★식물(수목)은 남사면보다 북사면에서 더 빨리 자란다

식물(수목)은 남사면보다 북사면에서 더 빨리 자란다.

 

우리는 흔히, 식물은 태양에 있는 곳에서 잘자라기에 남쪽이 좋은 방향이라고  생각한다.

하지만, 실제 과학적 데이타를 보면, 남사면보다 북사면의 생장속도가 더 빠르다.  왜일까???

 

(실제, 내 관찰경험치로 볼 때도 이와 동일한 현상을 목격한 바 있다.

절개지를 관통하는 도로가 신규로 생겼고, 도로 좌우로 생긴 법면을 녹화하기 위해 녹생토로 시공한 것을 학교다니는 시절 통학버스를 매일 타며 관찰한 적이 있다.

한쪽은 북사면(북쪽을 향한 사면)이고, 반대쪽은 남사면(남쪽을 향하는 사면)이었다.

녹생토 초화의 성장속도(피복속도)는 확연히 차이가 날 정도로 북사면이 더 빠르다는 것을 관찰하였다.

이때 난, 단순히 토양의 수분보습력의 차이가 아닐까 정도로만 결론을 내렸던 기억이 있다. 북사면이 토양에 직접닿는 직사광선량이 남사면보다는 약할 테니, 수분손실량이 적을 것이다.)

 

이 지식이 조경에서 왜 중요하냐면, 부지선정에서 응용할 수 있기 때문이다.

한 예로, 수목농장(포지) 위치를 선정할 때,

(대부분 땅값이 싼 산비탈에 위치하게 되는데) 남사면보다는 북사면을 택하는 것이 생장속도가 더 빨라, 생산성이 더 높아지기 때문이다.

 

약간 관련성이 약하기는 하지만,

스키장 계획시 남사면이 아니라, 북사면으로 슬로프 위치를 선정하는 것과는 저면에서 비슷한 논리가 들어있다.

(북사면에 위치시키는 것은 바닥에 직사광선의 도달량을 줄여서 슬로프의 눈이 덜녹게 하려는 것.--> 그렇다고 스키장에 해가 안드는 것은 아님/ 남사면, 북사면 하면 태양광에 대해서 이해가 잘 안되지만, 스키장을 사례로 생각하면, 확실히 이해가 될 것이다. 다들 스키장에서 스키는 타 보셨고, 햇빛이 잘 든다는 것은 느꼈을 테니...)

 

 

대학시절, 토양의  수분보습력차이라고 생각한 것을,

수목생리와 연결시켜서 과학적으로 설명해보고자 한다.

 

여기에는 식물호르몬의 역할로 설명을 할 수 있다.

 

식물호르몬에는 여러종류(대표적으로 5개 그룹)가 있지만,

생장을 억제시키는 에브시식산(ABA)을 대표적으로 언급하고 싶다.

 

ABA는 뿌리에서 생산되는데, 수분스트레스(즉, 수분부족)를 받으면, 잎의 ABA함량이 증가하며 기공을 폐쇄시킨다. 그효과는 2~3일간 지속된다고 한다. 수분스트레스 이외에 고온, 침수, 무기영양 부족등의 스트레스를 받으면 ABA양이 증가하여 생장이 정지된다.

 

여기에서 기공을 막는 것이 무슨 의미가 있는지 좀 더 언급해보고자 한다.

 

잎의 기공을 막는다는 것은 일차적으로 수분증발을 억제(증산작용 억제)한다는 의미도 있지만, 잎을 통한 광합성량과 호흡량을 줄인다는 의미도 있다..

 

다시 설명하면, 증산작용이라는 것은 기공을 통해서 이루어지는데, 광합성을 하기 위해서 공기 중의 적은 농도로 있는 CO2 기체를 흡수하려고 열리는데, 이 때 부수적으로 수분을 잃게 되는 것이다.

따라서, 단순히 기공의 막는 것은 수분증발 억제만 시키는 것이 아니라, 광합성량이 줄어든다는 의미를 복합적으로 가지고 있다.

 

또한, 호흡이라는 것은 광합성을 통해서 생산한 당을 생장(세포분열)에 필요한 에너지로 변환시키는 과정인데, 당이 줄면 그만큼의 ATP생산량이 줄게 되고, 세포분열(성장, 생장)이 줄게 된다... (수분공급이 원활할 것과 비교할 때)이 미묘한 차이가 누적되면 성장의 차이로 이어지게 된다.

(포도당이 산소와 결합하는 과정에서 탄소와 물이 배출되고, 에너지(ATP)가 생산되기 때문이다.)

 

                C6H12O6 + 6O2 ---> 6CO2 + 6H2O + 686kcal ---> ATP생산 

               (포도당(glucose))                                 (에너지 방출)

 

식물(수목) 성장의 관점에서는 ABA의 발생시키는 것이 생장을 억제시키므로 부정적 역할이다.

(하지만, 이 ABA가 늘 부정적인 역할만 하는 것은 아니다.

수목이식(조경공사)시에는, ABA가 기공폐쇄 역할을 하여 수분증발을 억제시키므로, 초기 수목의 활착(고사방지)에 도움이 된다.

참고로, ABA에 관여하는 미량원소가 Mo(몰리브덴)인데, 수목이식시 미량원소 결핍여부를 판단(or 추가공급) 하려는 의도가 이 때문이다.)

 

기타 호르몬의 역할도 상황에 따라서 긍정적, 부정적일 수 있다.

이렇게 설명이 가능한 것으로 옥신, 사이토키닌, 지베렐린(GA)등이 있다.

 

사이토키닌(생장촉진)은

뿌리가 생육에 불리한 환경에 놓이면 목부의 사이토키닌의 함량이 감소하며, 이로 인해 줄기의 생장이 영향을 받는다.

특히 한발(가뭄)이 계속되거나 뿌리가 침수상태로 장기가 방치되면 뿌리로부터 사이토키닌의 공급이 감소하여 노엽이 먼저 낙엽현상을 보인다.

 

 

 

작년 늦가을에 식재한 담쟁이(포트)의 성장비교- 촬영 : 15.7.6

바로 아래사진은 남향이고, 밑에 사진은 북향이다.

담쟁이의 성장량을 비교해선, 확연히 북향이 빨리 자란다.

남향은 햇빛조건이 좋아서 잔디는 잘 생육하지만, 담쟁이의 성장량이 적다.

북향은 햇빛조건이 나빠서 잔디는 생육하지 못하지만, 반대로 담쟁이의 성장량은 좋다. (이는 수분의 문제라고 판단한다.)

식물(수목)의 성장은 바닥에 햇빛이 많이 닿지 않는 것이 성장에 더 좋다는 것을 확인할 수 있다.

이는 수분의 보습력 차이라고 생각된다. 

 

 

 

담쟁이의 성장 비교 (식재 1년 8개월후) _ 남향과 북향

좌측이 남향, 우측이 북향임

동시에 담쟁이를 식재하였으나, 북향(우측)은 성장이 왕성하여 번졌으나, 남향(좌측)은 성장이 불량하여 제대로 번지지 못하고 있다.

 

남향벽면의 담쟁이 _ 하루종일 햇볕이 잘 든다.

 

북향벽면의 담쟁이_ 그늘이 져서 하루에 햇빛이 몇시간 안든다. (햇빛부족으로 하부에는 잔디가 고사하였다.)

 

 

 

 

 

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★ 관련글 : 식물호르몬                   http://blog.daum.net/land10/703

              수분의 흡수와 증산작용     http://blog.daum.net/land10/700

 

 

 

14-8. 에브시식산(ABA, abscisic acid)

가장 일반적인 생리적 효과는 생장정지를 유도하는 것, 생장억제제

 

1.휴면유도

ABA가 눈의 휴면을 유도하는 호르몬이다. 종자휴면을 유도하는 역할을 한다.

종자에 ABA를 처리하면 종자발아가 억제된다.

 

2.탈리현상 촉진

잎, 꽃, 열매의 탈리현상을 촉진한다.

 

3.스트레스 감지

ABA- 식물이 외부환경으로부터 받는 스트레스를 감지하는 역할

식물이 수분 스트레스를 받으면 잎의 ABA의 함량이 급격히 증가하여 기공폐쇄가 일어나다. 그 효과는 ABA가 없어질 때가지 2~3일간 계속된다.

 

뿌리에서 합성된 ABA가 목부를 통하여 잎으로 운반된 후 기공을 폐쇄시킨다. 뿌리 중에서도 표토 가까이 있는 뿌리 끝에서 먼저 수분스트레스를 감지여 ABA를 생산함으로써, 잎으로 신호를 보낸다.

수분 스트레스 이외에 고온, 침수, 무기영양 부족 등의 스트레스를 받으면 ABA의 양이 증가하여 생장이 정지된다.

 

 

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10-5. 증산작용

 

증산작용 : 식물의 표면으로부터 물이 수증기의 형태로 방출되는 것

중요한 이유는 증산작용을 함으로써 식물내 수분의 이동이 가능하며, 수액의 이동속도나 토양으로부터의 수분의 흡수속도가 증산작용의 속도에 따라서 결정되기 때문이다.

 

 

10-5-1. 증산작용의 기능

증산작용은 기공을 통해서 이루어지며, 광합성을 위해 공기중의 적은 농도로 있는 CO2 기체를 흡수하기 위해 열리며, 이때 부수적으로 수분을 잃는다. 

 

 

 

 

 

10-5-2. 기공의 개폐

기공의 구멍은 잎 표면적의 1%가량밖에 차지하지 않지만, 잎의 증산량은 자유 수면에서의 증발량의 반정도 될 만큼 많다.

 

1. 기공의 개폐 기작

기공은 두 개의 공변세포에 의해 생기는 구멍, 공변세포가 주변세포에서 수분을 흡수하면 열린다.

(공변세포가 수분을 흡수하는 것은 삼투포텐셜이 낮아지기 때문임,)

공변세포는 생화학적 반응을 일으켜 칼륨이온(K+)과 유기산(음전기)의 농도가 높아진다.

즉, 주변 세포에서 칼륨이온이 공변세포안으로 들어오게 되며, 이로 인해 삼투포텐셜이 낮아져 수분을 흡수할 수 있게 된다.

이때 K+이 들어온 만큼 전기적으로 중성을 유지하기 위하여 H+이 밖으로 이동한다. )

기공이 열리는 것은 칼륨이 대량으로 주변세포에서 공변세포로 모여듦으로써 가능하며, 이러한 현상을 칼륨펌프라고 한다.

 

기공이 닫히는 과정은 위에서 설명한 과정의 역반응으로 일어난다. 

 

수분부족으로 인하여 수분스트레스를 받아서 기공이 닫히는 것은, 식물호르몬인 abscisic acid(ABA)가 중간 역할을 한다. 즉, 식물에 수분부족현상이 계속되면 ABA가 엽육조직에서 만들어지거나, 혹은 뿌리가 스트레스를 받으면 뿌리에서 ABA가 만들어져서 공변세포로 이동해서 K+을 밖으로 나가도록 유도한다.

 

 

2. 환경변화와 기공개폐

1) 햇빛

기공이 열리는 데 필요한 광도는 순광합성이 가능한 광도면 족하다. 기공은 아침에 해가 뜰 때 1시간에 걸쳐 열리며, 저녁에는 서서히 닫힌다.

양수인 튤립나무의 기공은 20초 만에 열린다. -> 그만큼 증산량이 많다는 의미임, 이식시 증산억제가 필요한 수목

 

2)CO2

CO2 농도가 낮으면 기공이 열리며, CO2 농도가 높으면 기공이 닫힌다. 이는 대기중의 CO2농도가 아니라, 엽육조직의 세포간극에 있는 CO2농도를 의미한다.

 

3) 수분포텐셜

잎이 수분포텐셜이 낮아지면 수분스트레스가 커지면 기공이 닫히는데, CO2의 농도나 햇빛과는 관계없이 독립적으로 작용한다.

 

4) 온도

온도가 높아지면(30~35℃) 기공이 닫히는데, 간접적으로 나타나는 현상