나무가 높이 자랄 수 있는 이유/까치글방

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나무가 높이 자랄 수 있는 이유는? 바로 중력을 거슬러 줄기를 타고 올라가는 물의 힘!!

까치글방

공식

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2021.04.05. 17:5614,641 읽음 비밀글

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"나무는 어떻게 높이 자랄 수 있을까?"
세상에서 가장 키가 큰 나무는 미국 캘리포니아 주에 있는 세쿼이어라고 하는데요, 그 키가 115.5미터에 달한다고 합니다. 나무가 뿌리에서 물을 흡수한다는 점을 고려하면, 키가 115.5미터라는 말은 즉 뿌리에서 흡수한 물이 무려 115.5미터를 거슬러올라야 한다는 뜻이죠. 그렇다면 물을 꼭대기까지 운반하기 위해서 나무 안에서는 어떤 일이 일어나고 있을까요?

물이 나무 속을 거슬러 올라가는 원리에는 사실 몇 가지가 있습니다. 가장 간단한 방법은 대기압을 통해서 물을 끌어올리는 것이죠. 이를 알 수 있는 간단한 실험이 있습니다.

(1) 우선 컵을 물에 담근 뒤 컵 속을 물로 채웁니다.
(2) 컵을 거꾸로 돌려서 컵의 바닥이 수면 위로 나오도록 합니다.
(3) 그러면 컵 속의 수면이 컵 바깥의 수면보다 높아집니다.

같은 물속인데 왜 컵 속의 수면이 더 높아지는 걸까요? 이는 컵 바깥쪽 수면을 대기가 누르고 있기 때문입니다. 이 힘을 바로 대기압이라고 부르죠. 매우 가늘고 긴 컵으로 이 실험을 하면, 컵 속의 수면이 10.3미터까지 올라간다고 합니다.

하지만 키가 10미터가 넘는 나무는 매우 많습니다. 앞서 말씀드린 것처럼, 100미터가 넘는 나무들도 있죠. 그렇다면 이렇게 키가 큰 나무들은 어떻게 물을 운반할까요?

가장 중요한 원리는 바로 물의 응집력을 이용하는 것입니다. 물 분자는 2개의 수소 원자와 1개의 산소 원자가 결합한 것인데요(H₂O), 분자 전체로는 중성이지만 그 안에 있는 음전기와 양전기의 분포는 고르지 않습니다. 전자가 쏠려 있어서 음전기를 띠는 부분과 양전기를 띠는 부분이 있는 것이죠.

그 결과, 물 분자는 양전기 부분과 음전기 부분에서 서로를 끌어당깁니다. 이런 응집력을 통해서 물은 (이론상) 무려 450미터까지 올라갈 수 있다고 하네요.

하지만 이런 응집력에도 약점이 있는데요, 바로 물 기둥이 절대 끊어져서는 안 된다는 것입니다. 음전기와 양전기가 서로를 끌어당기는 것이다 보니 꼭 붙어 있어야만 하는 것이지요.

실제로 물기둥이 끊어지는 경우도 있는데요, 대부분은 물이 얼었을 때라고 합니다. 물이 얼면 그때까지 물에 녹아 있던 공기는 기포가 되어버립니다. 공기는 얼음이 되지 못하기 때문이죠. 이 기포는 얼음이 녹아서 다시 물이 되었을 때에도 그대로 남아서 물기둥을 끊어놓습니다. 그럼 물기둥이 끊어진 물관은 더 이상 사용할 수 없게 되죠. 식물에게 겨울은 참 어려운 계절인 듯합니다.

이번 포스트에서는 새봄을 맞아 나무가 이파리까지 물을 끌어올리는 방식에 대해서 살펴보았습니다! 이전까지 무심하게 지나쳤던 분이라도, 이렇게 나무 안에서 일어나는 놀라운 일들을 알고 나면 세상을 새롭게 보게 되실 거예요 :)

<모두를 위한 생물학 강의>는 이처럼 우리가 당연하게 여겨왔던 것들에 질문을 던지고, 세상을 바라보는 또다른 렌즈를 제공합니다! 생활 곳곳에 숨겨진 생물학을 만나보고 싶다면 <모두를 위한 생물학 강의>를 확인해주세요! 생물학의 기본부터 최신 지식까지 새로운 세상을 만나게 되실 겁니다 :)

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