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식물의 뿌리털이 무기 양분 흡수에 중요한 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 네, 말씀해주신 것과 같이 식물의 뿌리털이 무기 양분 흡수에 중요한 이유는 뿌리의 표면적을 넓혀 토양과의 접촉 면적을 크게 하고, 흡수 효율을 극대화하기 때문입니다. 우선 뿌리털은 뿌리 표피 세포가 가늘고 길게 돌출된 구조로, 뿌리 전체의 표면적을 크게 늘려주는데요 표면적이 넓어지면 토양 입자와 더 많은 접촉이 이루어지고, 이로 인해 물과 K⁺, NO₃⁻, PO₄³⁻ 등의 무기이온이 뿌리 세포로 들어올 수 있는 기회가 많아집니다. 또한 뿌리털은 토양 입자 사이사이로 파고들며, 토양의 수분층에 존재하는 무기 양분과 직접 맞닿는데요 이를 통해 삼투와 능동수송을 이용해 무기 성분을 효율적으로 끌어올릴 수 있습니다. 또한 토양 속의 무기 이온은 대체로 희석된 상태로 존재하기 때문에, 작은 면적의 뿌리로는 충분히 흡수하기 어렵습니다. 하지만 뿌리털이 표면적을 넓히면 저농도에서도 더 많은 무기 이온을 흡수할 수 있어, 빈약한 토양 환경에서도 식물이 생존할 수 있습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.19
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기공은 주로 잎의 뒷면에 많이 분포하는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 네, 말씀해주신 것과 같이 식물에서 기공이 주로 잎의 뒷면에 분포하는 이유는 크게 물 손실을 줄이면서도 기체 교환을 효율적으로 하기 위해서인데요, 우선 잎의 앞면은 태양빛을 직접 받는 쪽으로, 광합성에 필요한 빛을 받지만 동시에 열을 많이 받아 수분 증발이 심해질 수 있습니다. 만약 기공이 앞면에 많이 분포한다면 햇빛에 의해 잎의 온도가 올라갈 때 수분이 빠르게 증발하여 식물이 쉽게 수분 스트레스를 받게 되는데요, 반면에 뒷면은 상대적으로 햇빛이 적게 닿고 기온도 낮기 때문에 기공이 이곳에 집중되어 있으면 불필요한 수분 손실을 크게 줄일 수 있습니다. 또한 잎의 내부에는 해면조직이 있어 공기 주머니가 발달해 있는데, 이 부분은 주로 잎의 하면 쪽에 위치합니다. 따라서 기공이 뒷면에 많으면 해면조직과 바로 연결되어 이산화탄소 흡수와 산소 배출이 더 원활하게 이루어질 수 있는 것입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.19
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멸종위기종에 속하는 고라니가 한반도에는 많은 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 네, 말씀해주신 것과 같이 고라니는 국제적으로 보면 멸종위기종으로 분류되어 있는데요,. 세계자연보전연맹(IUCN) 적색목록에서는 취약종으로 올라 있으며, 중국에서는 서식지 파괴와 무분별한 남획으로 개체 수가 크게 줄어 멸종위기 상태에 놓여 있습니다. 하지만 한반도에서는 오히려 매우 흔하게 볼 수 있는데, 이는 몇 가지 환경적, 역사적 요인 때문이라고 할 수 있습니다. 우선 과거 고라니의 주요 천적은 호랑이, 표범, 늑대 같은 대형 포식자들이었으나, 이들이 한반도에서 거의 사라지면서 고라니 개체군을 조절할 포식 압력이 크게 줄었는데요, 이로 인해 번식력이 강한 고라니가 급격히 늘어날 수 있었습니다. 또한 고라니는 다른 사슴류에 비해 번식력이 뛰어난데요, 보통 한 번에 2~3마리, 많게는 4마리까지 새끼를 낳을 수 있으며, 매년 출산이 가능합니다. 이러한 번식력 덕분에 개체 수를 빠르게 늘릴 수 있었던 것입니다. 게다가 고라니는 숲, 초원, 하천 주변, 농경지 등 다양한 환경에서 잘 살아남습니다. 특히 한반도의 산지가 많은 지형, 논밭 주변의 풀과 농작물 등이 고라니에게 풍부한 먹이를 제공하기 때문에 생존에 유리한 조건을 갖추고 있는 것입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.19
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외떡잎 식물의 씨앗에는 배젖이 있는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 외떡잎식물과 쌍떡잎식물의 씨앗에서 배젖의 존재 여부는 떡잎의 역할 차이로 인한 것인데요, 우선 쌍떡잎식물의 경우, 씨앗 발달 과정에서 배젖에 저장된 영양분이 대부분 떡잎으로 옮겨집니다. 따라서 씨앗이 성숙하면 배젖은 사라지고 떡잎이 비대해져서 배가 발아할 때 영양분을 직접 공급하는 저장기관 역할을 하는데요 예를 들어 강낭콩이나 밤 같은 씨앗은 떡잎이 두껍고 영양분이 풍부합니다.반면, 외떡잎식물에서는 배젖이 성숙한 씨앗 속에 그대로 남아 영양분 저장고 역할을 하는데요 이때 떡잎은 직접 영양분을 저장하지 않고, 배젖에 남아 있는 양분을 흡수하여 배로 전달하는 매개체 역할만 합니다. 따라서 외떡잎식물 씨앗, 예를 들어 벼, 밀, 옥수수 같은 곡류의 씨앗을 보면 배젖이 씨앗의 대부분을 차지하고 있으며, 실제 우리가 먹는 쌀이나 밀가루의 주성분도 이 배젖인 것입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.19
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균근은 뿌리에게 어떠한 이점이 있나요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 균근은 식물 뿌리와 곰팡이가 맺는 대표적인 상리공생 관계인데요,식물은 광합성을 통해 얻은 포도당이나 자당과 같은 당을 균근에 제공하고, 균근은 뿌리에 여러 가지 중요한 이점을 줍니다. 균근이 식물의 뿌리에 주는 주된 이점으로는 무기 양분의 흡수 효율 증가가 있습니다. 균사의 표면적은 뿌리털보다 훨씬 넓어, 뿌리 단독으로는 잘 흡수하지 못하는 토양의 인산염(PO₄³⁻), 질소 화합물(NH₄⁺, NO₃⁻), 칼륨(K⁺) 등을 효과적으로 끌어올 수 있는데요, 특히 인산은 토양에서 불용화되어 있기 쉬운데, 균근은 효소나 유기산을 분비해 이를 용해시켜 식물이 이용할 수 있도록 합니다. 또한 가는 균사가 토양 속 깊숙한 곳이나 작은 모세관 틈까지 뻗어 들어가 물을 끌어올릴 수 있는데요, 따라서 건조한 환경에서도 뿌리가 더 안정적으로 수분을 얻을 수 있는 것입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.19
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체관을 구성하는 체관요소는 세포 소기관을 갖지 않는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 네, 말씀해주신 것과 같이 식물에서 동화산물인 설탕을 비롯한 여러 유기 양분은 체관을 통해 이동하는데요, 이 체관을 실제로 구성하는 세포가 체관요소인데, 이 세포들은 독특하게도 핵을 포함한 대부분의 세포 소기관을 잃은 상태로 기능하게 됩니다. 이러한 형태의 주된 목적은 수송 효율을 극대화하기 위함인데요, 체관의 주된 역할은 많은 양의 유기물을 빠르고 연속적으로 이동시키는 것인데 만약 세포 내부에 핵, 액포, 리보솜, 미토콘드리아 등이 많다면 세포질이 복잡해져 용질 이동 경로가 좁아지고 저항이 커지게 됩니다. 따라서 세포 소기관을 제거하여 내부를 단순화함으로써 설탕이 더 원활히 흐를 수 있습니다. 또한 체관요소 자체가 세포 소기관을 보유하면, 흡수·대사 과정이 일어나면서 설탕 일부가 소비될 수 있습니다. 그러나 소기관이 없으므로 체관요소는 단순한 통로 역할에 집중할 수 있고, 설탕의 손실 없이 효율적 운반이 가능한 것입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.19
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식물의 수송 경로 중 심플라스트 경로와 아포 플라스트 경로는 어떤 차이가 있나요?
안녕하세요. 네, 말씀해주신 것과 같이 식물 뿌리에서 물과 무기 이온이 흡수된 뒤 체내로 이동하는 과정에는 크게 심플라스트 경로와 아포플라스트 경로라는 두 가지가 존재합니다. 우선 심플라스트 경로란 세포질 내부를 따라서 이동하는 방식으로 인접한 세포들이 원형질연락사로 연결되어 있어 물이 세포질에서 세포질로 확산되는 방식입니다. 세포막을 한 번 통과해야 하므로 선택적 투과성이 작용하며 물뿐만 아니라 이온이나 작은 용질도 세포막 조절을 받으며 이동 가능하고 이때 에너지 소모는 없고, 주로 확산으로 이루어집니다. 다음으로 아포플라스트 경로란 세포벽과 세포 간극을 따라 이동하는 방식인데요, 세포벽은 다공성 구조이므로 물이 세포질을 거치지 않고 자유롭게 이동 가능합니다. 이때 세포막을 통과하지 않기 때문에 빠르고 대량의 이동이 가능하지만 선택적 조절이 불가능하고, 단순히 농도 기울기와 물리적 힘에 의존하게 됩니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.19
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식물에서 물 이동의 원동력이라 할 수 있는 증산 작용이란 무엇인가요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것처럼 식물에서의 물의 이동에는 여러 요인이 작용하는데요, 이때 식물에서 증산 작용이란 잎의 기공을 통해 식물체 내의 물이 수증기 형태로 대기 중으로 빠져나가는 현상을 말합니다. 이는 단순히 물이 빠져나가는 과정이 아니라, 뿌리에서 잎까지 물이 이동하는 데 필요한 원동력의 역할을 합니다.우선 잎의 세포는 공변세포가 만드는 기공을 통해 외부 공기와 맞닿아 있는데요 이때 잎 내부의 상대 습도는 매우 높고, 외부 대기는 상대적으로 건조하므로, 수분이 기공을 통해 빠져나가려는 수증기 농도 기울기가 형성됩니다. 이때 잎에서 물이 증발하면 세포 내 수분 포텐셜이 낮아지고, 그 결과 잎맥의 물관으로부터 물을 끌어당기는데요, 이 당기는 힘이 연속적으로 작용하여 줄기의 물관, 뿌리의 물관까지 이어지며, 결국 뿌리에서 새로운 물을 흡수하도록 만듭니다. 이를 증산 인력이라고 부릅니다. 또한 물 분자끼리는 수소 결합에 의해 응집력을 가지므로, 물관 속에서 물이 끊기지 않고 기둥처럼 이어지는데요, 게다가 물은 물관 벽과도 부착력이 있어 중력에 저항하며 위로 이동할 수 있는 것입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.19
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제주도의 노루와 한반도의 노루는 같은 종인가요?
안녕하세요. 네, 제주도에 서식하는 노루는 한반도 전역에 사는 노루와 기본적으로 같은 종에 속한다고 보시면 됩니다. 다만 제주도의 노루는 오랫동안 섬이라는 제한된 환경에서 살아온 결과, 한반도 전역에 서식하는 노루와는 몇 가지 차이가 있긴 합니다. 우선 한반도의 노루는 산림, 초원, 농경지 등 비교적 넓은 지역에 걸쳐 분포하고 있는데요 반면 제주도의 노루는 섬 특성상 이동 범위가 좁고, 주로 한라산과 주변 오름 같은 제한된 고지대 환경에 적응해 있습니다. 제주 노루는 전체적으로 체구가 작고 몸집이 날씬한 경향이 있는데요, 털빛이나 뿔의 크기도 약간 차이가 보고되며, 이는 섬 환경의 먹이 자원 제한과 관련이 있는 것으로 해석됩니다.물론 분자생물학적 연구에 따르면, 제주 노루와 한반도 노루는 유전적으로 구분 가능한 집단이라는 결과가 나오긴 하지만 이 차이가 종 수준으로 인정되지는 않고, 현재는 같은 종 안의 아종 또는 지역 개체군으로 분류할 수 있습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.09.19
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초임계 상태는 어떠한 조건에서 도달하는 것인가요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 물질의 초임계 상태는 임계점이상의 조건에서 도달하는 특수한 상태인데요 이때 임계 온도란 기체를 아무리 압축해도 액화되지 않는 최소 온도를 말하는 것이고, 임계 온도에서 기체를 액화시키기 위해 필요한 최소 압력입니다. 즉, 어떤 물질이 임계 온도 이상으로 가열되고 동시에 임계 압력 이상으로 압축되면, 그 물질은 기체와 액체의 경계가 사라진 초임계 유체상태에 도달하게 됩니다.이 상태에서는 더 이상 끓는점이라는 개념이 성립하지 않고, 밀도나 점성과 같은 물리적 성질이 기체와 액체의 중간적인 성질을 띠게 되는데요, 우선 밀도를 봤을 때에는 액체에 가깝게 높으며, 점성은 기체와 같이 낮고, 용해력은 온도와 압력에 따라서 조절이 가능하다는 특성이 있습니다. 따라서 초임계 유체는 액체처럼 녹일 수 있고, 기체처럼 확산이 빠른 독특한 용매로 활용되며, 대표적으로 이산화탄소(CO₂) 의 임계점은 약 31.1 ℃, 73 atm 정도인데, 이 조건을 넘으면 초임계 CO₂ 상태가 되어 카페인 제거, 천연물 추출, 반도체 세정 등 다양한 산업 분야에 이용되기도 합니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.09.19
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