광합성

광합성이란

광합성은 엽록체가 햇빛에너지를 모아 이산화탄소와 물을 원료로 하여 여러 효소의 작용으로 탄소화물을 합성화하는 것이다. 이때 부산물로 산소가 발생한다. 태양에너지 중에서 가시광선의 에너지만이 엽록체에 의하여 이용된다. 햇빛에너지는 엽록소에 의해서 모여져서 ATP의 형태로 일시적으로 저장되어 있다가 포도당을 만드는 데 쓰이며, 결과적으로 태양에너지가 포도당의 형태로 전환된다고 할 수 있다.

 

환경조건과 광합성량

광합성량은 여러 가지 환경요인에 의하여 크게 변화한다. 그 중에서 가장 중요한 것은 광량, 온도, 수분이다. 광량은 빽빽한 임분에서 나무끼리 서로 그늘을 만들기 때문에 항상 부족한 상태이다. 따라서 수목을 부족한 광량에 적응하기 위하여 진화해 왔다. 한 나무를 대상으로 살펴보면 햇빛을 잘 받은 잎은 양엽으로 자라서 광도가 높을 때 광합성을 효율적으로 수행하며, 그늘 속에 있는 잎은 음엽으로 자라서 광도가 낮을 때 광합성을 효율적으로 하도록 적응한다.

 

호흡

호흡 에너지를 가지고 있는 물질을 산소로 산화시켜서 에너지를 발생시키는 과정을 의미하며, 부산물로 이산화탄소가 생긴다. 따라서 호흡은 광합성으로 저장해 놓은 에너지를 필요할 때 이용하기 위하여 다시 발생시켜 공급하는 과정이라고 할 수 있으며, 광합성의 역반응에 해당한다. 이때 발생한 에너지는 광합성과 마찬가지로 ATP의 형태로 일시적으로 저장되었다가 여러 가지 대사과정에 쓰인다. 즉 세포벽의 주 성분인 섬유소, 효소의 주성분인 단백질, 그리고 세포막의 주성분인 지방을 합성하는데 ATP가 필요하며, 이 ATP는 호흡작용으로부터 공급된다.

 

수목의 호흡

수목의 호흡은 나무의 크기, 나이, 부위, 계절, 온도 등에 따라서 큰 차이가 있다. 나무의 크기나 나이가 클수록 전체 중량에 대한 잎의 비율이 감소하는 반면에 비광합성 조직인 줄기와 뿌리의 체적이 증가하여 호흡량이 증가한다. 잎은 다른 부위에 비하여 살아 있는 세포가 많기 때문에 호흡량이 많으며, 뿌리의 경우 대부분의 세근이 모여 있는 표토 근처의 근계에서 왕성한 호흡을 한다. 따라서, 자라고 있는 나무에 흙으로 두껍게 복토하는 것은 뿌리의 호흡을 방해하므로 절대 실시해서는 안된다. 수목의 호흡량은 여름철에 높고 온도에 비례한다. 밤에는 광합성을 중단하고 호흡만을 수행하므로, 밤의 온도가 낮보다 5~10c 가량 낮아야 호흡량을 적게 하여 수목생장이 원활해진다.

 

직경생장

나무의 지름이 굵어지는 것을 직경생장이라고 하며, 수피 바로 안쪽에 있는 형성층이 세포분열을 해서 자신의 안쪽으로 물관부조직을, 그리고 바깥쪽으로 체관부조직을 생산함으로써 가능하다. 형성층 자체는 영구히 분열조직으로 남아 있게 된다. 물관부조직과 체관부조직을 생산하는 비율은 침엽수의 경우 대량 10:1 가량 되는데, 환경조건이 불리해지면 물관부의 생산량의 줄어들어 비율이 작아진다. 봄철의 형성층이 세포분열을 시작하면 물관부조직보다 체관부조직을 먼저 만들기 시작한다.형성층의 활동은 봄에 줄기생장이 시작될 때 함께 시작하여 가을까지 지속한다. 이른 봄 눈에서 만들어진 식물호르몬이 밑으로 이동하여 형성층을 자극하면 세포분열이 중단된다. 따라서 상록수의 형성층은 낙엽수보다 더 가을 늦게까지 활동한다. 

 

뿌리생장

뿌리의 생장은 이른 봄에 줄기보다 먼저 시작하여 가을에 줄기보다 더 늦게까지 지속된다. 뿌리의 신장속도는 계절에 따라 다른데, 가장 왕성하게 자랄 때 하루에 1mm에서 수 cm까지 다양하다. 포플러의 뿌리는 하루에 5cm까지 자라며, 소나무의 뿌리는 하루 5mm 내외로 자란다. 지름이 굵은 다년생뿌리는 수명이 길지만, 세근은 1년가량 살아남으며 월동기간에 많이 죽는다.

뿌리의 수직계 분포는 수종에 따라서 다양하며, 굵은 뿌리의 경우 소나무와 같이 심근성이거나 낙엽송과 같이 중간형, 그리고 밤나무와 같이 천근성을 나타낸다. 그러나 세근은 수종에 관계 없이 표토 부근에 대부분 모여 있다. 참나무와 소나무숲의 경우 표토 12cm 내에 전체 세근의 90%가 존재할 만큼 표토에 집중되어 있는데, 주원인은 표토에는 산소공급이 쉬워 세근의 호흡에 유리하고, 낙엽이 쌓여 양료가 많기 때문이다. 

뿌리의 수평적 분포는 수관폭보다 더 넓게 퍼지는데, 과수의 경우 모래토양에서 수관폭의 3배까지, 그리고 점토의 1.5배까지 퍼진다.