식물의 일생 · PlantLab

강낭콩 한 포기

이것은 뿌리 상자에 심은 강낭콩입니다. 뿌리 상자 앞면은 유리여서 뿌리가 유리를 따라 자라므로 땅 위와 땅속을 모두 볼 수 있습니다.

꽃이 피는 식물에는 여섯 가지 기관이 있습니다. 뿌리·줄기·잎은 물과 무기 양분을 흡수하고 물질을 운반하며 유기물을 만드는 영양 기관이고, 꽃·열매·씨는 자손을 남기는 생식 기관입니다.

오른쪽의 기관 이름을 누르면 카메라가 다가갑니다. '생장 시기'를 바꿔 같은 강낭콩의 시기별 모습을 살펴보세요.

씨가 싹 트는 조건

네 개의 페트리 접시에 거름종이를 깔고 씨를 12개씩 놓습니다. 1번은 물을 넣지 않고(건조), 2번은 축축할 만큼 물을 넣고, 3번은 씨가 잠길 만큼 물을 넣고(공기 부족), 4번은 축축하게 해서 냉장고에 넣습니다(저온).

2번이 대조군이고, 나머지 셋은 각각 조건을 하나만 바꿨습니다. 이것이 변인 통제입니다.

씨가 싹 트려면 알맞은 물, 알맞은 온도, 충분한 공기가 필요하고, 씨 자체에 살아 있는 온전한 배와 배가 자랄 양분이 있어야 합니다. 시간 막대를 재생해 어떤 씨가 먼저 물을 흡수해 부풀고 어린뿌리를 내는지 보세요.

새싹의 출현과 황화

강낭콩 씨가 싹 틀 때 어린뿌리가 가장 먼저 씨껍질을 뚫고 아래로 자라 원뿌리가 됩니다. 이어서 배축이 길어지며 '갈고리' 모양으로 휘어 흙을 밀어 올리고, 두 장의 떡잎을 땅 위로 끌어올립니다. 갈고리 덕분에 연한 생장점이 뒤에 숨어 흙 알갱이에 긁히지 않습니다.

왼쪽 뿌리 상자는 빛을 받고, 오른쪽은 어둠 상자를 씌웠습니다. 빛을 받은 새싹은 곧 갈고리가 펴지고 떡잎이 벌어져 초록색이 됩니다. 어둠 상자 속 새싹은 줄기가 가늘고 길며 노랗고, 갈고리가 계속 펴지지 않습니다. 이것을 황화라고 합니다. 엽록소가 만들어지려면 빛이 필요합니다.

떡잎에 저장된 양분을 다 쓰면 어둠 속 새싹은 쓰러져 죽습니다. 씨를 아주 깊이 심어 보세요.

뿌리의 생장과 굴지성

뿌리 끝은 끝에서부터 차례로 뿌리골무(모자처럼 보호), 생장점(작은 세포가 계속 분열), 신장 부위(세포가 빠르게 길어져 뿌리가 가장 빨리 자라는 곳), 성숙 부위(표피 세포가 바깥으로 돌출해 많은 뿌리털을 만들며 물과 무기 양분을 주로 흡수)로 이루어져 있습니다.

뿌리는 생장점 세포가 분열해 수를 늘리고, 신장 부위 세포가 길어져 커지면서 자랍니다.

정한 날이 되면 뿌리 상자가 일정한 각도로 돌아갑니다. 몇 시간 뒤 뿌리 끝은 다시 아래로 휩니다. 이것이 뿌리의 굴지성입니다. 휘는 곳은 뿌리 끝 바로 뒤의 자라고 있는 부분뿐이고, 오래된 부분의 모양은 변하지 않습니다.

빛의 세기와 광합성

해가 지면 온실에는 보광등 하나만 켜져 있습니다. 그 아래 비커에는 물속에 잠겨 사는 검정말이 있습니다. 광합성으로 나온 산소가 잘린 줄기에서 거품으로 올라오니, 1분 동안의 거품 수를 세면 광합성 속도를 비교할 수 있습니다.

전등을 가까이 하면 빛이 세져 거품이 점점 많아지지만, 어느 세기를 넘으면 더 늘지 않습니다. 이때의 빛의 세기가 광포화점입니다. 전등이 너무 멀면 광합성으로 만드는 유기물이 호흡으로 쓰는 양보다 적어 순광합성 속도가 음수가 됩니다. 둘이 정확히 같아지는 빛의 세기가 광보상점입니다.

CO₂ 농도를 높이거나 온도를 바꿔 보세요. 원료(CO₂, 물), 조건(빛), 효소의 활성(온도)이 모두 광합성 속도에 영향을 줍니다.

초록 잎은 빛을 받아 녹말을 만든다

아래의 단계를 하나씩 진행하세요.

어둠 처리: 식물을 하루 밤낮 어두운 곳에 두어 잎에 원래 있던 녹말을 옮겨 다 쓰게 합니다. 빛 가리기: 잎 한 장의 일부를 검은 종이로 앞뒤 양쪽에서 가려 대조를 만듭니다. 몇 시간 빛을 쬔 뒤 그 잎을 땁니다. 탈색: 알코올이 든 작은 비커에 넣고 물중탕으로 데우면 엽록소가 알코올에 녹아 나와 잎이 누르스름한 흰색이 됩니다(알코올은 불이 붙기 쉬우므로 직접 가열하면 안 됩니다). 물로 헹군 뒤 아이오딘 용액을 떨어뜨립니다.

결과: 빛을 받은 부분은 청람색이 되고, 가린 부분은 변하지 않습니다. 녹말은 광합성의 산물이며, 빛은 광합성에 꼭 필요한 조건입니다.

증산 작용

강낭콩 두 포기에 투명한 비닐봉지를 씌우고 봉지 입구를 줄기 밑동에 묶었습니다. 왼쪽은 잎을 남기고, 오른쪽은 잎을 모두 땄습니다. 몇 시간 뒤 왼쪽 봉지 안쪽은 물방울로 가득하지만 오른쪽은 거의 없습니다. 물은 주로 잎에서 빠져나갑니다.

물은 수증기 상태로 잎 표피의 기공을 통해 공기 중으로 나갑니다. 이것이 증산 작용입니다. 기공은 한 쌍의 공변세포로 둘러싸여 있으며, 낮에 열리고 밤에 닫히고, 물이 부족할 때도 닫힙니다.

기온이 높을수록, 공기가 건조할수록, 바람이 불수록, 빛이 강할수록 증산이 빨라집니다. 물 주기를 멈추면 흙이 말라 잎이 시들고, 다시 물을 주면 곧 일어섭니다. 증산 작용은 물과 무기 양분을 몸 위쪽으로 끌어올리고, 잎의 온도도 낮춥니다.

굴광성과 옥신

옥수수 자엽초 다섯 개에 한쪽에서 빛을 비춥니다. ① 그대로: 빛 쪽으로 굽음. ② 끝을 자름: 자라지도 굽지도 않음. ③ 끝에 빛이 통하지 않는 알루미늄박 모자: 곧게 자람. ④ 끝 아래에 알루미늄박 통: 여전히 빛 쪽으로 굽음. 빛을 느끼는 곳은 끝이고, 굽는 곳은 그 아래 부분입니다(다윈).

⑤ 끝을 자르고, 끝을 올려 두었던 한천 조각을 자른 면 한쪽에 올리면 빛이 없어도 반대쪽으로 굽습니다. 끝에서 만들어진 어떤 물질이 아래로 이동해 생장을 촉진한다는 뜻이며, 나중에 옥신임이 밝혀졌습니다(웬트).

한쪽에서 오는 빛 때문에 옥신이 그늘진 쪽에 많이 모이고, 그쪽이 더 빨리 자라서 빛 쪽으로 굽습니다.

꽃 피고 열매 맺기

강낭콩 꽃은 나비 모양 꽃입니다. 위에 큰 기꽃잎, 양옆에 두 장의 날개꽃잎, 아래 두 장이 합쳐 말린 용골꽃잎이 수술과 암술을 감싸고 있습니다. 꽃이 다 피기 전에 꽃가루가 자기 암술머리에 묻습니다. 강낭콩은 제꽃가루받이를 하는 식물입니다.

수정이 되면 꽃잎이 떨어지고, 씨방은 열매(꼬투리)가, 씨방 속 밑씨는 씨가, 수정란은 배가 됩니다. 꼬투리는 먼저 길어지고, 이어 씨가 차면서 마디마디 부풀며, 마지막에 노랗게 말라 익습니다.

낮 기온이 너무 높으면(32 °C 이상) 꽃가루의 활력이 떨어져 꽃이 많이 떨어지고 꼬투리가 적게 달립니다.

자유 재배

씨 한 알에서 시작해 나만의 강낭콩을 길러 보세요. 모든 조건이 모습을 바꿉니다. 빛이 약하면 줄기가 가늘고 길어지며 잎이 노래지고, 추우면 느리게 자라고 너무 더우면 꽃이 떨어집니다. 물 주는 간격이 너무 길면 시들고, CO₂가 많으면 광합성이 빨라지며, 질소가 부족하면 잎이 노랗고 포기가 작아지고, 한쪽 빛을 받으면 빛 쪽으로 굽습니다.

오른쪽 그래프는 키, 잎 면적, 건조 중량을 기록합니다. 조건을 바꾸면 전체 생장이 새 조건으로 다시 계산됩니다.