물이 생명체에 중요한 이유 4가지

생명체의 구성 성분에서 가장 높은 비중을 차지하는 것은 단연 물입니다. 인간을 기준으로 몸의 60~70%는 물입니다. 세포 수준에서 생각해보더라도 세포 전체 무게의 70%부터, 일부 식물 세포의 경우 90% 이상이 물로 이루어져 있기도 합니다.

현재 존재하는 모든 생명체는 원시 바다의 최초 생명체로부터 기원하였습니다. 최초 생명체가 원시 바다에서 기원하게 된 이유도 물이 풍부하기 때문입니다. 우리가 외계 행성에서 생명체가 존재할 가능성을 점쳐볼 때도, 물의 존재하는지 여부를 따지곤 합니다.

 

즉, 생명체의 존재를 생각해볼 때, 필연적으로 물과 생명체의 관계를 떠올리게 됩니다. 그만큼 생명체에게 있어 물은 매우 중요합니다.

 

하지만, 생명체에게 있어 물이 왜 중요한지를 알기 위해서는 물 분자의 구조부터 들여다볼 필요가 있습니다.

 

 

물 분자 구조

---

물 분자는 하나의 산소 원자와 두 개의 수소 원자가 최외각전자끼리 공유 결합되어 있는 형태입니다. 이때, 산소가 전자를 끌어당기는 힘이 더 세기 때문에 상세히 들여다보면, 전자쌍이 산소와 가까이 위치하게 됩니다.

 

노란색으로 표시한 것이 제가 임의로 표기한 전자쌍의 위치입니다. 따라서 산소 원자는 미약하지만 (-) 전하를 띄게 되고, 수소 원자는 약한 (+) 전하를 띄게 됩니다.

 

그렇다면 여러개의 물 분자가 놓이게 되면, 이 전하들 사이에 인력이 작용하게 됩니다. 다음 그림을 보시겠습니다.

여러 개의 물 분자 사이에는 약한 정전기적인 인력이 작용합니다. 이러한 인력을 수소결합이라고 말하며, 그 힘은 매우 약해서 결합이라고 말하기 어려울 만큼 붙었다가 떨어졌다가를 반복합니다. 이 수소결합이 물을 액체상태를 유지하게 하는 원동력이 되어줍니다.

 

이를 기본 지식으로 이제 본격적으로 물이 생명체에게 중요한 이유에 대해서 알아보겠습니다.

 

 

물이 생명체에게 중요한 이유 4가지

---

1. 물의 응집력

모두가 알고있다시피 식물은 뿌리를 통해서 물을 흡수합니다. 하지만 생각해보면, 중력의 힘은 아래로 작용하는데 물은 어떻게 중력을 이겨내고 위쪽까지 전달되는 것일까요?

 

그 비결은 바로 '물의 응집력'에 있습니다. 물은 좁은 관 안에 있을 때, 매우 큰 응집력을 가지게 됩니다. 따라서 식물 내의 물을 전달하는 관, 물관 안에서는 물 사이의 응집력이 매우 크고, 물관 벽과의 부착력 또한 작용해서 뿌리부터 잎 끝까지 물이 전달될 수 있는 것입니다.

 

잎은 기공을 통해서 물을 증발시키는데 이 현상을 증산작용이라고 합니다. 왜 식물은 기껏 빨아들인 물을 증발시키는 것일까요??

 

바로 새로운 물을 끌어올리기 위해서입니다. 계속해서 물관을 통해 물을 빨아들일 수 있도록 지속적으로 물을 증발시키는 증산작용을 일으키는 것입니다.

 

물을 지속적으로 빨아들이는 이유는, 식물은 물만을 필요로 하는 게 아니라 물을 토양 내의 여러 이온과 영양분을 함께 빨아들이는 수단(용매)으로서 사용하고 있기 때문입니다.

 

 

2. 온도 조절

물은 온도를 조절하는 능력을 가지고 있습니다. 물은 온도 변화에 대한 강한 저항성을 지니고 있습니다. 예를 들어 우리 인간은 36.5℃의 온도를 유지하는 것이 생존에 있어 유리합니다.

 

만약 태양을 통해서든, 외부 다른 요인에 인해서든 열에너지를 받게 되었을 때, 이것이 바로 온도 변화를 일으킨다면 우리는 최적의 온도를 유지하기 어려울 것입니다.

 

하지만, 우리 몸의 대부분은 물로 이루어져있어, 받아들인 열 에너지가 1차적으로 물 분자 사이의 수소결합을 끊는데 먼저 사용되어 온도를 유지하는데 도움을 줍니다.

 

반대로, 기온이 떨어진다면, 물 분자들이 오히려 수소결합을 이루게 되면서 체온이 천천히 떨어지도록 도움을 줍니다.

두 번째로, 물은 증발 냉각 효과를 지니고 있습니다. 이 내용은 매우 이해하기 쉽습니다. 우리는 더우면 땀을 흘리는데, 그 땀이 마르면 순식간에 시원해지는 것을 느껴본 적이 있으실 것입니다. 이는 물이 열에너지를 사용해서 기화하기 때문으로 우리가 지닌 열에너지를 뺏어가 주는 것입니다.

 

 

3. 동결 팽창

물은 다른 물질들과 다르게 고체상태인 얼음이 되면 오히려 부피가 팽창하는 특징을 가지고 있습니다. 즉 고체상태의 물이 액체상태의 물보다 밀도가 낮은 것입니다.

이 때문에 얼음은 물 위로 떠오르는 것입니다. 강과 호수 등이 얼어서 위로 얼음이 떠오르게 되면, 이 얼음이 일종의 보호막 역할을 함으로써 아무리 추운 환경이더라도 얼음층 아래의 물이 더 이상 얼지 않게 하여 생태계가 유지될 수 있도록 도와줍니다.

 

 

4. 뛰어난 용해성

물은 용매로서 매우 다양한 물질들을 녹일 수 있습니다. 물은 극성을 띄고 있기 때문에, 생명체에게 필요한 다양한 이온들을 쉽게 녹입니다. 이 때문에 생명체는 물을 통해서 필요한 성분들을 쉽게 얻을 수 있는 것입니다.

 

생물의 8가지 특성

생물의 8가지 특성