뿌리

 

뿌리

앞 편에서 생물을 이야기 하였고 생물을 이야기하다가 식물의 성(性) 을 이야기하였다. 식물들의 성을 이야기 하다가 그 화려하고 예쁜 꽃이 식물의 생식기라는 이야기를 했다. 화려하고 예쁜 식물의 꽃은 구경하기가 싶지만 식물의 뿌리는 더더욱 흙속에 묻혀있기에 보기가 힘들다. 우리가 볼 수 있는 땅 위의 식물 모양은 모두가 다르듯이 땅속에 있는 식물의 모습은 어떨까  더 디르지 않을까? 그리 잘생겨 보기가 좋은 것도 아닐것 같고 요모조모 일상에 사용할 가치도 별로 많이 없는 듯하다. 여하간 땅 속에 있는 식물의 뿌리 모습도 모두가 하나같지 않고 제각각일 것이다.

뿌리가 하는 역할은 다음과 같다.

생장에 필요한 수분과 양분을 뿌리를 통해 흡수한다.

흡수된 양분과 잎에서 광합성을 통해 만들어진 양분을 뿌리에서 저장한다.

나무가 쓰러지지 않도록 땅에 깊게 혹은 넓게 뻗어 지탱, 지지하는 역할을 한다.

뿌리도 호흡을 통해 산소와 이산화탄소를 순환시키는 역할도 한다.

식물에는 중력을 감지하는 능력이 있어서 뿌리는 중력방향으로 자라려는 속성이 있고 줄기는 중력의 반대편으로 자라려는 속성이 있다.

뿌리도 호흡을 통해 산소와 이산화탄소를 순환시키는 역할도 한다.

광릉수목원에 가면 태풍 콘바스에 의해 쓰러진 나무를 생태 관찰 측면에서 그냥 두고 볼 수 있게 하고 나무가 측근일 경우 잘 쓰러진다고 설명한다.

여하간에 뿌리를 조정하는 것은 식물호르몬 인돌초산(IAA:indoleacetic acid)이라는 오옥신인데 이것이 세포내에 있는 전분립을 조절해 준다. 전분립이란? 식물에 있어서 탄수화물의 저장형태의 하나로, 다수의 글루코오스가 결합한 전분이 입자상태로 된 것을 말한다. 전분립은 뿌리, 지하 줄기, 종자 등에 저장되며, 그 입자의 형태는 식물에 따라 각기 다르다.

뿌리세포에 있는 전분립은 뿌리의 아랫부분에 압력을 가해서 중력방향으로 자라게 하고 줄기세포에 있는 것은 세포의 아랫부분에 압력을 가해 그 반대방향으로 자라게 한다.

 씨앗은 공간을 확보해서 토양을 뚫고 나아가 광합성 작용을 시작하고, 새싹은 전혀 다른 화학물질을 뿌리 부근 토양에 방출하기 시작한다. 유기화합물과  비 유기화합물을 방출 하는데, 과당, 글루코오스, 리보오스 같은 당분과 27가지의 서로 다른 아미노산과 그 화합물, 플라톤, 효소, 페놀산 등이 그것이다.이들은 휘발성 기체나 수용성 화합물질, 지질, 점액, 고무, 부질(나무의 진)처럼 다루기도 힘들고 확산도 잘 안되는 화합물질이다. 뿌리에서 나온 이 화합물의 혼합물은 식물의 꽃에서 화밀과 아주 유사하다뿌리에서 분비되는 모든 수용성 화합물에 대해서는 3 ~ 5개의 비수용성 화합물과 8 ~ 10개의 휘발성 화합물이 분비된다. 뿌리에 있는 수천 곳의 부위에서 수 백개의 화합물이 수천 가지의 방식으로 결합한다. 뿌리는 일정 공간 속에 묶여 있기는 하지만 식물의 뿌리는 극히 넓은 표면 영역을 확보한다. 한 예로, 호밀 한 그루는 1,300개 이상의 가는 뿌리를 갖고 있는데, 이들의 길이를  합하면 1100km나  된다. 믿어지지가 않는 일이다. 이 가는 뿌리들은 뿌리털로 덮여 있으며, 약 140 억 개나 되는 뿌리털 들의 길이를 합하면 1만 600km나 된다. 상상이되지 않는다.이 모든 뿌리의 표면에는 화학물질들이 각기 다른 위치에서 다른 양으로 분비되는데, 이 물질들은 식물이 살아가는 동안 부근의 생물군락을 조절한다. 하기야 흙1g속에 5000종의미생물과 1억마리의 미생물이 산다고 하니 그리 의심할 일도 아니다. 박테리아와 균류의 성장을 촉진시키고, 토양 내 미소식물들의 호흡작용을 활발하게 하며, 질소고정 박테리아  상장을 돕고, 뿌리속의 수와 질량, 그들의 헤모글로빈 양을 증가 시킨다. 그러나 그 작용은 결코 무작위적이지 않으며, 박테리아나 균류, 미소 식물들은 아무것에나 영향을 미치지도 않는다.인간의 위장 속과 표면에 사는 것처럼 몇몇 박테리아 종은 수백만 년 전부터 식물종과 공생관계를 유지해왔다. 때문에 새로 발아하는 식물은 자신이 사는 지역으로 적당한 박테리아를 불러들이기 위해 화합물질을 분비한다. 박테리아는 이 화학물질을 잘 감지하기 때문에 10억 분의 1 정도의 작은 양으로도 이 화학물질에 반응한다.인간의 피부와 위장 속에서처럼 박테리아들이 뿌리의 표면을 뒤덮고 뿌리 부근의 토양을 점령하기 시작하면, 다른 병원성 박테리아들은 발붙일 여지가 없어지고만다.식물이 이런 결합과 비율로 토양 속에 화합물을 배출하기 때문에, 식물박테리아 군락의 건강은 극대화 된다. 또 박테리아도 같은 식으로 반응한다.한 예로, 어떤 미생물들은 식물의 성장에 필요한 아연 같은 물질을 토양으로부터 공급해 준다. 그런가 하면 아조토박터 박테리아는 식물과 결합해서 식물의 성장을 증가 시키는 사이토키닌과 같은 식물 성장 조절제를 만들어 낸다.뿌리혹박테리아는 콩과식물들과 공생관계를 형성해서, 뿌리 위에 식물의  성장에 필요한 뿌리혹을 만들어 준다. 그리고 동물 박테리아와 인간의 공생에서 처람, 식물 박테리아들은 화합물을 분비해서 식물을 위협하는 병원성 박테리아에 대항한다.식물과 박테리아는 1억 4000만 년에서 7억 년 전부터 이런 식으로 상호작용을 해왔다. 그러므로 박테리아들이 안전하게 자리를 잡고  활동적으로 작용 할수록, 식물 역시 더욱 건강하게  자라난다. 광합성을 시작하는 식물도 뿌리 주변에 화합물을 분비해서, 자신과 공진화 관계에 있는 균류(균사)의 성장을 돕는다.이 화합물윽 특정한 균사 포자의 발아를 돕고, 그틀의 성장에 힘을 보태며, 부근에서 이미 자라고 있던 모든 공생관계의 균사들을 전부 새로 등장한 식물에게로 끌어 당긴다. 박테리아가 만들어 내는 신호물질과 마찬가지로, 이 화합물들은 10 억분의 1 희석 상태에서도 대단히 활발하게 작용한다.머리카락처람 작고 가는 실 모양으로 토양의 상층부 전역에 퍼져 자라는 균사는 어린 식물의 표면에 달라붙거나 뿌리를 뚫고 들어가 균근이라는 복잡한 공생관계를 형성하는데, 이런 관계는 식물의 일생동안 계속 된다.그러면 식물은 광합성을 통해 균사의 성장에 필요한 당분과 이차화합물을 만들어내고, 균사는 식물에게 필요한 물질들을 제공해주며, 식물의 면역기능을 촉진시키는 복합 다당류를 만들어내고, 균사망을 통해 근처 식물들간의 화학적 소통을 촉진시킨다. 또 식물과 공생관계에 있는 박테리아들처럼 균사도 화합물을 만들어내서, 식물에게 접근해 해를 입히려는 병원성 균류로부터 식물을 보호해 준다. 그 지역의 생태계 속에 존재하는 모든 식물을 연결하는균개는 지표면 바로 아래에서 수십 헥타르의 공간을 차지하기도 한다.이따금씩 이 균사들은 우리가 버섯이라 부르는 자실체를 만들어내 수십억개의 포자를 퍼뜨린다. 뿌리를 통해 흡수되거나 분비되는 것들은 모두 토양 부근의 토양층인 근계를 통과해야 한다. 때문에 그 근계에 사는 균충, 미소식물들 사이에는 아주 복잡한 관계가 형성된다.쌍방향의 아주 정교한 피드백 고리를 통해 정보가 전달되면, 식물은 이를 토대로 화학물질을 생산해낸다.식물들이 만들어내는, 가벼운 화합물들은 대부분 근계 속으로 분비된 뒤, 그곳에 사는 생물들에 의해 중합체 같은 보다 복잡하고 무거운 화합물로 변형된다.바로 이때부터 이들은 작용을 시작한다.이렇게  변형된 화합물은 대부분 토양 속에서 다른 식물이닌 토양 미생물 화합물들과 결합해서 부식 산을 만들어낸다. 부식산은 생태계 조절과 토양의 비옥도를 결정짓는 가장 중요한 요소의 하나이다. 그러므로 토양의 건강은 근계의 생물군락과, 광합성 중에 만들어 지는 식물의 이차화합물과 직접적으로 연관되어있다.이 근계의 생물 군락은 생물 군락을 떠받치고 있는 박테리아의 건강에도 중요한 역할을 한다. 정교한 복합체의 형태로 분비된 식물의 화합물이 박테리아의 건강을 유지시켜주고, 식물의 작용을 통해 근계를 태양과 연결시켜준다.

그럼 측근은 무엇이고 뿌리의 종류는 어떤 것들이 있는가? 

뿌리의 종류는

씨앗에서 싹 틀 때 씨앗 속에 있던 어린뿌리가 뻗어서 된 원뿌리(곧은 뿌리)

원뿌리에서 옆으로 가지를 쳐서 갈라져 나온 작은 뿌리인 곁뿌리(측근)

뿌리줄기의 수염처럼 많이 뻗어 나온 수염뿌리(수근)

영양분을 잘 흡수하지 못하고 버텨주기만 하는 역할을 하는 헛뿌리(가근)

잎, 줄기, 뿌리 등이 양분을 저장하기 위해 특별히 커져 뿌리부의 조직처럼 보이는 형태로 발달한 알뿌리(구근)백합, 그라디올러스, 아이리스, 작약

뿌리가 땅속에 있지 않고 공기 중에 빠져나온 공기뿌리가 있다.

이 공기뿌리는 덩굴처럼 표면에 몸을 붙이기 위함도 있고 빗물을 빨리 빨아들이는 역할을 한다. 공기뿌리를 세분하면 줄기에서 뿌리를 내어 다른 물체에 달라붙는 부착뿌리 담쟁이덩굴 다른 식물의 줄기나 가지에 뿌리를 내려 직접 양분을 빨아들이는 기생뿌리 겨울살이, 새삼 아래 쪽 줄기마디에서 뿌리가 나와 땅 속까지 뻗어 몸을 지탱하는 버팀뿌리 옥수수, 수수원줄기에서 뿌리를 내어 공기 중의 수분을 흡수하는 흡수뿌리가 있다.식물은 중재자로서 식물  화학물질의 종류와 양을 조절해 토양을 최적의 상태로 유지시킨다.그리고 이런 작용으로 인해 식물은 건강과 최대의 성장을 보장받는다.

식물의 크기가 작을수록 뿌리가 길지 않고, 식물의 크기가 클수록 뿌리가 길게 뻗어 있다. 또, 초본류와 같이 크기가 작은 식물은 손으로 쉽게 뽑히지만 나무와 같이 크기가 큰 식물은 손으로 뽑을 수가 없다. 이처럼 뿌리는 바람 등의 외부의 힘에 잘 견딜 수 있게 하는 역할을 한다. 이를 뿌리의 지지 작용이라고 한다.