5월의 작은 선인장

과학에세이

식물의 엽록소는 두 가지가 있는데 우리는 이를 a와 b로 분류한다.
이 둘은 모두 물과 이산화탄소와 빛을 이용해서 포도당과 산소를 만들어 낸다.

엽록체(엽록소들은 엽록체라는 세포내 소기관에 들어있다.)
이와 같은 엽록체에서 일어나는 반응을 광합성이라고 하고, 크게 두 가지 반응을 갖는다.
첫 번째 반응이 명반응, 두 번째 반응이 암반응이다.
명반응은 빛이 있을 때 일어나며, 햇볕이 가장 강하게 내리쬐는 한여름 대낮에 일어나는 양을 100%로 생각하면 된다.(100%가 되는 것을 광포화점이라고 한다.) 자세한 내용은 생략하기로 하고, 중요한 것은 햇볕을 받아서 ADP와 인산을 합해 ATP를 만들고, 동시에 물을 분해해서 산소분자를 만들어 내게 된다는 것이다.
암반응은 이름에서도 알 수 있듯이 빛이 없이 일어나는 작용이다. 암반응의 정체는 낮에 합성했던 ATP와 이산화탄소 분자를 합성해서 포도당을 만드는 과정이다.
식물은 낮에 햇볕을 받으면 바로바로 산소를 방출하게 되지만, 그것을 바로 포도당으로 만들지 못하고, 밤이 되기를 기다린다. 햇볕이 아무리 많이 쪼여도 식물체가 준비하고 있는 양 이상이면 더 이상 햇볕을 이용하지 못한다는 이야기이다. 그리고 해가 진 후 식물체는 바쁘게 낮에 저장한 에너지로 포도당을 합성하고, 이산화탄소를 흡수하게 된다. (물론 암반응이 햇볕이 있는 낮에 전혀 안 일어나는 것은 아니다. 일정량씩 계속 일어나고 있다.)
여기서 재미있는 것 두 가지를 살펴보면....
첫 번째, 예전에 조깅할 때에 아침 조깅을 하지 말라고 했었다. 그 이유는 밤새 식물체가 방출한 이산화탄소가 숲속의 바닥에 깔려있고, 이것이 몸에 나쁘다는 것이다.(이산화탄소가 일반적인 공기보다 무겁기는 하다.) 하지만 식물은 밤에 이산화탄소를 방출하지 않고 흡수한다. 따라서 아침 길에 이산화탄소가 바닥에 깔려있을 이유는 없다. ^^;;; 조깅전문가가 식물에 대해서 조금만 더 알았더라도 이런 웃기지 않는 이야기는 피해갈 수 있었을텐데....
두 번째, 식물체가 밤에 잠을 자지 않으면 어떻게 될까??? 당연히 식물체는 고사하게 된다. 도로변에 위치한 논에서 벼 수확량이 떨어지고, 질도 떨어지는 것은 다 이런 이유 때문일 것이다. 밤에 가로등이 너무 밝아서 벼가 포도당을 만들 시간이 부족했던 것이다.
식물은 대낮을 포함해서 최소한 4~5시간의 일조시간이 필요하고, (보상점에 따라서 시간이 조금 달라진다.) 밤도 최소한 4~5시간이 필요하다.
명반응과 암반응은 굉장히 복잡한 과정을 거치게 되므로, 이를 공부하는 이들의 몫으로 남겨두도록 하자. 우리는 이들의 특성을 이용해서 생활에 도움이 되면 좋을 것이다. ^^
밑의 사진은 고등학교 문제에 나온 그래프이다. ^^
이 그래프들을 보고 빛과 광합성을 살펴보기로 하자. ^^


여기서 엽록소 a와  엽록소b가 나오는데 이들 말고도 엽록소 c,d 등이 더 있다. 단지 이들은 일반적이지 못한 것이므로 이야기에서 제외하도록 하자.
주된 광합성 엽록소는 a종류이고, b종류는 보조역할을 한다.
위 사진에서 보듯이 식물체는 파란색과 붉은색을 많이 흡수하고, 중간색인 녹색은 흡수율이 적다. 이것은 똑같은 빛이 식물체에 쪼인다면 녹색으로 보이는 주요 원인이다. 다른 식물보다 녹색을 더 많이 반사하므로 녹색 흡수율이 낮은 것일 테니까....^^
두 번째 그래프를 보면 녹색은 그나마 광합성에 거의 사용되지도 못한다.
식물체에서 주로 사용하는 엽록소a를 살펴보면 보라색과 빨간색을 주로 광합성에 사용하는 것을 알 수 있다. 빨간색 쪽은 거의 우리 눈으로는 보이지도 않는 그런 빛을 사용하고 있다.
다시 말해서 일반적인 식물은 파란색~노란색까지의 빛의 파장과 대부분의 적외선, 자외선은 광합성에 사용하지 못한다. 따라서 식물체에 청색~황색까지의 빛만을 쪼여주면 얼마 안 있어서 식물체는 양분부족으로 고사하게 된다.

이 사진은 온도와 광합성의 관계를 보여주는 그래프이다. 온도가 30도보다 조금 높을 때.... 즉 우리나라 여름 일 최대기온에서 최대의 광합성 속도를 보인다.
따라서 식물이 광합성을 많이 해서 잘 자라게 해주려면 온도를 30도 정도 유지시켜 주면 될 것이다.
물론 햇볕도 강해야 하고, 물과 이산화탄소도 많아야 한다. ^^

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