뿌리 도감 -1장 뿌리란 무엇인가?

식물에게 '뿌리'란 어떤 존재일까? 수수께끼 같은 뿌리의 생태와 그 생장의 구조에 대해 소개하겠습니다. 여러분 집 근처에 살고 있는 나무나 식물의 뿌리에도 주목해 주세요.

 

 

 

식물의 진화와 뿌리의 관계

식물은 인간이 생기지 않은 수억 년 전부터 존재하며, 그 시대나 환경에 적응하려고 몸을 진화시키며 생존해 왔습니다. 뿌리는 식물에게 처음부터 갖추어져 있던 것이 아니라, 식물이 상육을 시작함에 따라 생긴 기관입니다. 

식물의 선조인 남조류나 해조 등은 바다 속에서 살고 있었습니다. 지금으로부터 약 5억 년 전에 식물은 육지에 서식역을 확장합니다. 최초는 잎이나 줄기의 구별이 없는 이끼식물이 상륙에 성공하고, 그 뒤 뿌리와 줄기, 잎을 가진 관다발 식물이 탄생했습니다. 이윽고 뿌리에ㅐ서 효율적으로 양분과 수분을 흡수하고, 잎에서 광합성을 행할 수 있는 양치식물, 종자로 증식하는 종자식물도 탄생합니다. 종자식물은 겉씨식물, 속씨식물로 진화하고, 지금으로부터 1억 4000만 년 전 무렵에는 쌍떡잎식물이 나타났습니다. 그 무리로부터 외떡잎식물이 탄생했다고 생각합니다. 현재도 이끼식물, 양치식물, 겉씨식물, 쌍떡잎식물, 외떡잎식물이 지구에서 번영하며 대기나 물 등의 환경 유지, 인간이나 동물에게 먹을거리를 제공하고 있습니다.

 

  

 

 

 

뿌리의 작용

나무나 풀의 뿌리는 흙 속에 숨어 있기에, 평소에는 별로 눈에 띄는 일은 없습니다. 사실 뿌리는 땅속에서 식물의 생장을 지탱함과 함께, 지구의 환경을 지키는 소중한 작용을 하고 있습니다. 

 

 

식물의 생장을 지탱하다

뿌리에는 (1)지상부를 지탱한다, (2)물이나 영양분을 흡수한다, (3)양분을 운반한다, (4)양분을 저장한다 등의 역할이 있습니다. 

 

(1)지상부를 지탱한다

식물은 한번 뿌리를 내리면 그 장소에서 움직일 수 없습니다. 지상부는 더위나 추위, 비바람 등과 같은 자연환경의 영향을 강하게 받기 때문에, 뿌리는 흙 속에서 사방팔방으로 뻗어 단단히 흙을 붙들어 지상부가 쓰러지지 않도록 지탱합니다. 수목에서 뿌리 뻗음의 세기는 줄기의 체적에 거의 비례한다고 합니다. 

 

(2)물이나 영양분을 흡수한다 / (3)양분을 운반한다

뿌리에는 먼저 뻗은 묵은 뿌리와 그 뒤에 뻗은 새로운 뿌리가 있습니다. 주로 새롭고 가느다란 뿌리가 흙 속에 있는 물이나 양분을 흡수해 뿌리 관다발의 물관을 통해 줄기나 잎으로 운반합니다. 뿌리로부터 잎으로 운반된 수분과 양분은 지상부의 생장이나 광합성 등에 사용됩니다. 광합성으로 만들어진 당류는 잎으로부터 줄기와 뿌리의 체관을 통해 뿌리 끝까지 보내집니다.  

시베리아 잎갈나무의 뿌리

 

(4)양분을 저장한다

우리는 평소 당근, 무, 고구마 같이 양분을 저장해 비대해진 뿌리를 뿌리채소류로 먹고 있습니다. 보통의 뿌리에도 흙에서 흡수한 양분의 일부를 모으는 경우가 있습니다. 낙엽수의 뿌리는 낙엽진 잎의 양분을 뿌리에 회수하고 겨울철 뿌리에 저장해 봄에 새싹의 생장에 대비합니다. 

 

 

 

잎·줄기·뿌리의 관계성

식물을 구성하는 잎, 줄기, 뿌리는 각각 다른 역할을 가지고 있습니다. 잎은 태양빛의 에너지를 받아 물과 공기 중의 이산화탄소를 재료로 산소와 당을 만듭니다. 이 작용을 광합성이라 부르고, 여기에서 만들어진 당은 줄기를 통해 뿌리로 운반되어 뿌리의 생장과 양분의 흡수를 돕습니다. 

한편, 뿌리에서 흡수된 물이나 양분은 줄기를 통해 잎으로 운반됩니다. 잎은 기공이라는 작은 구멍으로 수증기를 내보내고, 내보낸 만큼 뿌리로부터 물과 양분을 끌어올립니다. 줄기는 잎과 뿌리를 연결하고 영양을 몸 전체로 운반하는 역할을 담당합니다. 식물의 생명 유지와 생장에는 지상부에 있는 잎과 줄기, 그리고 지하부의 뿌리가 서로 협력해야 하는 겁니다. 

 

 

 

 

동물과 미생물의 생활을 지키는 뿌리의 작용

뿌리의 작용은 식물의 생장 이외에도 지구나 우리 인간을 포함한 동물의 생활에 큰 영향을 주고 있습니다. 

 

-산소를 만드는 지원: 우리 인간이나 동물은 산소가 없으면 살 수 없습니다. 아무리 호흡하더라도 산소가 없어지지 않는 것은 식물이 광합성에 의해 산소를 만들어 내고 있기 때문입니다. 

-토양을 지킨다: 뿌리가 땅속에 뻗어 있으면 뿌리가 흙을 단단히 붙잡아, 산산태나 홍수 등의 자연재해를 최저한으로 억제할 수 있습니다. 

-식재료를 만든다: 인간이나 동물은 식물과 달리 스스로 영양소를 만들 수 없기에, 식물이나 동물을 먹습니다. 뿌리는 흙으로부터 수분이나 영양을 흡수하고 식재료가 되는 잎, 과실이나 씨앗을 생장시킵니다. 

-미생물을 키운다: 흙 속에 있는 미생물은 똥이나 낙엽 등의 쓰레기를 분해해 줍니다. 뿌리로부터 분비되는 유기물이나 죽은 뿌리는 미생물의 먹이가 됩니다. 

 

 

 

 

 

뿌리의 생장과 구조 1

뿌리는 계속 자라는 것이 아닙니다. 새롭게 나오는 뿌리도 있고, 서서히 생장이 멈추 쇠퇴해 가는 뿌리도 있습니다. 그럼 뿌리는 어떤 부분이 물과 영양을 흡수하고, 어떻게 생장해 가는 걸까요? 뿌리가 흡수한 물이나 영양소는 어떻게 운반되는 걸까요? 

 

 

뿌리는 어떻게 생장하나?

흙 속에 씨앗을 심으면 뿌리가 나오고, 토양의 아래쪽으로 점점 뻗어 갑니다. 사실, 뿌리는 전체가 신장하는 것이 아니라 끝 쪽만 자랍니다. 

뿌리는 몸 속에 있는 세포를 분열시킴에 따라 점점 생장해 갑니다. 분열된 세포는 개수가 늘어남과 함께, 하나하나가 커지기에 세로 쪽을 향해 점점 뻗어 갈 수 있습니다. 이걸 세포분열이라 하고, 뿌리 끝에는 이외의 부분보다도 세포분열이 활발히 행해지고 있습니다. 

 

분열해서 점점 세로로 커져 가요!

 

 

 

뿌리의 구조를 살펴보자 (1)

뿌리는 양분이나 수분을 흡수하는 부분, 세포분열을 해서 세로로 신장하는 부분, 뿌리의 끝을 지키는 부분처럼 각각 다른 역할을 가지고 있습니다. 뿌리가 세포분열해서 잘 신장하는 부분은 '생장점'이라 부릅니다. 이 '생장점'을 포함한 뿌리의 끝은 매우 섬세해서 상처가 나면 생장할 수 없게 되어 버립니다. 그런 생장점을 지키는 것이 '뿌리골무(根冠)'라고 부르는 부분으로, 생장점이 상처나지 않도록 덮어서 보호하는 역할을 담당합니다. 뿌리 끝의 조금 위에는 뿌리털이라 부르는 가느다란 털 같은 것이 자라 있습니다. 여기로부터 흙 속에 있는 물이나 영양을 거두어들입니다. 중심 부분에 모인 물은 물관을 통해 잎으로 보내집니다. 

 

 

 

뿌리의 구조를 살펴보자 (2)

뿌리를 가로로 자르면, 바깥쪽부터 껍질(表皮), 껍질켜(皮層), 중심 기둥(中央柱)이 있습니다. 껍질은 흙과 접하고 있으며, 뿌리털과 껍질로부터 물과 물에 녹은 양분을 거두어들이는 동시에, 물질의 출입 조절을 행하고 있습니다.

껍질켜는 껍질을 통과한 물이나 양분을 흡수함과 동시에, 여분으로 흡수한 양분이나 당, 전분을 잠시 저장하는 역할을 담당합니다. 거기에다가 안쪽에는 속껍질(內皮)이 있어, 뿌리의 중심에 있는 중심 기둥을 에워싸고 있습니다. 중심 기둥에는 흡수한 수분이나 영양분을 줄기나 잎에 운반하는 물관과 잎에서 뿌리로 당을 운반하는 체관이 있습니다. 

물관......뿌리에서 흡수한 물과 양분이 통하는 관

체관......잎에서 만들어진 양분이 통하는 관

 

 

 

어떻게 물과 영양을 흡수할까?

뿌리를 가로로 잘라서 보면, 뿌리털에서 흡수된 수분이나 영양분의 흐름을 잘 알 수 있습니다. 뿌리털에서 거두어들인 물과 양분은 껍질켜 세포벽이나 세포의 간극을 통해 중심 기둥을 향함과 함께, 세포 안에 거들어들여서 세포에서 세포로 이동합니다. 중심 기둥에 모인 물이나 양분은 잎에서 물이 증발할 때의 끌어 당기는 힘과 뿌리에서 밀어 올리는 힘으로 물관을 통해 지상부로 운반됩니다. 물이나 양분은 빨대로 빨아들이듯이 그대로 빨아들이는 것이 아니라, 껍질이나 껍질켜의 세포에 들어갈 때 필요한 영양분과 필요없는 것을 분별합니다. 중심 기둥의 바깥쪽에는 물을 통과시키지 않는 속껍질이란 층이 있어, 물이나 영양분이 속껍질을 통과하려면 일단 세포 안을 통해야 합니다. 중심 기둥 안에는 크고 작은 여러 파이프 같은 물관이 있고, 주변에는 리그닌이란 단단한 물질이 감싸서 물이 통하는 길이란 물관이 뭉개지지 않도록 지키고 있습니다.

 

 

 

 

 

뿌리의 생장과 구조 2

'뿌리골무'와 '뿌리털'은 매우 작지만, 뿌리나 식물 전체의 생장에 크게 도움을 주고 있습니다. 어떤 작용으로 뿌리나 식물의 생장을 돕고 있을까요?

 

 

뿌리골무의 작용

뿌리골무의 큰 역할은 매우 섬세한 뿌리의 끝부분을 지키는 겁니다. 뿌리의 끝부분은 뿌리골무에서 나오는 점액으로 감싸이고, 이 점액을 내보냄에 따라 끝을 보호함과 함께 뿌리가 쉽게 신장하게 합니다. 점액 안에는 벗어져 떨어진 세포나 부수어진 세포의 내용물이 떠 있습니다. 이건 뿌리가 흙 속을 나아갈 때 흙과 닿아서 세포가 벗어져 떨어진 것입니다. 이 세포는 4일 정도면 다시 생겨 흙과 뿌리의 마찰을 줄이는 역할을 담당합니다. 벗어져 떨어진 세포는 토양생물들의 영양이 됩니다. 뿌리골무의 작용은 그것만이 아닙니다. 뿌리골무의 세포 안에는 중력을 느끼는 센서가 있어, 이 센서가 있는 덕분에 뿌리는 아래로 뻗어 갈 수 있습니다. 

 

 

 

 

뿌리털의 작용

뿌리의 표면에 빗 같이 밀생하는 뿌리털은 흙에 닿는 표면적을 넓힘에 따라 물이나 영양을 효율적으로 흡수하게 도움을 주고 있습니다. 뿌리털은 굵기가 겨우 0.01㎜ 정도이며 가늘지만, 뿌리 표면적의 70~90%를 차지하고 있습니다. 뿌리 끝이나 뿌리의 오래된 부분에는 생기지 않고, 뿌리 끝에서 조금 떨어진 부분에 밀생하며 토양 입자에 밀착되어 뿌리를 고정하는 역할도 담당합니다.

뿌리털은 며칠부터 몇 주일 정도에 소실되지만, 새로운 뿌리털이 형성되기 때문에 일정 양이 유지되어 있습니다. 어린 뿌리에는 뿌리털이 없는 경우도 있는데, 그 부분에서도 수분이나 영양분은 흡수됩니다.

 

 

 

왜 나무의 뿌리는 굵은가?

나무의 뿌리에는 10cm를 넘는 굴은 뿌리가 있습니다. 이건 큰 지상부를 지탱하기 위해서 가느다란 뿌리가 비대화된 것입니다. 양수분 흡수의 작용은 없지만, 크고 무거운 나무를 강력하게 지탱하는 작용이 있습니다. 새롭고 흰 뿌리는 양수분의 흡수를 하고, 오래되고 굵은 뿌리는 수형을 지탱한다는 각각의 역할이 있기 때문에, 나무의 생장에는 모두 필요불가결한 존재입니다. 

 

 

 

살펴보자! ~뿌리의 생장점을 살펴보자~

 

①씨앗에 물을 준다

뿌리는 씨앗에서 어떻게 뻗는 걸까? 콩 씨앗을 반으로 잘라 보면, 안에는 뿌리의 아기가 있습니다. 이건 어린뿌리라 부르는 부분입니다. 씨앗이 물을 빨아들이면 어린뿌리가 뻗어 원뿌리가 됩니다. 며칠 지나면 원뿌리에서 새로운 뿌리(곁뿌리)가 나옵니다. 

 

②뿌리에 표시를 한다

뿌리에 표시를 하고, 어느 부분을 뻗는지를 조사하지요. 뿌리 끝에 가느다란 펜으로 1㎜ 간격으로 선을 긋습니다. 다음날에 뿌리를 살펴보면, 뿌리 끝에 가까운 부분만 자라 있습니다. 끝부분보다 위는 생장하지 않은 걸 알 수 있습니다. 

 

③뿌리의 끝을 자른다

원뿌리의 끝부분을 자르면 어떻게 될까요? 다음날에 뿌리를 살펴보면, 생장점이 사라졌기 때문에 전혀 뻗지 않았습니다. 

이 실험으로부터 뿌리의 끝부분에는 생장점이 있고, 뿌리의 생장에 중요한 작용을 하고 있다는 것을 알 수 있습니다. 

 

 

 

 

뿌리의 형태와 토양

식물의 지하부 전체를 '뿌리계'라고 합니다. 일반적으로 어떤 뿌리계를 만드는지는 수종에 따라 유전적으로 결정되어 있는데, 뿌리의 생장이나 뿌리계의 형성은 토양이나 생육 환경에 따라 크게 좌우됩니다. 또한 흙의 종류나 성질, 상태도 뿌리의 생장에 크게 관여하고 있습니다. 

 

 

뿌리의 형태

뿌리의 분포는 수종에 따라 다르며, 각각이 지닌 특징에 따라 크게 다음과 같이 분류됩니다. 

 

수직 분포

                               삼나무                                                               백일홍                                                         미국 산딸나무    

 

왼쪽의 심근형이라 부르는 뿌리계는 토양 깊은 곳까지 뿌리가 도달합니다. 오른쪽의 천근형은 뿌리계의 대부분이 얕은 표층 토양에 있고, 중간형은 심근형과 천근형의 중간을 가리킵니다. 심근형 수종은 통기 불량이나 영양이 적은 속흙, 건조지 등에 많고, 천근형 수종은 수분이 풍부한 곳에 많이 분포해 있습니다. 

 

 

수평 분포

                                계수나무                                                           삼나무                                                          소나무

 

왼쪽의 집중형은 뿌리계의 분포가 그루의 주변에 집중되어 넓지 않습니다. 오른쪽의 분산형은 뿌리계 분포가 그루 부근에 집중되지 않고 그루에서 멀리까지 퍼져 나아가는 것을 가리킵니다. 또한 집중형과 분산형 사이에 중간형이 있습니다.

 

 

 

뿌리와 흙

흙은 바위나 화산재 등이 근원이 됩니다. 바위가 강을 내려갈 때 부수어지거나, 기후나 뿌리의 영향 등 여러 가지 요인으로 쪼개져 가며 오랜 세월에 걸쳐 돌이나 모래, 나아가 자잘한 실트나 점토로 변화합니다. 흙에는 식물이나 미생물의 작용으로 부식 등의 유기물이 축적됩니다. 이들이 들러붙어서 알갱이가 된 것이 흙입니다. 흙은 고체와 물, 공기를 포함하고 있으며, 그 비율이 흙의 보수성, 통기성, 흙의 경도에 관계되어 뿌리의 생장에 영향을 줍니다.

흙의 산성도(pH)는 뿌리의 생장이나 양분이 녹시 쉬움이나 흡수에 영향을 줍니다. 일반적으로 약간 산성에서 중성(pH 6~7)을 좋아하는 식물이 많은데, 차나 철쭉, 수국 같이 산성을 좋아하는 것, 해송이나 보리 같이 알칼리성에서도 자라는 식물 등 다양한 종류가 있습니다.

 

 

 

흙의 층과 뿌리의 생장

지면을 파 내려가면 흙이 여러 개 겹쳐진 층이 되어 있는 것을 알 수 있습니다. 가장 위(O층)에는 낙엽 등이 쌓인 층이 있고, 비가 내리거나 해도 아래의 흙이 쓸려가지 않도록 고정하는 작용이 있습니다. 

그 아래에는 부드럽고 검은 A층이 있어, 유기물 등의 영양분이나 미생물 등이 많고 식물의 뿌리도 많이 분포합니다. 

그 아래에는 조금 단단하고 갈색인 B층이 있습니다. B층에도 뿌리가 침입하여 아래층 흙의 양수분을 흡수합니다.

더욱 아래에는 아직 흙이 되기 전의 풍화된 모재가 존재하는 C층이 있습니다. 나무의 뿌리는 여기까지 뻗어 있기도 합니다.  

 

 

 

 

흙의 경도와 뿌리의 관계

흙의 경도는 뿌리의 생장에 큰 영향을 줍니다. 너무 부드러우면 뿌리가 지상부를 지탱하지 못하고 쓰러져 버리는데, 너무 단단해도 뿌리가 들어가기 어려워집니다. 흙의 경도와 뿌리 생장의 관계를 정리하면 아래의 표와 같습니다. 

경도계의 수치(mm)	흙에 엄지손가락을 찔렀을 때	뿌리의 생장과 건조
10 이하	엄지가 자유롭게 들어감	가뭄의 우려가 있다
10~15	힘을 주면 엄지의 관절까지 들어감	딱 알맞은 단단함
15~22	강하게 힘을 가하면 반절 정도까지 들어감	약간 단단하지만 뿌리는 뻗는다
22~24	힘을 가해도 들어가지 않음	뿌리는 조금 들어가지만 뻗음이 나쁘다
24 이상	힘을 가해도 들어가지 않음	뿌리가 들어가지 않고, 습해의 우려가 있다

 

 

 

 

 

뿌리의 퍼짐

 

뿌리의 주변 세계

나무나 풀의 뿌리 주변 흙에는 두더지나 지렁이, 선충 등의 동물, 흰개미나 공벌레 등의 곤충, 세균, 곰팡이, 균근균 등의 미생물이 흙의 틈에 살고 있습니다. 특히, 뿌리 주변의 흙에는 많은 미생물이 있어 서로 영향을 주고받습니다. 이러한 토양 환경을 뿌리 권역(根圏)이라 합니다.

뿌리 주변의 생물은 마른 잎이나 낙엽, 죽은 뿌리 등을 먹이로 삼아 살아가거나, 더 작은 생물을 먹거나 하며 살아가는 것도 있습니다. 이들 생물은 식물의 뿌리로부터 영양만 받는 것이 아니라, 생물의 똥이나 사체가 미생물에 의해 분해되어 식물의 영양이 되고 있습니다. 예를 들면, 낙엽을 먹는 공벌레의 똥이나 사체는 곰팡이나 미생물에 의해 분해되어 최종적으로 흙 속의 뿌리에 영양으로 흡수됩니다.

이처럼 토양의 주변에는 먹이 연쇄가 일어나 생물과 식물 사이에 생명의 순환이 일어나고 있습니다. 사실 뿌리 주변은 매우 번잡합니다. 그러나 때때로 식물에 기생하거나, 병을 일으키거나 하는 귀찮은 생물도 있습니다.  

 

 

 

 

 

 

뿌리와 균의 공생

 

식물의 뿌리는 다양한 미생물과 공생하고 있습니다. 많은 식물은 '균근균'이 뿌리에 정착하거나 몸 안에 침입해 있으며, 콩 등은 '뿌리혹박테리아'와 공생하고 있습니다. 균이라고 하면 세균이나 병원균을 떠올릴지도 모르지만, 이들 균은 뿌리와 서로 협력하며 생활하고 있습니다.

 

 

균근균이란 무엇인가?

곰팡이의 무리인 균근균과 식물은 식물이 땅에 생육을 시작한 약 4억 년 전에 공생을 시작했습니다. 공생하는 식물의 뿌리가 가까이 있으면, 흙 속에 있는 포자가 발아해 균사를 뻗습니다. 뿌리에 도착한 균사는 뿌리의 바깥쪽에 휘감기거나(외생 균근) 뿌리 속에까지 들어가거나(내생 균근) 하고, 균사에서 흡수한 인이나 물을 뿌리에 줍니다. 또한 식물로부터는 광합성으로 만들어진 유기물을 균근균에 보내어 서로 수분과 영양소를 교환합니다. 이윽고 균사에 새로운 포자가 생겨 균근균이 늘어날 수 있습니다.  

 

 

 

 

외생 균근균과 내생 균근균이란 무언가?

균근균은 크게 소나무 류가 형성하는 유형인 '외생 균근균'과 삼나무와 편백나무나 대부분의 초본 식물이 형성하는 유형인 '내생 균근균'으로 분류됩니다. 여기에서는 '외생 균근균'과 '내생 균근균'의 차이에 대해 설명하겠습니다.

 

외생 균근균: 외생 균근균은 균사를 뿌리의 세포벽 바깥쪽에 꼬투리 모양으로 휘감아 양분의 주고받음을 합니다. 외생 균근균은 수목에서 많이 보이고, 버섯을 형성합니다.

내생 균근균: 내생 균근균은 균사를 뿌리의 세포벽 안쪽으로 침입시킵니다. 세포벽에 균사가 갈라진 나뭇가지 모양의 몸을 만들어 양분의 주고받음을 합니다. 식물종의 80%와 널리 공생하고 있는 균근균입니다.

 

 

 

균근균과 버섯을 만들다

우리가 평소 먹고 있는 버섯은 채소도 식물도 아닙니다. 균류에 속하는 생물로, 사실은 곰팡이의 무리입니다. 버섯은 '균사'가 모여서 덩어리 모양이 된 것입니다. 표고버섯을 세로로 쪼개서 보면, 긴 균사가 늘어서 있는 것을 알 수 있습니다. 

버섯의 균사를 확대한 사진

 

 

버섯은 크게 '부생균'과 '균근균'이라는 2종류로 분류되며, 각각 영양을 취하는 법이 다릅니다. 송이버섯이나 만가닥버섯, 트뤼프는 균근균으로 이루어진 버섯입니다. 균근균은 살아있는 것과 공생하는 균으로, 균사를 광범위하게 둘러쳐 균근을 만듭니다. 한편, 부생균으로 이루어진 버섯은 쓰러진 나무나 낙엽, 베어낸 그루터기에서 생깁니다. 

 

 

 

뿌리혹박테리아란 무언가?

대두 등의 콩과식물은 토양 속에 살고 있는 뿌리혹박테리아라는 세균과 공생합니다. 이름 그대로 뿌리에 기생하며 둥근 알 모양의 혹을 만듭니다. 뿌리혹박테리아 공생은 5000만 년 전에 균근균과의 공생 구조를 일부 사용하며 시작되었습니다. 뿌리혹박테리아는 숙주 식물이 내놓는 플라보노이드라고 부르는 물질을 감지하면 뿌리혹 형성 인자를 만들어 뿌리로 돌려보냅니다. 그 뒤, 뿌리혹박테리아가 뿌리털의 끝에 거두어져 뿌리로 들어갑니다. 감염 부위는 뿌리혹이 되어 공기 중의 질소 가스를 암모니아로 바꾸어 숙주 식물을 부양합니다. 

 

 

 

 

 

뿌리의 종류

식물의 크기나 형태는 다양하지만, 사실 뿌리의 형태는 지상부만큼 크게 변하지 않습니다. 그건 지상부와 비교해 땅속은 그렇게까지 큰 환경 변화가 일어나지 않기 때문이라 이야기됩니다. 그러나 지상부의 진화와 마찬가지로 각각의 생육 환경에 적응해 그 모습을 바꾸어 왔습니다. 다양한 뿌리의 종류에 대해 어떤 특징이 있는지 살펴보지요.

 

 

 

 

뿌리

원뿌리(定根) : 배의 어린뿌리가 뻗은 제뿌리(主根)와 제뿌리나 곁뿌리에서 분지하는 곁뿌리를 원뿌리라고 한다.

    제뿌리 : 배의 어린뿌리가 뻗어 굵어진 것으로, 뿌리계의 중심에 있는 굵은 뿌리.

        저장뿌리(다육형) : 제뿌리가 비대해 양분이나 수분을 축적한 뿌리.

    곁뿌리 : 제뿌리에서 분지되어 생장하는 가느다란 뿌리와 곁뿌리에서 다시 분지하는 뿌리.

        수염뿌리 : 줄기나 지하줄기에서 발생해 많은 뿌리가 수염처럼 빽빽히 난 것.

        저장뿌리(덩이뿌리) : 막뿌리의 일부가 양수분을 축적할 수 있는 뿌리가 되어 토란 모양으로 비대해진 것.        

 

 

막뿌리(不定根) : 원뿌리가 아닌 뿌리로, 뿌리 이외의 줄기나 지하줄기, 구근 등에서 생긴다.

    마디뿌리(節根) : 막뿌리 중에서도 줄기의 마디에서 생긴 뿌리.

    견인뿌리(牽引根) : 뿌리줄기가 지상부로 나오는 것을 막기 위해 땅속으로 끌어오는 역할을 한다.

    공기뿌리(気根) : 땅속이 아니라 공중으로 뻗는 뿌리. 땅속이나 물쏙의 줄기에서 뻗는 것이나, 지상의 줄기에서 생기는 것이 있다. 

        판뿌리(板根) : 지표 근처의 수목의 곁뿌리가 위쪽으로 비대하게 생장해 널판지 모양이 되어 지상부를 지탱함과 동시에 뿌리에 대해 통기 역할을 하는 것.  

        지주뿌리(支柱根) : 지상에 있는 줄기에서 나온 막뿌리가 아래로 뻗어 결국은 뿌리의 끝이 땅속으로 들어가 식물체를 지탱하는 역할을 하는 것.

        호흡뿌리(呼吸根) : 막뿌리의 일부가 수직 방향으로 뻗어 가 지상에 드러나 호흡의 보조를 담당하는 것. 습지대 등의 산소가 부족하기 쉬운 환경에서 생육하는 식물에서 나타난다. 

        보호뿌리(保護根) : 줄기에서 나온 막뿌리가 줄기와 밀착해 아래로 뻗어 줄기를 덮어 보호하는 것.

        부착뿌리(付着根) : 덩굴성 식물 등으로, 줄기에서 뿌리가 뻗어 다른 나무나 벽 등에 붙어 식물체를 지탱하는 역할을 하는 것. 

        흡수뿌리(吸水根) : 공기뿌리 가운데 뿌리의 표피가 두터운 껍질 모양이 되어 공기중의 수분을 흡수하거나 저장하거나 하는 뿌리.

        동화뿌리(同化根) : 녹색이지만 잎이나 줄기를 갖지 않은 특수한 식물로, 뿌리 바깥쪽의 껍질층에 엽록체를 지니고 뿌리의 광합성에 의해 탄산동화를 행하는 것.

        뿌리가시(根針) : 줄기에서 발생한 뿌리가 뿌리 끝이 사라지고, 뿌리가 자라지 않으며, 단단한 침 모양이 된 것.

        눌어진 공기뿌리(垂下気根) : 나무의 가지에서 뿌리가 나와 공기중의 바로 아래로 늘어지는 공기뿌리.

    수중뿌리(水中根) : 물속으로 뻗어 나아가는 막뿌리.

        뜬뿌리(浮根) : 옆으로 뻗은 지하줄기에서 위쪽으로 자라 물속에 떠 있는 뿌리. 

    기생뿌리(寄生根) : 기생식물이 기생하는 식물의 조직 안으로 침입해 양수분을 흡수하는 뿌리.

 

*뿌리의 종류 분류법에 대한 생각은 여러 가지입니다. 

*본문에 나오는 '사출근斜出根' '수하근垂下根' '수평근水平根' '태근太根' '세근細根'은 뿌리의 호칭이며 종류는 아닙니다. 

 

 

 

 

뿌리의 관찰

평소 지나다니는 길이나 집 근처에 있는 공원, 그곳에는 나무나 풀이 무성히 자라고 있겠지요. 물론, 뿌리를 볼 수는 없겠지만 반드시 지하에 뿌리를 뻗고서 나무를 지탱하고 있습니다. 나무를 관찰하면서 그 지하에 있는 뿌리를 상상해 보세요.

 

나무 뿌리의 크기는?

뿌리는 땅속의 깊은 곳에 자라 있다고 생각할지도 모르지만, 대부분은 지표에서 약 1~2m 깊이인 곳에 자라 있습니다. 가로 방향으로 뻗음은 나무의 수관 너비와 대체로 비슷한 정도이기에, 관찰하고 싶은 나무의 수관 크기를 측정해 보면 대략 그 뿌리의 길이도 알 수 있습니다. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

나무와 수관의 너비는 비슷하다

 

 

 

 

 

뿌리는 토양의 1~2m인 곳에 있는 게 많다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

①뿌리의 확산을 상상해 보자.

 

이런 식으로 뿌리가 퍼져 있는가......?

 

나무의 줄기로부터 뿌리의 퍼짐을 상상해 보죠. 나무를 올려다볼 때 수관의 끝을 확인하면, 뿌리가 대략 어디까지 퍼져 있을지 알 수 있습니다. 

 

 

뿌리가 얽혀 있는 것 같아

땅속에는 더 복잡하게 얽혀 있을지도

 

길가나 공원에 살고 있는 가로수는 지표 부분에도 뿌리가 나와 있는 것이 있습니다. 부드러운 토양이나 뿌리를 뻗는 범위가 좁을 때에 일어나는 현상입니다. 

 

 

 

경사에 살고 있는 나무의 뿌리는 어떤 식으로 되어 있을까나

 

경사가 있는 곳이나 벼랑 등에 난 나무의 뿌리는 어떤 모양일까? 나무는 뿌리를 경사지의 윗쪽에 많은 뿌리를 뻗어 나무가 쓰러지지 않도록 지탱하고 있습니다. 

 

 

 

②뿌리 주변을 살펴보자

소나무, 졸참나무, 자작나무 등의 나무 뿌리나 근처에는 버섯이 자라는 것이 있습니다. 나무 주변의 토양에는 영양이 많기에 생물들이 모여 있기도 합니다. 

 

 

 

 

 

 

 

나무의 뿌리를 파서 살펴보자

우리 근처에 살고 있는 나무나 풀의 뿌리는 실제로 살펴보면 각각의 식물에서 개성 있는 모양을 하고 있어 재미있습니다. 꼭 자신의 눈으로 관찰해 보세요.

 

뿌리가 흙속에 어디까지, 어떻게 뻗어 있는지, 실제로 흙을 파서 보면 무척 재미있어요. 가느다란 뿌리는 잘리기 쉽기에 가능하면 잡아당기지 말고 주변의 흙을 물로 부드럽게 적신 뒤에 파세요.

 

 

 

준비물

삽, 수돗물, 호스, 물뿌리개, 자, 먹지, 공책

 

 

파내는 방법

흙이 단단하면 파기 어렵기에 부드러운 흙이 있는 장소에 자라는 식물을 선택합니다. 화단이나 밭은 흙이 부드럽기에 관찰에 적합합니다. 여기에서는 화단에 심은 튤립을 예로 설명합니다. 

뿌리를 자르지 않도록, 뿌리가 자라고 있는 앞쪽을 삽으로 깊이 30cm 정도 팝니다.  /  수돗물을 호수로 뿌리 주변의 흙에 뿌리고 흙으로부터 뿌리를 씻어내 뿌리의 모습을 관찰합니다. 

 

 

관찰 방법

몇 포기 정도 자라고 있는지나, 어떠한 모양을 하고 있는지, 질감 등을 잘 관찰해 보세요. 식물 무리와 비교할 수 있도록 하기 위해 관찰 결과나 뿌리의 스케치를 공책에 적어 놓습니다. 

 

 

포인트 1. 길이를 잰다

관찰 대상의 길이를 재는 건 관찰의 기본입니다. 뿌리의 길이나 너비만이 아니라, 지상부분의 길이도 재고, 뿌리의 길이와 비교해 보세요. 왼쪽 사진의 튤립은 그 포기의 길이에 비교하면 뿌리가 작게 느껴지지요.

 

포인트 2. 먹지를 댄다

뿌리는 새하얀 색을 하고 있기에 먹지 위에 놓으면 잘 보이고, 관찰하기 쉬워집니다. 

 

포인트 3. 뿌리의 수를 센다

튤립의 경우 알뿌리의 아래에서 뿌리가 100개 정도 나옵니다. 정말로 100개가 있는지 세어 보세요. 그외의 식물은 어느 정도의 수인지 비교해 보는 것도 중요합니다. 

 

 

 

포인트 4. 찬찬히 모습을 살펴본다

'잘 살펴보면' 여러 가지 발견을 하게 됩니다. 튤립의 경우 뿌리가 라면처럼 구불구불한 것을 알 수 있습니다. 이건 뿌리가 흙의 틈이나 부드러운 부분을 찾아서 뻗기 위해서입니다. 흙을 쓰지 않고 물만으로 기른 튤립의 뿌리와 비교하면, 뿌리가 곧은 걸 알 수 있습니다. 이처럼 다른 조건에서 자란 것과 비교하는 것도 중요합니다. 

 

흙에서 자란 튤립의 뿌리                                                                                           물로만 키운 튤립의 뿌리

 

 

 

 

 

흙속의 모습을 살펴보자

흙속에 뻗어 있는 뿌리를 관찰하려면 투명한 용기가 편리합니다. 끝에 식물을 심으면 뿌리가 뻗어 가는 모습을 볼 수 있습니다. 

 

 

준비물

.식물의 씨앗(종묘상 등에서 파는 채소나 꽃의 씨앗) .원예용 흙 .나무젓가락 .키친타월 .투명한 용기 .알루미늄 호일 .발아용 플락스틱 컵

 

 

①씨앗을 발아시킨다

우선 플라스틱 컵에 키친타월을 깔고 물을 뿌려, 그 위에 씨앗을 놓습니다. 다음으로 빛이 들지 않도록 컵 전체를 알루미늄 호일로 감싸 둡니다. 3일 정도 지나면 발아합니다. 투명 용기의 끝에 직접 종자를 심으면 뿌리가 생각한 방향으로 뻗지 않아서 관찰할 수 없는 일이 있습니다. 그 때문에 미리 씨앗에서 싹이나 뿌리를 나오게 하고(발아시키고) 나서 투명 용기에 담도록 합니다.

 

(좌) 대두가 발아한 모습

(우) 벼가 발아한 모습

 

(좌) 옥수수가 발아한 모습

(우) 상추가 발아한 모습

 

 

 

②투명한 용기에 옮겨심는다

종자가 발아하면, 투명한 용기에 옮겨심습니다. 뿌리가 용기의 끝에 오도록 미리 나무젓가락 등으로 흙에 구멍을 내고, 뿌리가 자라는 방향을 정하면 관찰하기 쉬워집니다. 뿌리가 어떤 식으로 흙속으로 뿌리를 뻗고, 갈라져 나아가는지 생장을 관찰해 보세요.

 

 

 

 

칼럼 대두의 뿌리혹박테리아를 살펴보자!

대두의 뿌리에는 뿌리혹박테리아라는 세균이 붙어서 혹이 생깁니다. 투명 용기에서 대두를 길러도 혹이 생기니 관찰해 보세요. 투명 용기에서는 뿌리의 성장 과정을 볼 수 있지만, 뿌리나 혹의 일부만 볼 수 있습니다. 전체를 보고 싶을 때는 파 내어 관찰하세요.

뿌리가 충분히 생장하지 않는 단계에서는 아직 혹이 생기지 않는 걸 알 수 있습니다. / 흙에 심고나서 10일 정도 지나면 뿌리에 둥근 혹이 생깁니다. 

 

 

 

칼럼   약도 독도 되는 뿌리

식물의 뿌리는 옛날부터 채소로 먹을 수 있거나, 염료로 이용하거나, 한약으로 사용하는 등 인간과 다양한 형태로 관계되어 왔습니다. 한편, 먹으면 생명에 상관있을 정도로 강한 독을 가진 뿌리도 있습니다. 

 

약이 되는 뿌리

조선 인삼 : 조선 반도, 중국 동북부에서 생육하는 두릅나무과의 식물입니다. 6년 정도 재배해 비대해진 뿌리를 약으로 사용합니다. 뿌리에는 사포닌이란 약용 성분이 함유되어 위장병이나 신경 쇠약, 당뇨병에 효과가 있기에 많은 한약에 사용되고 있습니다. 

 

울금: 인도에서 생육하는 생강과의 식물로 비대해진 뿌리줄기를 약으로 사용합니다. 쿠르쿠민이란 성분이 함유되어 내장을 보호하는 효과가 있습니다. 울금은 터머릭이란 향신료로 카레의 착색에도 사용됩니다. 

 

 

독이 되는 뿌리

투구꽃 : 투구꽃은 미나리아재비과의 식물로 일본 3대 유독식물로 알려져 있습니다. 전신에 맹독을 가지고 있으며, 특히 뿌리에 많은 맹독 성분 아코니틴이 함유되어 있습니다. 먹을 경우 구토, 호흡 곤란, 장기 부전, 경련 등의 증상을 일으키고, 생명을 앗아가는 위험성이 있습니다. 

 

 

석산 : 석산은 아름다운 꽃을 피우는 것으로 유명하지만 전신에 독을 가지고 있으며, 특히 비늘 줄기에 유독 성분 리코린 등의 알칼로이드를 많이 함유하고 있습니다. 먹으면 구역질, 설사, 중추신경 마비 등을 일으키고, 죽음에 이르는 경우도 있습니다.