통기조직(Aerenchyma)을 발달시킵니다.

관련 용어

  1. 세포호흡: 유기물을 분해하여 생명 활동에 필요한 에너지를 얻는 과정
  2. 피목(Lenticel): 수피의 코르크 층에 형성된 기체 교환 통로
  3. 토양 공극: 토양 입자 사이의 빈 공간으로 기체와 물이 차지하는 공간
  4. 통기조직(Aerenchyma): 산소 이동을 돕기 위해 식물 조직 내부에 형성된 큰 빈틈
  5. 무기호흡: 산소가 없는 상태에서 유기물을 불완전 분해하여 소량의 에너지를 얻는 과정