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15회[과학일기] 식물의 마법, 광합성

제 15회 창의력 글쓰기 대회 과학 일기 최우수상
와이즈만 영재교육 동수원광교센터 5학년 박나현


자동차 경적음과 오염물질로 가득한 도시에서 벗어나 나무가 빽빽하고 수풀이 우거진 곳에 들어가면 맑은 공기가 느껴진다. 이러한 맑은 공기가 느껴지는 이유는 이곳에 있는 나무와 풀이 광합성을 해서 산소를 내뿜기 때문이다. (또한 영양분도 생산한다.) 


광합성이란 식물이 빛에너지를 이용해 물과 이산화탄소로 영양분(녹말, 산소, 포도당)을 만드는 과정이다. 구체적으로는 물+ 이산화탄소 = (빛)⇒ 산소+ 영양분으로 나타낼 수 있다. 식물은 뿌리로 물을 받고, 공기 중의 이산화탄소와 태양으로부터 오는 빛을 흡수하여 다시 산소와 영양분으로 바꾸어 내보낸다. 이때, 이산화탄소가 들어오고 산소가 나가는 통로를 '기공’이라고 한다. 기공은 약간 틀어진 원 또는 커피 원두같이 생겼다. 그리고 낮에는 열려있지만 밤에는 닫혀있다. 양옆에는 공변 세포라는 것이 있다. 기공이 열려있다는 말은 공변세포가 팽창했다는 말이고 기공이 닫혀있다는 말은 공변세포가 홀쭉해졌다는 말이다. 


위와 같은 특징을 지닌 기공은 매우 작아 현미경을 사용해야 관찰할 수 있고, 잎 하나에 매우 많은 개수 가 있다. 그래서 현미경으로 보는 실험을 할 때도 조심해야지 제대로 관찰할 수 있다. (때론 너무 작아서 초점 맞추기가 어렵기도 하다) 


실험 절차는 아래와 같다.


1. 관찰하고자 하는 식물(나의 경우- 달개비 잎)을 단편칼로 조심히 얇게 잘라서 받침 유리 위에 얹고 그 위에 덮개 유리를 덮어 현미경 표본을 만든다.
2. 표본을 현미경의 재물대에 올려놓은 후 불을 켠다. 그리고 저배율 렌즈를 중앙에 오게 하고 조 동 나사를 돌려 끝까지 올린다.
3. 내리면서 초점을 맞춘 후 고배율로 다시 관찰한다.


이렇게 하면 관찰하고자 하는 식물의 기공을 현미경으로 볼 수 있다. 기공이 움직임이 눈에 들어오거나, 공변세포 등도 눈에 들어온다면 실험은 성공된 것이다.



이와 같이 기공에 대해 알아보았다. 정리해 보자면 기공이라는 일종의 통로를 통해 이산화 탄소가 들어오고 나중에 산소가 되어 나간다는 것이다. 하지만 이렇게 읽고 나서 내면 안된다. 내 두 손으로 직접 증명해야 한다. 빛과 이산화탄소, 광합성에 대해서, 그것도 실험으로 말이다. 


먼저, 식물이 광합성을 할 때 빛의 필요 여부에 대해 알아보기 위한 실험이라는 것을 생각하며 BTB 용액, 물, 빨대, 검정말을 사용해 실험을 해본다. 이때, 대조군을 설치해도 좋다. 그리고 1주일 정도 지난 후에 결과를 확인하면 '광합성을 하기 위해서는 빛이 필요하다' 라는 결론을 내릴 수 있다. 


식물이 광합성을 할 때 위와 같이 빛을 비롯한 물질들을 흡수하면 산소와 영양분을 생산한다고 했다. 여기서 이 영양분은 녹말이다. 그래서 실제로 영양분이 생기는지 직접 확인 실험을 해 보았다. 이 실험에서는 아이 오든 용액이 사용되었는데 이 용액은 녹말과 섞이면 청남색을 띤다. 이를 이용하여 나뭇잎을 뜨거운 물에 담갔다가 알코올에 담고 직접적이지 않게 가열하여(중탕) 실험하면 광합성을 한 식물 청남색 용액/ 광합성을 하지 않은 식물- 갈색 용액 즉, 광합성을 하면 영양분 (녹말)이 생산됨을 알 수 있다.


이와 같이 기공 관찰, BTB 용액 활용, 아이 오든 용액 활용 실험 등을 해보면서 식물에 대해 더 잘 알게 되었다. 그리고 궁금증이자 새로운 나만의 탐구 주제도 생겼다. 탐구 주제는 <식물이 밤에는 광합성을 하지 않고 그래서 공기 정화도 되지 않는다는 단점을 인공적인 계량 등으로 완화한 후 이를 이용해 환경 보호 등에 기여할 수 있을까?>이다. 이렇게 창의적인 생각을 확장시키고 지식을 쌓아가게 해 준 식물이라는 분야가 정말 좋고, 이번 실험들과 활동들을 통해 더 식물에 관심을 갖게 되어 기쁘다. 앞으로 식물을 활용해 더 많은 사실을 발견하고 환경을 보호할 수 있으면 하고, 나도 더 배우고 깨우쳐야겠다고 생각한다.



[ 작품 원본 보기 ▽ ]

이 작품은 와이즈만 영재교육과 와이키즈에서 개최하는 ‘수학・과학 창의력 글쓰기 대회’ 에 출품된 작품입니다.


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