물과 사이다 속에서 식물은?

액체 종류별로 동일한 체적으로 실험을 수행하기 위하여 액체량은 비이커에 200ml로 유지하였다.

액체는 물과 사이다로 선정하였는데, 사이다 속의 탄산농도는 0.784%, 당의 농도는 8.4%인 것으로 확인하였다.

 

잎의 개수는 초기에 6개가 좌우 대칭의 형태가 되도록 그림과 같이 조절하였다.

 

2014년 10월의 7일간 12시간 간격으로 액체의 높이와 잎수를 정량적으로 측정하고 분석하여 성장 특성을 파악하였는데, 동시에 정성적으로 잎의 상태를 육안으로 평가하였다.

 

호일로 싼 페트병을 비이커 내에 설치하여 식물 시료 고정시키고, FLIR사의 T-250 열화상카메라를 같은 위치에 고정시켜 쥐똥나무의 온도를 열화상이미지로 촬영하였다.

촬영된 열화상이미지에서 4번 잎의 5지점에 대하여 표면온도를 측정하여 분석하였다.

 

물과 사이다 속 쥐똥나무 잎의 앞면과 뒷면의 표면 온도를 열화상카메라로 촬영하면, 아래 열화상이미지들과 같이 명확하게

잎의 기공이 존재하고 있는 뒷면이 아주 작은 온도 차이지만 앞면의 온도에 비하여 높게 유지되고 있음을 알 수 있다.

 

물에 넣은 쥐똥나무의 열화상이미지

사이다에 넣은 쥐똥나무의 열화상이미지

먼저 위의 결과로부터 잎의 앞쪽의 표면 온도가 열화상 카메라에 의해 측정 가능하며, 아래의 이미지들에서처럼 잎 앞쪽의 표면 온도는 아침보다 저녁에 온도가 더 높게 나타났다.

특히, 잎 앞쪽의 표면온도는 물 보다 사이다가 0.52℃ 높게 나타나는 것을 확인하였는데, 이러한 현상은 사이다 속의 탄산량이 높아 상대적으로 광합성량이 증가하여 사이다 속에서 더 높은 표면온도를 유지하는 것으로 이해할 수 있다.

 

물에 넣은 쥐똥나무의 잎 앞쪽 표면 열화상

사이다에 넣은 쥐똥나무의 잎 앞쪽 표면 열화상  

시간이 흐름에 따라 사이다 속의 쥐똥나무 잎들의 표면온도가 물 속에서의 표면온도와 비슷해지는 것을 아래 그래프로서 확인할 수 있다. 아래 그래프는 4번 잎의 5개 온도 측정지점의 온도를 평균하여 나타낸 것이다.

 

이는 사이다 속의 탄산 농도가 시간이 흐름에 따라 감소하면서 나타나는 현상이다.

 

더하여, 시간에 따른 쥐똥나무의 액체 소비량을 측정하기 위하여 비이커에 별도의 높이를 표시하였다.

 

12시간 간격으로 카메라를 이용하여 높이를 측정하여, 시간에 따른 물과 사이다가 동일한 쥐똥나무에 공급되는 양의 차이를 분석하였다.

 

물과 사이다가 시간에 따라 동일 식물에 공급되는 양이 상이하였다.

초기에는 사이다의 높이가 탄산의 식물 흡수에 의해 상대적으로 빨리 감소하였으나, 일정 시간 이후에는 삼투현상에 의해 물의 높이가 사이다에 비해 더 감소하였다.

또한, 132시간 경과한 후에 사이다 속에서 곰팡이를 확인할 수 있었다.

 

7일간 관찰한 결과, 물에 넣은 쥐똥나무는 시들지 않았다. 그러나, 사이다 속의 쥐똥나무는 3일 째 아침부터 잎이 구부러지기 시작하였다.

7일 째 아침이 되던 날 사이다에는 곰팡이가 생기고 그 후, 3개의 잎이 떨어졌고, 열화상카메라로 측정한 뒤 남아 있던 쥐똥나무의 3개의 잎도 모두 떨어졌다.

 

사이다에 넣은 쥐똥나무의 잎이 떨어지기 전 열화상에 의하면

 

실험이 144시간 정도 경과된 후 사이다 속의 잎이 떨어지기 시작하였고, 잎이 떨어지기 직전에 촬영한 이미지는 아래와 같다.

 

이 특정 시간에 식물의 전체 표면온도는 거의 동일하게 유지하고 있으며, 잎과 줄기가 맞닿는 줄기 부분의 온도가 다른 줄기의 온도와 잎의 표면온도에 비하여 약 2℃ 정도 낮게 유지하고 있었다.

열화상이미지 촬영 후 20분 이내에 잎이 떨어지는 것을 육안으로 확인하였다.

 

다른 액체에 넣어 실험한 결과 잎이 떨어지기 직전에 사이다 속에서와 마찬가지로 잎과 줄기가 맞닿는 줄기 부분의 온도가 다른 줄기의 온도와 잎의 표면온도에 비하여 낮게 유지되었다.

 

쥐똥나무 온도 분포와 성장 추가 실험

 

쥐똥나무의 2015년 9월 21일 21시부터 2015년 9월 22일 21시까지 24시간 동안 물과 사이다 속에서 잎의 온도변화를 열화상카메라로 촬영하였다.

6개 잎의 앞면 표면온도를 열화상이미지로부터 추출하여 그래프로 주위온도와 함께 나타내었다.

 

주위온도의 변화주기와 거의 같은 주기로 잎의 온도도 변화하였으며, 주위온도가 높게 변하더라도 식물은 자신의 생체조건에 맞게 온도 변화량을 가지고 있음을 확인할 수 있었다.

 

이러한 특성은 쥐똥나무를 물에 설탕을 녹인 용액 속에서나, 탄산 1.1% 농도의 탄산수 속에 설탕을 녹인 용액에서도 동일한 특성을 확인하였다.

이 실험은 2015년 10월 8일 21시부터 2015년 10월 9일 21시까지 24시간 동안 진행하였다.