봄바람이 건듯건듯 불어 하루가 다르게 잎이 돋고 꽃이 핀다. 온갖 나뭇가지가 싱그럽게 풀빛을 띤다. 말 그대로 만화방창(萬化方暢)이다. 힘차게 물오름(수액 상승)이 일어났기 때문이다. 하여 이미 고로쇠나 다래나무 줄기에서 ‘식물의 피’ 수액(樹液)을 받았다.
이 수액이 나무 꼭대기까지 어떻게 올라가는 것일까? 키가 10m 넘는 큰키나무는 물론이요, 세상에서 가장 키가 큰 세코이아 나무(115.72m)의 우듬지까지 나뭇진은 거뜬히 올라간다.
봉숭아 뿌리에다 사프라닌(safranine) 용액을 뿌려주면 붉은 물이 물관을 타고 세차게 올라가는 것을 볼 수 있다. 또 방사능을 투과해 살펴보면 보통 수액의 이동 속도는 1분에 60~75㎝쯤 된다고 한다.
속씨식물은 물관을, 양치식물과 겉씨식물은 헛물관을 타고 수액이 올라가 잎에서 증산한다. 이때 흙의 무기물(거름)도 물에 녹아 옮겨진다. 또 양분은 물관의 바깥에 자리한 체관을 통해 물관부와 엇방향으로 내려온다.
수액 상승의 원리를 근압(根壓)·음압(陰壓)·모세관현상(毛細管現象)·응집장력(凝集張力)으로 설명한다. 그러나 이 중 어느 하나로도 딱 떨어진 설명을 내놓을 수 없다. 하나하나 그 이치를 간단히 살펴보자.
첫째로 뿌리에 생기는 수압(水壓)에 따라 수액이 밀려 올라간다는 근압설이다. 근압은 식물체의 농도가 토양보다 짙어 일어나는 삼투압 현상으로, 2월 말에 시작하여 3월 말쯤에 최고에 달하니 그때 수액을 채취한다. 늦가을에 수세미 밑동을 자르고 남은 아랫동아리를 큰 병에 꽂아두면 밤새 차고 넘치는 것도 그 때문이다.
둘째로 물체의 내부 압력이 외부 대기 압력보다 낮은 상태를 음압이라 한다. 물이 잎의 기공에서 증산한 만큼 물관부에 음압(압력차)이 생겨 물이 가뿐가뿐 딸려 올라간다. 물이나 음료수가 빨대에 빨려드는 것처럼 말이다.
셋째, 가는 물관부의 모세관 현상설이다. 액체가 유리관 같은 매우 좁은 공간의 벽을 따라 올라가는 것이 모세관 현상이다. 흡수지나 천의 섬유가 모세관 구실을 하여 물이 번지거나, 알코올 램프 심지를 통해 잇따라 연료가 올라가는 것도 같은 현상이다. 가뭄에 밭을 매는 것도 흙의 모세관을 잘라 물의 증발을 막기 위함이다. 사람의 핏줄을 모두 이으면 12만~13만㎞나 된다고 한다. 심장 힘이 세다고 하지만 인체 구석 구석에 피가 퍼져나갈 수 있는 까닭은 모세혈관의 직경이 5~10마이크로미터(㎛)로 미세하기 때문이다.
넷째, 물 분자끼리 작용하는 인력(引力)을 응집력이라 한다. 물관부의 물 분자들이 수소 결합을 하여 서로 잡아당기는 응집장력과 물관부 벽 언저리의 접착력이 하나의 물기둥을 이뤄 끊임없이 상승한다는 응집장력설이다. 여러 주장 중에서 물오름에 가장 크게 작용한다고 여기는 이론이다.
거듭 말하지만 앞의 어느 이론도 수액 상승의 원리 원칙을 선뜻 설명하지 못한다. 나무라는 생물체 하나에 이렇듯 복잡한 화학과 물리학 이론이 들어 있다. 신비로운 과학 세계는 아직도 모르는 것이 아는 것보다 수십·수백 배 많다.
마무리로 묶어 말하면, 수액은 뿌리의 근압, 증산에 따른 물관부의 음압, 모세관 현상, 물기둥의 응집장력과 접착력이 각각 한몫씩 하여 나무를 오른다. 나무 한 그루, 예사로운 생명체가 아니다.
