광합성의 요체인 잎의 구조와 명칭 그리고 기능에 대하여 구체적으로 적용해 보자.
잎맥은 잎에 수분을 공급해주며 지나가는 물길이라고 짐작할 수 있다.
잎 둘레는 잎 가장자리 타원둘레 길이를 말하는 것이고, 잎몸은 잎자루 끝에서 잎 꼬리 끝까지 타원모양의 면적크기를 말한다.
‘잎꼬리’라는 명칭이 없으면 잎몸이 정의가 안 된다. 이는 기계장치로 말하면 작지만 중요한 부속하나가 없는 거나 마찬가지인 셈인데, 식물의 명칭에는 이런 게 너무 많다. 중간 연결고리들이 하나씩 빠져있으니 중요한 결정적 순간에 톱니가 맛물리지 않고 헛돌게 된다.
이런 미세한 내용을 생명이라는 거창한 이름을 내세우며 생리현상으로 바라보고 규정하면 따져들게 하나 없다. 잘 안되면 그저 “생명체의 생리현상이라서 그렇다.”라는 정리에 모든 게 종결되고 만다.
잎의 시작을 알리는 잎자루가 있으니 잎의 끝을 일컫는 잎꼬리가 있어야 잎몸의 크기가 완성된다는 것은 자명한 사실이다. 이런 것을 수학에서는 ‘공리’ 또는 ‘명리’라고 한다. 그래서 잎몸은 광합성하는 잎의 전체면적이 되며 우리는 다양한 잎의 면적을 구할 수 있다.
우리가 예상해 볼 수 있는 건 잎의 면적에 따라 광합성 능력이 다를 것이라는 추론이 가능하다. 그래서 잎의 면적을 비교해 볼 이유가 충분하다. 잎의 면적은 타원 모양으로 생겼으니 타원면적을 구하는 공식을 적용하면 간단하게 해결된다.
타원면적 ‘S=πab’ 이다. 이제 a와 b가 무엇인지를 대입하면 된다. 보통 타원면적의 장축을 a라하고 단축을 b로 사용하는 게 일반적인 관례이다.
장축 a: 잎자루 끝에서 잎꼬리 끝까지 잎의 중심을 지나는 가장 긴 일직선 거리
단축 b: 잎몸의 가장 넓은 부분을 횡단하여 가로지르는 직선 거리
π: 원주율(3.14...)
따라서 잎의 타원면적은 ‘πab’가 된다. 만약 두 축의 길이가 같아 a=b 이면 S=πa²이 되며 a대신에 반지름을 뜻하는 r을 사용하면 ‘S=πr²’이 되어 우리에게 익숙한 원의 넓이 구하는 공식이 된다.
이러한 공식에 의거 잎의 광합성 능력은 장축과 단축의 길이에 따른 잎 면적의 크기에 달려 있다고 누구나 쉽게 예상할 수 있다.
그래서 잎의 수량에 잎 면적을 곱하면 나무의 광합성 능력이 바로 계산된다.
나무가 1,000개의 잎을 가지고 있으며, 잎 면적이 모두 10cm²라면 광합성 능력은 10,000/cm²의 능력을 가지고 있다고 단순비교 할 수 있다. 그런데 우리의 일반적인 예상에 아주 심각한 문제가 있음을 다음 2개의 질문을 통해 확인할 수 있다.
1) 나무에서 잎은 처음부터 잎 면적이 결정된 장성한 크기로 탄생하는가?
2) 나무에서 잎 면적이 동일하면 모두 광합성 능력은 같은가?
첫째 질문에 대한 답은 잎은 처음부터 완성되어 탄생되는 것이 아니라, 어린 싹에서 시작하여 장성한 잎이 되는 건 자명하다. 과정을 그림으로 나타내보자.
어린 싹과 장성한 잎은 그 면적이 확연히 다르다. 또한 나무 잎이 1,000개 있더라도 어린잎과 장성한 잎이 혼재되어 있으므로 잎마다 모두 다른 공식을 적용해야 한다. 그러므로 단일하게 하나로 평면화 된 잎의 면적은 상당한 보정을 필요로 한다.
다음 둘째 질문에 대한 답으로 잎 면적이 동일하더라도 잎의 기울기 각도에 따라 광합성 능력은 다를 수 있다는 것을 그림으로 알아보자.
가) 그림의 비교사진은 평면 비교사진으로 면적크기가 다르다는 걸 육안으로도 분명히 식별가능하다. 하지만 나) 비교사진은 잎의 기울임이 가능한 입체 상태이기 때문에 면적이 큰 잎을 기울이면 평면에 투영된 면적은 보다 작아지며 달라진다. 이는 면적비교가 육안으로 분명하지 않고 계산해 보아야 한다. 같은 잎의 크기라도 기울기에 따라 잎이 햇빛과 접하는 면적이 달라지면서 광합성 능력은 달라진다는 것을 예측할 수 있다.
이런 2가지 비교를 통해 잎은 평면이 아닌 입체공간에서 자라기 때문에 그에 합당한 보정이 필요하며 그에 따라 잎의 동작성을 묘사해주는 명칭이 필요하다.
따라서 ‘잎둘레’라는 평면적이고 정적인 명칭을 ‘잎날개’라는 동적인 명칭으로 바꿔서 새싹이 자라면서 잎 날개가 펴지는 입체변화를 인식할 수 있게 할 필요가 있다.
상단의 그림처럼 기존 ‘잎둘레’ 대신에 ‘잎날개’로 그 명칭을 바꿔주면 잎의 동적인 변화를 보다 자연스럽게 연상시켜주며 대상 인식도 쉬워진다.
잎의 성장을 입체적으로 바라보면 식물은 입체적으로 자라고 있다. 만일 잎의 성장을 평면으로 바라보면 잎은 평면으로 자라는 것처럼 보인다.
이것이 입체로 자라는 식물을 지면에 옮기는 과정에 평면화 되어버려 고착화된 지식이 되고 바라보는 대로 평면으로 나타나는 현상이다. 식물을 입체로 바라볼 때만 그 입체성이 나타난다.
재배 작물을 평면으로 보느냐, 입체로 보느냐?는 중대한 차이가 있다. ‘잎날개’ 명칭은 식물의 잎을 입체로 바라볼 수 있게 해주는 시발점이 될 것이다.
다음 편에 계속...
김진한 칼럼니스트는?
1968년 6월 생으로 제주 성산 삼달리에서 출생하여 삼달초교, 신산중, 금오공업고등학교, 금오공과대학을 졸업, 91년 육군소위로 임관하여 장교로 군복무 후 육군대위 전역, 2002년도 출생지로 돌아와 귀농 하였다.
이후 2004년 '제주대 최고농어업경영자과정', 2009년 '한국벤처농업대학' 등의 과정을 수료, 2004년~7년까지 '제주도정보화농업인연합회' 창립발기인 및 초대, 2대 사무국장을 역임 하는 등 쉼 없는 노력을 인정받아 2006년 '전국 농업인 홈페이지 경진대회 최우수 농림장관상','농촌진흥청장 표창', 2011년 '농업인 정보화 관련 유공 제주도지사 표창' 등 다수의 상을 수상 하였다.
또한 여러 활동과 경험을 바탕으로 농업과 공학을 접목시키는 기술을 연구, 2015년 '감귤나무를 포함하는 과실나무의 전정방법', 2016년 '이동식감귤선별장치' 2017년 '감귤나무를 포함하는 과실나무의 전정방법' 등을 특허등록 하였다.
저서로는 2015년 '상대성이론과 식물역학'(하나출판), 2016년 '중력파와 식물성장법칙'(하나출판)이 있으며, 2018년에는 '전정법 개선으로 고품질 감귤생산 실용과제' 를 '대산농촌재단 농업실용연구총서7'에 발표 하였다.
<본 칼럼의 내용, 이론은 칼럼니스트 개인 연구 결과임을 참고 바랍니다>
