식물의 구성
식물을 이루는 가장 작은 단위가 세포입니다. 같은 식물의 몸 안에는 여러 종류의 세포가 있습니다. 그중 모양이나 하는 일이 비슷한 세포끼리 모여서 조직을 이룹니다. 또 여러 조직이 모여서 같은 일을 할 때 이것을 기관이라고 합니다. 식물의 여러 기관이 모여서 하나의 식물을 구성합니다. 식물의 기관은 그 기능으로 보아 크게 두 가지로 나눕니다. 양분을 흡수하고 이동시키며, 저장하는 기능을 하는 영양기관과 자손을 퍼뜨리는 기능을 하는 생식기관입니다. 영양 기관에는 잎, 줄기, 뿌리가 있고, 생식 기관에는 꽃, 열매, 씨가 있습니다. 이러한 각 기관의 모양은 식물의 종류에 따라 다릅니다. 예를 들어, 쌍떡잎식물과 외떡잎식물은 뿌리와 잎맥의 모양이 서로 다릅니다. 또한 꽃이 피지 않는 식물도 있습니다. 이제 각 기관의 모양과 하는 일을 자세히 알아봅시다.
잎의 모양과 기능
잎은 기본적으로 턱잎, 잎자루, 잎몸의 세 부분으로 이루어져 있습니다. 잎자루는 잎과 줄기를 연결하는 부분이고, 그 밑에 턱잎이 있습니다. 턱잎은 잎자루가 줄기에 붙은 자리의 양쪽에 두 개가 나 있으며, 어릴 때는 그 속에 눈을 싸서 보호하는 역할을 합니다. 그런데 이러한 턱잎은 자라면서 떨어져 버리는 경우가 많습니다. 그리고 잎몸은 잎의 전체적인 모양을 나타내는 부분이며, 잎몸에는 물과 양분이 이동하는 잎맥이 있습니다. 식물의 종에 따라서는 턱잎이나 잎자루가 없는 경우도 있고, 잎전체가 가시로 변하거나 잎 끝이 덩굴손으로 변한 식물도 있습니다. 잎의 속구조를 살펴보면 잎 내부의 중심에는 물관과 체관이 함께 있는 잎맥이 길게 이어져 있고, 잎의 겉부분은 표피로 싸여 있습니다. 잎 뒷면의 표피에는 기공이 있습니다. 기공은 공기가 드나드는 통로입니다. 잎 앞면 표피의 안쪽으로 세포들이 빽빽하게 모여 있는 부분을 책상 조직이라 하고, 세포들이 듬성듬성하게 모여 있는 부분을 해면 조직이라 합니다. 책상 조직과 해면 조직에는 녹색을 띠는 엽록체가 많이 들어있는데, 엽록체 때문에 잎 전체가 녹색으로 보입니다.
광합성을 하는 엽록체에 대해 알아봅시다. 엽록체는 둥근 모양이고, 그 지름이 약 5 마이크로미터 정도입니다. 5마이크로미터는 5미터의 1/100만 에 해당하는 아주 작은 크기입니다. 엽록체의 바깥 부분은 얇은 외막과 내막으로 둘러싸여 있으며, 내부에는 무색 투명한 스트로마라고 하는 세포질과 동전이 층층으로 쌓인 모양의 그라나가 있습니다. 스트로마에는 광합성에 필요한 각종 효소와 핵산이 많이 있습니다. 그리고 그라나에는 작은 알갱이들이 매우 많이 있는데, 이것은 엽록소와 단백질이 서로 뭉쳐서 복합체를 형성하고 있는 것입니다. 바로 이 복합체가 빛을 받아서 광합성을 합니다.
기공의 구조와 역할
잎의 뒷면에는 숨구멍 역할을 하는 기공이 있다. 기공은 반달처럼 생긴 두 개의 공변세포 사이에 있으며, 공변 세포에는 한 개의 핵과 여러 개의 엽록체가 흩어져 있다. 이 공변 세포의 모양에 따라 기공이 열리거나 닫힌다.
식물은 많은 양의 물을 줄기의 물관을 통해 잎까지 이동시킨 다음, 수증기 형태로 잎의 기공을 통해 공기 중으로 내보낸다. 기공을 통해 물이 증발되면, 잎의 세포는 잃은 물을 보충하려고 잎맥의 물관에서 물을 끌어온다. 잎맥의 물관은 뿌리 끝까지 길게 연결되어 있는데 그 공간이 매우 작으므로 뿌리에서 흡수한 물은 끊이지 않고 가느다란 물기둥을 이루어 잎까지 올라오게 된다. 식물은 이러한 방법으로 뿌리에서 물을 계속해서 빨아올릴 수 있다. 이러한 현상을 증산작용이라고 한다. 증산작용이 활발해서 식물의 몸 속에서 빠져나가는 수분의 양은 많은데, 뿌리에서 흡수하는 물의 양은 부족하다면 식물이 시들게 된다. 기공은 물을 내보내는 일 말고도 공기 중의 이산화탄소를 흡수하거나 광합성으로 만들어진 산소를 공기 중으로 내보내는 역할도 한다.
기공은 공변 세포의 부피에 따라 열리거나 닫힌다. 공변 세포가 주변 표피 세포의 물을 흡수하여 부풀면 공변 세포가 바깥쪽으로 구부러져서 기공이 열린다. 반대로 공변 세포에 수분이 적어지면 원래대로 되돌아오면서 기공이 닫히게 된다. 공변 세포가 물을 흡수하려는 힘은 여러 환경 조건의 영향을 받는다. 빛의 양과 식물 몸속의 물의 양, 그리고 바람의 양이 많을수록 공변 세포가 물을 많이 흡수하여 기공을 연다.