수목생리학, 이경준

수목생리학 - 3차 수정판
이경준 지음 / 서울대학교출판부 / 2011년 3월

수목생리학은 수목에 생리 현상을 나타내는 기능을 연구하는 학문이다. 수목이 자라는 기본 원리를 규명하고, 수목이 환경의 변화에 맞추어 어떻게 적응하여 생장하는가를 연구한다. 산림학도로서 수목생리학은 기본적으로 꼭 알아야 하는 학문 분야이기 때문에 이번 학기에 이경준 전 산림과학부 교수님이 집필하신 <수목생리학>을 완독하였다.

총 16장으로 구성되어 있는데, 모든 장의 내용을 요약해서 작성하면 분량이 너무 많아지므로 수목의 기초적인 특성과 생장의 원리를 다루는 제 1장 ~ 제 5장의 내용을 요약하고자 한다. 또한 수목생리학을 공부하면서 느낀 점을 서술하려고 한다.

제 1장 서론에서는 수목의 정의와 특징에 대해 다룬다. 목본식물이란 형성층에 의해 2차 생장을 하여 직경이 증가하는 식물이다. 목본식물은 또한 겨울철에 지상부가 살아 남아 있으며, 단일 수간이다. 수목은 초본식물에서는 볼 수 없는 몇 가지 특징을 가진다. 먼저 직경 생장을 하기 때문에 견고한 수간을 가지며 몸체가 크다. 그리고 다년생 식물로서 오랫동안 살아간다. 또 긴 세월을 살아가야 하기 때문에 생식생장에 에너지를 많이 투자하지 않는다.

제 2장 수목의 구조에서는 잎, 줄기, 뿌리 등 수목의 기본적인 구조에 대해 다룬다. 피자식물의 잎은 엽신과 엽병으로 이루어져 있고, 엽신은 표피에 둘러싸여 있으며, 표피의 표면에는 각피층이 있어 수분 증발을 억제한다. 양쪽 표피세포의 안쪽을 통틀어 엽육이라 일컫는다. 엽육조직은 표피, 책상조직, 해면조직으로 구성되어 있다. 나자식물의 엽육조직은 책상조직과 해면조직으로 분화되어 있는 경우도 있으나 소나무류의 경우 분화되어 있지 않다. 소나무류의 표피조직은 표피세포와 내표피세포로 되어 있고 엽육조직 안쪽에는 치밀한 단일 세포층인 내피가 존재한다. 줄기는 중심부로부터 바깥 방향으로 보았을 때 수, 심재, 변재, 형성층, 사부, 코르크조직, 외수피로 구성된다. 형성층이 2차 생장을 하여 안쪽으로는 목부를 만들고 바깥쪽으로는 사부를 만든다. 뿌리는 형태에 따라 직근, 측근, 장근, 단근, 개척근, 모근 등으로 분류된다. 뿌리에는 수베린을 함유한 카스페리안대가 존재하여 물질을 선택적으로 흡수한다.

제 3장 수목의 생장에서는 수고생장, 직경생장, 뿌리생장을 다룬다. 수고생장은 줄기의 수직적 생장이다. 눈(bud)이 터서 길게 자라면서 줄기가 신장한다. 수고생장은 유한생장과 무한생장으로 나뉘는데, 유한생장은 정아가 줄기의 생장을 조절하는 경우를 의미하며 무한생장은 측아가 정아 역할을 하는 경우를 의미한다. 또한 고정생장과 자유생장으로도 나눌 수 있다. 고정생장은 당년에 자랄 모든 줄기의 원기가 전년도에 형성된 동아 속에 미리 형성된 경우를 의미하며, 자유생장은 1년에 한 차례 이상 원기가 만들어지고 시기에 따라 그 원기가 자라는 경우를 의미한다. 직경생장은 형성층의 활동에 의해 일어나며, 주로 형성층 안쪽에 만들어지는 2차 목부에 의해 이루어진다. 뿌리는 종자 내 배의 유근이 발아하여 직근이 되며 발달하기 시작해 측근을 형성하고, 측근이 다시 갈라지며 세근을 형성한다.

제 4장 햇빛과 광합성에서는 빛이 수목에 미치는 효과와 광합성 기작에 대해 다룬다. 빛은 광합성, 종자의 발아, 잎의 모양과 배열, 줄기의 생장과 굵기, 증산작용 등 수목의 생리적 현상에 매우 큰 영향을 미친다. 또한 생태학적으로 식물의 분포를 결정하며 공기, 강우, 바람 등 환경요인에도 영향을 끼쳐 수목 생장에 영향을 미치는 가장 중요한 요인이라고 할 수 있다. 광합성은 식물이 태양에너지를 이용하여 자신이 필요로 하는 에너지를 만드는 과정이다. 엽록소가 태양에너지를 모아 원동력을 제공하면 공기 중의 CO2와 물을 원료로 하여 탄수화물을 만들어낸다. 광합성은 광반응과 암반응 두 단계로 나누어 생각할 수 있다. 광반응은 엽록소가 태양에너지를 한 곳으로 모으고, 단백질군이 작용하여 물분자를 분해해 산소를 발생시킨다. 그리고 NADP를 환원하여 NADPH를 만들고 ATP를 생산한다. 암반응은 CO2를 이용하여 탄수화물을 합성하는 과정이다.

제 5장 호흡에서는 호흡의 기작에 대해 다룬다. 호흡은 기질을 산화시키면서 에너지를 발생시키는 과정이다. 이때 발생한 에너지는 ATP로 변형되어 잠시 저장되었다가 에너지가 필요한 대사과정에 이용된다. 호흡은 해당 과정, Krebs 회로, 전자전달계의 3가지 단계로 진행된다. 호흡을 화학적으로 표현하면 C6H12O6 + 6O2 -> 6CO2 + 6H2O + 686kcal -> ATP 생산이다. 호흡 작용은 살아 있는 원형질을 가진 세포의 미토콘드리아에서 일어난다.

수목생리학을 공부하면서 수목의 구조와 기능, 수목 내에서 일어나는 다양한 생리학적 메커니즘을 배우게 되어 매우 유익했다. 다른 전공 수업에서는 나무를 어떻게 심을지, 어떻게 관리할지, 어떻게 이용할지 등을 배운다면 수목생리학 수업에서는 나무 자체에 대해 심도 있게 배우게 되어 굉장히 의미가 있었다. 수목을 보호하든, 관리하든, 이용하든 수목의 생리학적 특성에 대한 기본적인 이해가 뒷받침되어야 한다고 생각한다. 따라서 이번 학기에 수목생리학 교재를 읽고 수업을 들으면서 그러한 수목 생리의 기본 원리를 알게 되어 뿌듯하고 즐거웠다.

그리고 공부를 하면서 겉보기에는 별다른 변화도 없어보이고 가만히 서 있기만 한 듯이 보이는 나무도 속을 들여다보면 매우 복잡한 대사 작용을 하고 있다는 걸 새삼스럽게 알게 되었다. 온갖 효소와 단백질이 관여하는 복잡한 생리학적 메커니즘을 이해하는 것이 때로는 어렵기도 했지만, 그러한 과정에서 식물의 놀라운 정교함과 복잡성을 깨닫게 되어 매우 유익했다.