식물은 사막에서 온대림, 그리고 바다 밑바닥에 이르기까지 전 세계 거의 모든 생태계에서 발견됩니다. 자연 선택의 결과로, 식물은 다양한 환경 문제에 대처하기 위해 놀라울 정도로 다양한 적응을 진화시켜 왔습니다. 식물이 직면한 주요 과제 중 하나는 적절한 수분을 유지하는 것입니다. 물은 광합성, 구조적 지원, 영양분 및 기타 중요한 분자의 수송에 의존하는 중요한 자원입니다. 식물이 수분 균형을 조절할 수 있는 한 가지 방법은 증산(transpiration)으로 알려진 과정을 조절하는 것인데, 이는 본질적으로 식물의 공중 부분에서 물을 증발시키는 것입니다. 이러한 수분 손실은 주로 기공(stomata)이라고 하는 잎의 기공에서 발생합니다. 하지만 물은 어떻게 여기까지 오는 걸까요?
이 질문에 답하기 위해 지하를 좀 더 자세히 살펴 보겠습니다. 여기서 물은 삼투압에 의해 식물 뿌리로 들어간 다음 물관부라고 하는 혈관 조직을 통해 잎까지 이동합니다. 이 물의 수로는 증산 흐름으로 알려져 있습니다. 물 분자는 서로 그리고 물관부 벽에 달라붙기 때문에 기공에서 증발할 때 증산 흐름의 아래쪽에 있는 물이 위쪽으로 당겨져 그 자리를 차지하게 되어 뿌리에서 위쪽으로 흐르게 됩니다. 이제 장(요)루에 대해 자세히 살펴보겠습니다. 각 기공 세포는 두 개의 보호 세포로 둘러싸여 있으며, 이 세포는 기공을 열기 위해 확장되고 기공을 닫기 위해 수축할 수 있습니다. 식물은 기공을 열어 광합성을 위해 이산화탄소를 흡수하고 산소 가스를 방출합니다. 증산으로 인한 수분 손실은 이 과정에서 피할 수 없는 부작용입니다.
이러한 절충안은 건조한 환경에 사는 식물에 특히 어려운 과제가 되기 때문에 가능한 한 수분 손실을 줄이기 위한 전략을 발전시켰습니다. 이를 수행할 수 있는 한 가지 방법은 작은 표면적을 가진 잎을 자라게 하여 증산이 발생할 수 있는 작은 영역을 제공하는 것입니다. 이것이 크레오소트와 같은 사막 식물의 잎이 상대적으로 작은 이유입니다. 그러나 한 걸음 더 나아가 건조한 환경에서 자란 식물은 잎의 단위 면적당 기공이 적어 증산을 통한 수분 손실을 최소화할 수 있습니다.
대조적으로, 열대 우림과 같이 물이 풍부한 환경에 서식하는 식물은 증산을 통해 많은 물을 잃을 수 있습니다. 예를 들어, 이 토란과 같은 식물은 종종 광합성을 촉진하기 위해 빛을 가로채는 능력을 증가시키는 표면적이 큰 잎을 발달시킵니다. 이 식물은 또한 건조한 서식지의 식물에 비해 기공의 밀도가 높아 높은 광합성 속도를 유지하고 큰 잎과 줄기를 지탱할 수 있습니다.
이 실험실에서는 증산률을 측정하고 다양한 식물 종에서 잎기공의 빈도를 조사하여 다양한 서식지의 식물이 증산 조절 문제를 어떻게 해결하는지 밝힙니다.
모든 살아있는 유기체는 스스로를 유지하기 위해 일련의 기본 기능을 수행해야 합니다. 이러한 과정 중 하나는 유기체 전체에 걸쳐 물질을 운반하는 것입니다. 따라서 유기체는 환경과 물질을 교환해야 하며, 이는 단백질과 기타 물질을 서로 운반하는 세포의 작은 규모 또는…