난강좌 (5) 식물의 기초생리 2. 탄소동화작용과 유령

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식물의 기초 생리(난과생활 08년2월호 송세근님기고문)

 

< 탄소동화작용과 유령 > 광포화점이 높아지면 식물이 가진 모든 엽록체를 동원해서 광합성을 최대한 많이 할 수 있게 됩니다. 그렇게 되면 광합성으로 얻어지는 탄수화물의 양이 더 많아지게 되는 것이지요. 여기에서 우리는 중학교, 고등학교에서 배운 탄소동화작용이라는 말을 다시 하게 됩니다. 식물이 물(H2O)과 이산화탄소(CO₂)를 이용해서 태양으로부터 광에너지를 받아 탄수화물(C6H12O6)를 만드는 것을 탄소동화작용이라고 합니다.             사람은 보통의 경우 낮에 일을 합니다. 물론 숨을 쉽니다. 그리고 밤에는 쉬면서 잠을 잡니다. 잘 때는 숨만 쉬게 되지요? 식물도 보통 낮에 일을 합니다. 이것이 탄소동화작용입니다. 또한 숨(호흡)도 쉽니다. 밤이 되면 호흡을 하면서 낮에 만들어 놓은 탄수화물을 이용해서 성장을 합니다. 그러니까 특수한 식물이 아닌 일반적인 식물은 밤에 성장을 하게 된다는 말입니다. 사람도 잠을 자는 밤에 성장을 한다고 합니다. 그래서 한창 성장하는 아이들은 되도록 일찍 잠을 재우라고 하는 것입니다. 당연한 이야기지만 춘란도 식물입니다. 같은 이유로 춘란 또한 광합성을 하지 못하면 결과적으로 고사할 수 밖에 없습니다.                                                           광에너지                                                             ↓↓                                       6CO2 +  6H2O ----- C6H12O6    +  6O2                                                             ↑↑                                                     이산화탄소(CO2) 주의) 위 식의 이산화탄소 부분의 화살표가 난과 생활의 인쇄본에는 뒤집어져 있습니다.         인쇄 과정에서 에러가 났는데 다음 호에 수정하여 다시 올릴 예정입니다. 흔히들 유령이라고 부르는 이 애타는 난은 아무리 좋은 비료를 주고, 펄펄 살아 움직이는 육각수, 자화수, 심해수를 준다고 해도 광합성을 하지 못하여 탄수화물이 만들어지지 못하고 결국은 고사하게 됩니다. 왜냐하면 구조적으로 광합성을 못하게 형질변형이 되어 있기 때문이지요. 우리나라 자생 춘란 중에서 보통 볼 수 있는 민춘란, 서, 중투 그리고 유령을 각각 전자현미경으로 세포내 엽록체의 미세구조적 특징을  관찰해보면 그 차이를 알 수 있습니다. 정상잎의 엽록체에는 잘 발달된 그라나층. 기질틸라코이드 및 수개의 지질과립이 관찰되지만, 서는 그라나층의 발달이 정상잎에 비해 미발달되어 기질틸라코이드가 대부분이고 지질과립은 정상잎보다 수배 많았으나 소포화는 일어나지 않았습니다. 중투의 무늬 부분을 보면 그라나층이 비정상적이고 기질틸라코이드층의 구분이 불분명하고 지질과립도 다량 함유되어 있었으며 소포화도 심하게 되어 있는 것을 볼 수 있습니다. 백자(유령)의 잎에서는 그라나층이 전혀 발달되어 있지 않고 기질틸라코이드의 발달도 미약하고, 지질과립은 정상엽의 수십배 함유되어 있으면서 극도로 소포화 되어 있습니다. 물론 유령의 유형에 따라 엽록체의 변이 정도가 다르긴 하지만 한마디로 유령은 엽록체가 아주 고장이 심하게 나 있다는 것입니다. 산에서 처음엔 유령처럼 색소가 전혀 없는 것처럼 보였는데 집에서 키우다 보니 녹색이 점점 들어와 정상 잎으로 돌아온 난은, 크면서 비정상적으로 되어 있던 엽록체의 구조가 점점 정상적으로 되었다는 의미가 되고, 산에서는 분명히 연록색의 서였는데 집에서 키우다 보니 점점 유령으로 변하며 타 버리는 난은, 커갈 수록 자꾸 엽록체의 구조가 파괴되어 결국은 유령처럼 되어버린다는 의미가 됩니다. 유령에 좋은 비료를 주고 광을 많이 주었더니 서나 서호반이 되었더라 하는 말은 어딘가 맞지 않는 말입니다. 원래 그런 구조로 되어 있었을 뿐입니다. 식물의 탄소동화작용을 통해서 얻어지는, 보기에는 너무나 간단한 화학구조인 C6H12O6 를 아직까지는 인공적으로 합성을 할 수 없다고 합니다. <연철의 사용> 작물의 성장에서 완전상태를 100%으로 봤을 때 물(수분)이 차지하는 비율은 전체의 80% 이상이고 그 다음 중요하게 차지하는 요인이 광합성이고 나머지 조금 남는 부분을 비료(질소 등)가 차지합니다. 이 말은 “물만 제대로 줄 수 있는 능력이 있으면 작물은 정말 잘 키울 수 있다” 라는 말이 됩니다. 그만큼 물이 중요하다는 것이지요. 그 다음으로 중요한 것이 광합성이지만 실제 애란인들을 보면 비료나 병충해에는 신경을 엄청나게 많이 쓰면서 정작 중요한 광합성에는 그다지 많은 관심을 두지 않고 있습니다. 이제부터라도 광합성에 보다 많은 비중을 둬야 할 것입니다. 포장에서 작물이 밀생된 채로 계속 성장하면, 시간이 지남에 따라 특별한 경우가 아닌 한  크게 자라게 되는데, 이렇게 되면 잎이 서로 엉기고 포개져서 많은 잎이 직사광을 받지 못하고 그늘에 있게 되는 상태가 됩니다. 이런 상태를 군락상태라고 하는데 이때 단위면적당 수량은 엽면적의 광합성 양에 지배됩니다. 따라서 작물의 생육 초기보다도 무성한 생육 후기에 더욱 강한 일조가 필요하게 된다는 것입니다. 작물의 건물생산량은 엽면적이 어느 한계에 이를 때까지만 증가하고 그 이상의 엽면적을 갖게 되면 감소하게 되는데 이와 같이 건물생산량이 최대로 될 때의 단위면적당 군락의 엽면적을 최적엽면적이라고 합니다. 군락의 엽면적을 토지면적에 대한 배수치로 표시한 것을 엽면적지수라고 하며 최적엽면적일 때의 지수를 최적엽면적지수라고 하는 것입니다. 옥수수를 예로 들면 곳추서 있는 잎(직립엽)인 경우에는 최적엽면적지수가 8이상인데 오래 되어 밑으로 쳐져 수광조건이 나쁜 노쇠한 수평엽인 경우에는 2.5~3에 불과하다고 하므로 최적엽면적지수의 증대는 수량을 증가시키는 방법이라고 할 수 있습니다. 따라서 작물군락의 수광능률을 올리자면 수광태세가 좋은 초형의 품종을 육성한다던지 아니면 어떤 방식이든 수광이 좋아지게 만들어야 하는 것이 중요하다고 볼 수 있습니다. 고추, 토마토 등은 끈으로 묶어 주어 수광량을 조절하고 있습니다. 다른 작물들도 이런 식으로 재배하고 있는 것을 많이 보셨을 겁니다.  무나 배추같이 종자가 작은 경우 보통은 흩어뿌림을 하게 되는데, 생육 초기에 밀생해 나는 것을 조금 크고 나면 솎아주기를 하여 어느 정도 수광조정을 해주고 있습니다. 관상수도 마찬가지고 유실수 또한 마찬가집니다. 무슨 말을 할려고 이렇게 장황하게 건물생산량이 어떻느니 최적엽면적지수가 어떻느니 설명을 했느냐 하면 바로 애란인들이나 분재인들이 많이들 쓰고 있는 연철에 관한 얘기를 하려고 한 것입니다. 우리는 보통 뿌리가 약한 유묘를 관수나 바람에 움직이지 못하게 고정시킨다거나 또는 잎 모양을 잡을 때 연철을 씁니다. 그런 의미로 쓰는 연철을 이용하여 난 잎을 세워주는 것도 수광을 좋게 만들 수 있는 하나의 배양이 될 수 있습니다. CO₂나 신선한 공기의 유동도 좋아지고 빛도 많이 받을 수 있는 좋은 장점들이 많이 있습니다. 난 뿐만 아니라 다른 식물을 재배하는데 있어서 무슨 커다란 팁이나 힌트 같은 것은 없습니다. 작지만 세심한 정성과 애정 어린 관리법들이 모이다 보면 결과적으로 더 멋진 배양을 하게 되는 것 같습니다. 다음 편에서는 광합성에 관여하는 여러 가지 내적, 외적 인자들을 알아보겠습니다. 찾아보기: 광보상점. 광포화점. CO₂보상점. CO₂포화점. 탄소동화작용. 엽면적지수.

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