둥글고 조그만 씨앗에서 태어난 연약해 보이는 식물이
이토록 위대한 자연의 섭리와 신비를 품고 있을 줄이야~!

새가 둥근 알에서 태어나듯 둥근 씨앗에서 태어나 땅에 뿌리내리고, 줄기와 잎을 키우고,
꽃을 피우고 열매 맺는 신기하고 재미있고 유익한 92가지 식물 이야기

궁금증 하나. “식물은 뼈가 없는데, 어떻게 위로 곧게 자랄까?”
동물 세포는 ‘세포막’이라는 얇은 막이 둘러싸고 있는 데 반해 식물 세포는 ‘세포벽’이라는 두껍고 튼튼한 칸막이 같은 벽이 둘러싸고 있고 그 안쪽에 세포막이 있기 때문이다.

궁금증 둘. “식물은 왜 뿌리를 아래로 뻗을까?”
식물 뿌리에는 중력을 느끼고 그 방향으로 자라는 성질이 있는데, 이를 ‘양성 중력굴성’이라고 한다. 따라서 새싹을 흙에서 꺼내어 컴컴한 곳에 수평으로 눕혀 놓으면 뿌리 끝이 휘면서 아래로 자라기 시작한다.

궁금증 셋. “나팔꽃은 왜 그토록 단단한 껍질을 갖게 되었나?”
첫째, 단단한 껍질은 더위와 추위를 잘 견디게 해주고, 건조한 환경에서도 방어막이 되어주기 때문이다. 둘째, 씨앗이 동물에게 먹힌 후 위와 장에서 소화되지 않고 변과 함께 배출되어야 하기 때문이다.

이 책 『똑똑한 식물학 교과서』에는 둥글고 조그만 씨앗에서 태어난 연약해 보이는 식물이 얼마나 위대한 자연의 섭리와 신비를 품고 있는지 알게 해주는 신기하고 재미있고 유익한 92가지 이야기가 담겨 있다. 이 책의 마지막 페이지를 덮는 순간, 사람들은 당신을 ‘생활 속 식물학자’라고 부르게 될 것이다.

저자 서문

제1장_ 뼈가 없는 식물이 위로 곧게 자라는 이유

Section 1. 새싹의 모습에서 배운다
1-1 소나무는 쌍떡잎식물일까, 외떡잎식물일까?
1-2 모든 세포는 세포에서 생겨난다고?
1-3 식물은 뼈가 없는데, 어떻게 위로 곧게 자랄까?
1-4 식물의 잎은 왜 녹색으로 보일까?
1-5 식물 잎이 어둠 속에서 녹색으로 보이지 않는 이유
1-6 새싹이 위아래를 구분하는 능력이 있다고?
1-7 무엇이 뿌리를 ‘아래’로 자라게 할까?
1-8 식물이 흙을 떠밀고 나올 수 있게 하는 물질, ‘에틸렌’
1-9 식물을 쓰다듬어주면 튼튼하게 자란다고?

Section 2. 성장에 잠재된 성질
1-10 물과 양분을 식물 구석구석 보내는 통로, ‘물관’과 ‘체관’
1-11 물을 뿌리에서 잎끝까지 전달하는 세 가지 힘은?
1-12 식물 줄기의 웃자람을 방지하는 물질, 피토크롬
1-13 식물 줄기는 왜 빛이 비추는 방향으로 자랄까?
1-14 식물이 동물에게 뜯어먹혀도 끄떡없게 하는 힘, 정아우세
칼럼 01 ··· 씨앗이 먼저일까, 식물이 먼저일까?

제2장_ 광합성은 잎 속 어디에서 이루어질까?

Section 1. 광합성을 알아보자
2-1 음식을 먹지 않는 식물이 성장하는 비결은?
2-2 광합성 속도 조절기, ‘광·광합성곡선’
2-3 ‘빛 강도’와 책상조직 ·해면조직의 관계는?
2-4 식물은 0.04퍼센트 이산화탄소를 귀신같이 빨아들인다고?
2-5 이산화탄소 농도는 왜 여름에 줄고 겨울에 늘까?
2-6 광합성은 잎 속 어디에서 이루어질까?
2-7 색소 클로로필은 어떻게 빛을 흡수할까?
2-8 녹색광은 왜 잎 내부에서 이리저리 돌아다닐까?

Section 2. 광합성으로 식물을 분류한다
2-9 빛이 충분해도 이산화탄소가 부족하면 광합성이 안 된다?
2-10 옥수수는 이산화탄소 부족을 고민하지 않는다고?
2-11 밤에 저장한 이산화탄소를 낮에 활용해 광합성 하는 식물, ‘CAM 식물’
2-12 CAM 식물의 요수량이 현저히 낮은 까닭은?
칼럼 02 ··· 브로콜리가 지닌 발암물질 독성 제거력과 체외 배출 효능의 숨은 열쇠, ‘설포라판’

제3장_ 꽃봉오리는 어떤 원리로 열리고 닫힐까?

Section 1. 꽃봉오리의 형성
3-1 왜 대다수 식물은 가을에 씨앗을 만들까?
3-2 식물 잎이 낮과 밤의 길이 변화로 온도 변화를 예측한다?
3-3 일조 시간을 조절하여 개화 시기를 제어하는 ‘전조 재배’
3-4 5월에 싹 틔운 줄기도 8월에 싹 틔운 줄기도 9월에 꽃피는 이유
3-5 나팔꽃 개화에 ‘낮 길이’보다 ‘밤 길이’가 더 중요한 까닭은?
3-6 식물의 어디를 차단하면 꽃봉오리가 만들어질까?
3-7 꽃봉오리를 만드는 물질, 플로리겐의 정체는?
3-8 장일식물 유전자는 왜 단일식물 유전자와 유사할까?
3-9 가을 파종 품종이 봄 파종 품종보다 품질이 뛰어난 이유
3-10 ‘꽃대가 선다’라는 말의 의미는?
3-11 식물의 꽃을 피우게 하는 세 가지 물질은?
3-12 꽃을 형성하는 구조 ‘ABC 모델’이란?
3-13 A, B, C 유전자가 돌연변이를 일으키면?

Section 2. 개화
3-14 꽃봉오리는 어떤 원리로 열리고 닫힐까?
3-15 꽃봉오리가 정해진 시각에 일제히 꽃피우는 비밀
3-16 꽃은 어떤 물질로 자기 몸을 치장할까?
3-17 식물을 해치는 활성산소를 없애는 두 가지 물질은?
3-18 백색 꽃잎에 들어 있는 두 가지 색소, ‘플라본’과 ‘플라보놀’
칼럼 03 ··· 곰팡이가 만들어 벼 모의 키를 비정상적으로 자라게 하는 물질, ‘지베렐린’

제4장_ 바나나는 어쩌다 ‘씨 없는 과일’이 되었나?

Section 1. 수분에서 수정까지
4-1 감자 번식법이 자칫 그 생물 종의 전멸로 이어질 수 있다고?
4-2 식물이 자기 꽃가루를 자기 암술에 붙여 번식하지 않는 중요한 이유
4-3 꽃가루가 암술 끝에 붙는 것만으로 씨앗이 만들어지지 않는다?
4-4 꽃가루관이 자라는 방향을 결정하는 물질, ‘조세포’
4-5 꽃가루가 암술 끝에 달라붙은 후 수정란이 만들어질 때까지 얼마나 걸릴까?
4-6 ‘유배유종자’와 ‘무배유종자’의 결정적 차이는?
4-7 자기 꽃가루를 자기 암술에 붙여 종자를 만들지 않으려는 성질, ‘자가불화합성’
4-8 왜 옆 나무의 꽃가루로 씨앗을 만들 수 없을까?

Section 2. 과실과 씨앗의 형성
4-9 과실의 성숙을 촉진하는 물질, 에틸렌의 정체는?
4-10 바나나는 어쩌다 ‘씨 없는 과일’이 되었나?
4-11 씨앗이 만들어지지 않았는데도 과실이 크게 자라는 성질, ‘단위결과’
4-12 씨 없는 수박과 씨 없는 포도는 어떻게 만들어질까?
4-13 성직자이면서 유전학자인 멘델이 8년간의 완두콩 연구로 알아낸 것은?
4-14 둥근 콩과 주름진 콩은 어떤 원리로 만들어질까?
4-15 빨간 꽃을 피운 꽃나무에서 만들어진 씨앗을 키웠더니 하얀 꽃을 피웠다고?
칼럼 04 ··· 시금치를 신선하게 유지하는 가장 좋은 보관법은?

제5장_ 나팔꽃 씨앗이 단단한 껍질을 갖게 된 까닭은?

Section 1. 씨앗과 새싹의 휴면과 발아
5-1 발아의 3가지 조건은?
5-2 씨앗이 발아하지 않는 독특한 상태, ‘휴면’이란?
5-3 빛이 닿으면 발아를 억제하는 씨앗이 있다고?
5-4 양상추 씨앗에 원적색광을 비추면 발아가 억제되는 이유
5-5 씨앗은 ‘피토크롬’ 덕분에 빛 색을 구분한다?
5-6 잡초 씨앗에 닿는 빛을 차단하면 잡초를 퇴치할 수 있다?
5-7 씨앗은 왜 꼭 ‘겨울 추위’를 느껴야 발아할까?
5-8 식물은 온도 변화가 없으면 발아하지 않는다?
5-9 나팔꽃 씨앗은 왜 단단한 껍질을 갖게 되었나?
5-10 종피를 벗기고 알맹이만 남은 ‘나출종자’의 장단점
5-11 아밀라아제 없이 씨앗은 발아할 수 없다고?
5-12 발아하기 어려운 씨앗도 ‘지베렐린’을 주면 발아시킬 수 있다?
5-13 씨앗 발아에 관여하는 또 다른 물질, ‘아브시스산’의 정체는?

Section 2. 불편한 환경과의 싸움
5-14 ‘땅속줄기’를 무기로 무한 생존력을 자랑하는 식물, 쇠뜨기
5-15 ‘로제트’ 형태로 겨울을 지낸 식물이 봄 발아 식물보다 빨리 성장하는 이유
5-16 양미역취는 어떻게 다른 식물의 발아나 성장을 억제할까?
5-17 식물이 곰팡이?병원균을 퇴치하는 데 사용하는 물질, 피톤치드
5-18 편백나무가 세균과 벌레에 강한 것은 독특한 ‘향기’ 덕분이다?
5-19 식물이 병원체와 싸우기 위해 만든 무기, 파이토알렉신
5-20 비늘줄기에 지닌 독성물질 ‘리코린’으로 자신을 지키는 수선화
5-21 식중독 원인의 독성 물질 ‘콜히친’이 통풍 특효약이라는데?

Section 3. 잎의 노화와 낙엽
5-22 은행잎이 샛노란 이유는 ‘카로티노이드’ 색소 때문이다?
5-23 ‘안토시아닌’이 없으면 붉은 단풍잎도 볼 수 없다?
5-24 잎이 스스로 떨어지는 게 사실일까?
5-25 식물은 왜 가지로부터 떨어지는 부분, ‘이층’을 만들까?
5-26 왜 상록수의 잎은 1년 내내 녹색일까?
5-27 ‘응고점강하’를 무기로 겨울에도 신선한 잎을 유지하는 상록수
5-28 채소와 과일은 왜 추위를 겪으면 더욱 달콤해질까?

Section 4. 살아가는 방법은 다양하다
5-29 식충식물이 점액을 내뿜는 이유는?
5-30 벌레를 잡아먹는 파리지옥도 광합성 하는 식물이다?
5-31 기생식물과 착생식물의 근본적 차이는?
5-32 라플레시아가 지독한 악취를 풍기는 이유는?
5-33 생물의 사체나 배설물 등으로 생존하는 식물, 부생식물

참고문헌 216

한번 읽으면 누구나 ‘생활 속 식물학자’가 된다!

‘식물은 뼈가 없는데, 어떻게 위로 곧게 자랄까?’, ‘식물 잎은 왜 녹색으로 보일까?’, ‘눈 · 코 · 잎이 없는 새싹은 어떻게 위아래를 구분할까?’, ‘무엇이 새싹을 위로 자라게 하고, 또 무엇이 뿌리를 아래로 자라게 할까?’, ‘식물은 음식을 먹지 않는데, 어떻게 성장할까?’, ‘왜 대다수 식물은 가을에 씨앗을 만들까?’, ‘꽃봉오리는 어떤 원리로 열리고 닫힐까?’, ‘바나나는 어쩌다 씨 없는 과일이 되었을까?’, ‘씨앗은 왜 ‘겨울 추위’를 느껴야 발아할까?’, ‘나팔꽃 씨앗은 왜 그토록 단단한 껍질을 갖게 되었을까?’, ‘채소와 과일은 왜 추위를 겪으면 더욱 달콤해질까?’…….

한 번쯤 이런 궁금증을 가져본 독자라면 사람과나무사이가 출간한 신간 도서 『똑똑한 식물학 잡학사전』을 놓쳐서는 안 된다. 한 페이지 한 페이지 이 책을 찬찬히 읽다 보면 둥글고 조그만 씨앗이 어떤 과학적 원리로 땅에 뿌리를 내리고, 싹을 틔우고, 잎과 줄기를 키우고, 꽃을 피우고, 그리고 열매를 맺으며 번식하고 확장해감으로써 종을 유지하는지 명쾌하게 깨닫게 될 것이다. 이 책을 정독하며 내용을 온전히 이해한 독자는 책을 읽기 전과 확연히 달라진 자신을, 그야말로 괄목상대해진 자신을 발견하게 될 것이다. 그리고 이 책을 통해 독자는 이 ‘생활 속 식물학자’로 거듭나서 주위의 산과 들에 피어나는 온갖 풀과 나무들, 그리고 공원이나 수목원에서 맞닥뜨리는 온갖 식물들을 허투루 보아넘기지 않게 될 것이다.

문외한도 단숨에 ‘생활 속 식물학자’로 만들어주는 재미있고
똑똑하고 유익한 92가지 식물 이야기

식물은 뼈가 없는데, 어떻게 위로 곧게 자랄까?

인간을 비롯한 만은 동물이 자유롭게 움직이며 활동하거나 똑바로 설 수 있는 것은 단단한 뼈가 몸의 무게를 지탱해주기 때문이다. 그런데 식물에게는 동물에게 있는 뼈가 없다. 그런데도 식물은 쓰러지지 않고 꼿꼿이 서 있다. 어떻게 동물처럼 뼈가 없는 식물이 꼿꼿이 선 채 위로 곧게 자랄 수 있을까?

한마디로, 이는 식물의 몸체, 즉 줄기 자체에 인간처럼 꼿꼿이 서 있을 수 있게 해주는 특수한 구조가 갖춰져 있기에 가능하다. 좀 더 구체적으로, 동물 세포는 ‘세포막’이라는 얇은 막이 둘러싸고 있는 데 반해 식물 세포는 ‘세포벽’이라는 두껍고 튼튼한 칸막이 같은 벽에 둘러싸여 있고 그 안쪽에 세포막이 있기 때문이다.

세포벽은 세포 속 핵이나 엽록체 등을 보호하는 역할과 동시에 식물의 몸을 지지하는 역할을 한다. 세포벽의 주 성분은 셀룰로오스(cellulose)라는 물질이다. 그리고 세포벽에 포함된 리그닌(lignin)이라는 물질의 양이 증가하면 세포벽이 더 강해진다.

식물은 단단한 세포벽을 가진 세포를 겹쳐 쌓아 올려서 몸을 지탱한다. 이 덕분에 식물은 뼈가 없어도 똑바로 설 수 있고 무럭무럭 자랄 수 있다.

무엇이 새싹을 위로 자라게 하고, 또 무엇이 뿌리를 아래로 자라게 할까?

먼저, 새싹이 위를 향해 자라는 이유가 ‘빛’ 때문이라고 생각하기 쉽다. 과연 그럴까? 아니다. 왜냐고? 한마디로, 새싹은 어둠 속에서도 위를 향해 자라기 때문이다. 빛을 완전히 차단한 상자에서 키우는 콩나물을 생각해보면 이해가 쉽다. 빛이 전혀 없는 상황에서 콩나물은 위로 자란다. 흙 속에 심은 씨앗도 마찬가지다. 빛이 들지 않는 깜깜한 흙 속에서 새싹은 흙을 밀쳐내고 위를 향해 자란다.

그렇다면 과연 무엇이 새싹을 위로 자라게 할까? ‘중력’이다. 식물의 싹은 중력에 반응해 위로 자라는데, 식물이 외부 자극을 받아 움직일 때 자극 방향에 의해 움직임이 영향받는 것을 ‘굴성’이라고 한다. 그리고 중력에 의해 굴성이 일어나는 경우, 즉 중력이 자극원일 때 이를 ‘중력굴성’이라고 한다. 한데, 새싹은 중력 방향이 아닌 중력 반대 방향으로 자라며, 이를 ‘음성중력굴성’이라고 한다.

다음으로, 무엇이 뿌리를 아래로 자라게 할까? 이 또한 ‘중력’ 때문이다. 식물 뿌리에는 중력을 느끼고 그 방향으로 자라는 성질이 있다. 따라서 새싹을 흙에서 꺼내 컴컴한 곳에 수평으로 눕혀 놓으면 뿌리 끝이 휘면서 아래로 자라기 시작한다.

새싹 혹은 줄기가 중력과 반대 방향으로 자라는 성질, 즉 ‘음성중력굴성’을 갖는 데 반해 뿌리는 중력 방향으로 자라는 성질, 즉 ‘양성중력굴성’을 갖고 있다.

꽃봉오리는 어떤 원리로 열리고 닫힐까?

많은 식물이 꽃이 열리고 닫히는 구조와 시스템을 갖추고 있다. 예컨대, 튤립꽃은 ‘아침에 열리고 저녁에 닫히는’ 개폐운동(수면운동)을 10일 정도 반복한다. 꽃을 잘라 실내에 두어도 마찬가지 현상이 일어난다. 이때 인위적으로 방 온도를 높이면 꽃이 열리고 온도를 낮추면 꽃이 닫힌다.

영국의 식물학자 W. M. L 우드는 두툼한 꽃잎을 외측과 내측 두 층으로 분리해 물에 띄웠다. 꽃의 개폐운동의 구조를 밝히기 위한 실험이었으며, 1953년의 일이다. 그는 이 실험을 통해 물의 온도를 높이면 꽃잎 내측이 민감하게 반응하며 급속도로 늘어나는 반면 꽃잎 외측은 천천히 늘어난다는 사실을 알아냈다. 이 실험 결과를 통해 우리는 ‘기온이 오르면 꽃잎 내측이 외측보다 빨리 자라므로 외측으로 벌어진다는 사실과 그것이 바로 개화 현상이라는 사실을 배운다.

반대로 우드가 꽃잎을 띄운 물의 온도를 낮추자 꽃잎 외측은 거의 자라지 않은 반면 외측은 급속도로 성장했다. 이로써 우리는 기온이 내려가면 꽃잎 외측이 급속도로 자라지만 내측은 거의 자라지 않기 때문에 외측으로 벌어지지 않으며, 이를 ‘폐화현상’이라고 부른다는 것을 배운다.

나팔꽃 씨앗은 왜 단단한 껍질을 갖게 되었나?

나팔꽃, 오크라, 시금치 등의 씨앗은 딱딱하고 두꺼운 껍질에 싸여 있는 식물의 대표적인 사례다. 이런 씨앗을 ‘경실종자’라고 한다. 그렇다면 이 식물들은 왜 두껍고 단단한 껍질을 갖게 되었으며, 이런 껍질이 이 식물들에게 어떤 이익을 가져다줄까?

첫째, 두껍고 단단한 껍질은 더위나 추위를 견디는 데 도움이 되며, 건조한 환경에서도 방어막이 되어준다.

둘째, 씨앗이 맡은 또 다른 역할은 식물의 생육지를 바꾸거나 넓혀가는 일인데, 이를 위해 씨앗을 동물에게 먹힌 후 위와 장에서 소화되지 않고 변과 함께 배출되어야 한다. 이때 씨앗이 두꺼운 껍질로 무장하고 있지 않으면 자칫 동물의 뱃속에서 소화돼버릴 위험성이 있다.

문외한도 단숨에 ‘생활 속 식물학자’로 만들어주는 재미있고 똑똑한 식물학 이야기

· 식물은 뼈가 없는데, 어떻게 위로 곧게 자랄까?
· 식물 잎은 왜 녹색으로 보일까?
· 식물 잎이 어둠 속에서 녹색으로 보이지 않는 이유는?
· 눈 · 코 · 입이 없는 새싹은 어떻게 위아래를 구분할까?
· 무엇이 새싹을 위로 자라게 하고, 또 무엇이 뿌리를 아래로 자라게 할까?
· 식물을 쓰다듬어주면 더 튼튼하게 자란다는데, 왜일까?
· 식물은 음식을 먹지 않는데 어떻게 성장할까?
· 옥수수는 ‘이산화탄소 부족’을 고민하지 않는 매우 드문 식물이라고?
· 왜 대다수 식물은 가을에 씨앗을 만들까?
· 5월에 싹 틔운 줄기도 8월에 싹 틔운 줄기도 9월에 꽃을 피우는 이유는?
· 꽃봉오리는 어떤 원리로 열리고 닫힐까?
· 바나나는 어쩌다 ‘씨 없는 과일’이 되었나?
· 빛이 닿으면 즉시 발아를 억제하는 씨앗이 있다고?
· 씨앗은 왜 꼭 ‘겨울 추위’를 느껴야 발아할까?
· 나팔꽃 씨앗은 왜 그토록 단단한 껍질을 갖게 되었나?
· 채소와 과일은 왜 추위를 겪으면 더욱 달콤해질까?