๐ŸŒฑ ์‹๋ฌผ ํ‚ค์šฐ๊ธฐ ํ•„์ˆ˜ ์ง€์‹: ๊ด‘ํ•ฉ์„ฑ๊ณผ ๋ฌผ ์ˆœํ™˜์˜ ์ˆจ๊ฒจ์ง„ ๋น„๋ฐ€โœจ

๐ŸŒฑ ์‹๋ฌผ ํ‚ค์šฐ๊ธฐ ๋งˆ์Šคํ„ฐ ํด๋ž˜์Šค: ๊ด‘ํ•ฉ์„ฑ๊ณผ ๋ฌผ ์ˆœํ™˜์˜ ์ „๋ฌธ๊ฐ€์  ์ดํ•ด

๊ด‘ํ•ฉ์„ฑ: ์‹๋ฌผ์„ ์„ฑ์žฅ์‹œํ‚ค๋Š” ๋งˆ๋ฒ• ๊ฐ™์€ ์ƒ์ฒด๋ฐ˜์‘โœจ

์‹๋ฌผ ์žฌ๋ฐฐ์— ์žˆ์–ด ๊ฐ€์žฅ ๊ทผ๋ณธ์ ์ธ ํ™”ํ•™ ๋ฐ˜์‘์€ ๋ฐ”๋กœ ๊ด‘ํ•ฉ์„ฑ(photosynthesis)์ž…๋‹ˆ๋‹ค. ์ •ํ™•ํžˆ ๊ด‘ํ•ฉ์„ฑ์ด๋ผ๋Š” ๋งค์šฐ ์ค‘์š”ํ•œ ๊ณผ์ •์˜ ๋ฉ”์ปค๋‹ˆ์ฆ˜์„ ์ดํ•ดํ•˜๋ฉด ๋‹น์‹ ์˜ ์‹๋ฌผ ๊ด€๋ฆฌ ๋Šฅ๋ ฅ์ด ํ›จ์”ฌ ์ „๋ฌธ์ ์ด๊ณ  ๊ณผํ•™์ ์œผ๋กœ ๋ฐœ์ „ํ•  ๊ฒƒ์ž…๋‹ˆ๋‹ค.

๊ด‘ํ•ฉ์„ฑ ๋„์‹ํ™”

์ด๋ฏธ์ง€ ์ถœ์ฒ˜: Pixabay

๐ŸŒž ๊ด‘ํ•ฉ์„ฑ์˜ ๊ณผํ•™: ๋ฐ˜์‘์‹๊ณผ ๋ฉ”์ปค๋‹ˆ์ฆ˜์„ ์ž์„ธํžˆ ๋ณด๊ธฐ

๊ด‘ํ•ฉ์„ฑ์˜ ๊ธฐ๋ณธ ๋ฐ˜์‘์‹์€ ๋‹ค์Œ๊ณผ ๊ฐ™์Šต๋‹ˆ๋‹ค:

6CO2 + 6H2O + ๋น› ์—๋„ˆ์ง€ โžก๏ธ C6H12O6(ํฌ๋„๋‹น) + 6O2

์œ„ ์‹์—์„œ ๋ณผ ์ˆ˜ ์žˆ๋“ฏ์ด, ์‹๋ฌผ์€ ์ด์‚ฐํ™”ํƒ„์†Œ์™€ ๋ฌผ, ํƒœ์–‘์˜ ๋น› ์—๋„ˆ์ง€๋ฅผ ์ด์šฉํ•ด์„œ ํฌ๋„๋‹น๊ณผ ์‚ฐ์†Œ๋ฅผ ์ƒ์„ฑํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ์ด ๊ณผ์ •์€ ์—ฝ๋ก์ฒด(Chloroplast)๋ผ๋Š” ์„ธํฌ์†Œ๊ธฐ๊ด€์—์„œ ์ด๋ฃจ์–ด์ง€๋ฉฐ, ํด๋กœ๋กœํ•„(์—ฝ๋ก์†Œ)์€ ๋น›์—๋„ˆ์ง€๋ฅผ ํก์ˆ˜ํ•˜์—ฌ ์ „์ž ํ๋ฆ„์„ ์œ ๋„ํ•ด์ฃผ๋Š” ํ•ต์‹ฌ์ ์ธ ์—ญํ• ์„ ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค.[1]

๐Ÿ” ์ตœ๊ทผ ์—ฐ๊ตฌ๋กœ ๋ณด๋Š” ๊ด‘ํ•ฉ์„ฑ ํšจ์œจ ๊ทน๋Œ€ํ™” ์ „๋žต

2022๋…„ Nature Plants์— ๋ฐœํ‘œ๋œ ์—ฐ๊ตฌ์— ๋”ฐ๋ฅด๋ฉด, ๊ด‘ํ•ฉ์„ฑ ํšจ์œจ์€ ๋น›์˜ ํŒŒ์žฅ์— ๋”ฐ๋ผ ๋‹ฌ๋ผ์ง€๋ฉฐ, ํŠนํžˆ ๋นจ๊ฐ•๊ณผ ํŒŒ๋ž‘ ํŒŒ์žฅ์ด ๊ฐ€์žฅ ํšจ์œจ์ ์œผ๋กœ ํด๋กœ๋กœํ•„๋กœ ์—ฌ๋Ÿฌ ์‹๋ฌผ ์ข…์—์„œ ํก์ˆ˜๋˜๋Š” ๊ฒƒ์œผ๋กœ ๋‚˜ํƒ€๋‚ฌ์Šต๋‹ˆ๋‹ค.[2]

๐Ÿ“Š ํŒŒ์žฅ ๋ณ„ ์—ฝ๋ก์†Œ ํก์ˆ˜์œจ ์ฐธ๊ณ ํ‘œ

ํŒŒ์žฅ ๋ฒ”์œ„ ํšจ์œจ์„ฑ ์‹๋ฌผ์˜ ์„ฑ์žฅ ํšจ๊ณผ
400-500nm (์ฒญ์ƒ‰ ํŒŒ์žฅ) 85% ์ด์ƒ ์žŽ์˜ ์„ฑ์žฅ ์ด‰์ง„ ๋ฐ ์‹ ๊ทœ ๋ฐœ์•„ ํ™œ์„ฑํ™”
500-600nm (๋…น์ƒ‰ ํŒŒ์žฅ) 35~50% ์ƒ๋Œ€์ ์œผ๋กœ ํšจ์œจ์ด ๋‚ฎ์Œ, ์ฃผ๋กœ ๋ฐ˜์‚ฌ
600-700nm (์ ์ƒ‰ ํŒŒ์žฅ) 90% ์ด์ƒ ๊ฝƒ๊ณผ ์—ด๋งค ๋ฐœ๋‹ฌ, ์ „๋ฐ˜์ ์ธ ์„ฑ์žฅ ์ด‰์ง„ ํšจ๊ณผ์ 

ํ‘œ ๋ฐ์ดํ„ฐ ์ถœ์ฒ˜: Nature Plants, 2022๋…„ ๊ด‘ํ•ฉ์„ฑ ํšจ์œจ ์—ฐ๊ตฌ[2]

๐Ÿ’ง ์‹๋ฌผ์˜ ๋ฌผ ์ˆœํ™˜์„ ์ดํ•ดํ•˜๊ณ  ๊ด€๋ฆฌํ•˜๊ธฐ

์‹๋ฌผ์—๊ฒŒ ์žˆ์–ด ๋ฌผ์€ ๋‹จ์ˆœํžˆ ์ˆ˜๋ถ„ ๊ณต๊ธ‰ ์ด์ƒ์˜ ์—ญํ• ์„ ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ๋ฌผ์€ ๊ด‘ํ•ฉ์„ฑ์˜ ์›๋ฃŒ์ด์ž ์–‘๋ถ„๊ณผ ํ˜ธ๋ฅด๋ชฌ์˜ ์šด๋ฐ˜์ž์ด๋ฉฐ, ์ฒด๋‚ด ์••๋ ฅ(๋•Œ๋กœ๋Š” ํŒฝ์••์ด๋ผ ๋ถˆ๋ฆฌ์ฃ )์„ ์œ ์ง€ํ•˜์—ฌ ์‹๋ฌผ์„ ์•ˆ์ •์‹œํ‚ค๋Š” ์—ญํ• ๊นŒ์ง€ ๋‹ด๋‹นํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค.

๐Ÿ“Œ ์ฆ์‚ฐ์ž‘์šฉ์˜ ์ค‘์š”์„ฑ๊ณผ ๊ด€๋ฆฌ ๋ฐฉ๋ฒ•

์‹๋ฌผ์€ ๋Œ€๋ถ€๋ถ„์˜ ๋ฌผ์„ ์žŽ์˜ ๊ธฐ๊ณต(stomata)์„ ํ†ตํ•ด ์ฆ๋ฐœ์‹œํ‚ค๋Š” ์ฆ์‚ฐ์ž‘์šฉ(transpiration)์„ ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ์ด ๊ณผ์ •์—์„œ ์‹๋ฌผ์€ ์ˆ˜๋ถ„์„ ์กฐ์ ˆํ•˜๋ฉฐ, ํ† ์–‘์—์„œ ๋ฌผ๊ณผ ์˜์–‘์†Œ๋ฅผ ํก์ˆ˜ํ•˜๋„๋ก ์ถ”์ง„๋ ฅ์„ ์ œ๊ณตํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ์ตœ๊ทผ ์—ฐ๊ตฌ์—์„œ ์ฆ์‚ฐ์ž‘์šฉ์€ ์‹๋ฌผ ์ „์ฒด ๋ฌผ ์‚ฌ์šฉ๋Ÿ‰์˜ ์•ฝ 95~99%๋ฅผ ์ฐจ์ง€ํ•œ๋‹ค๊ณ  ๋ณด๊ณ ๋˜์—ˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค[3].

  • ๊ธฐ๊ณต ๊ด€๋ฆฌ: ์Šต๋„ ๋ฐ ์˜จ๋„์กฐ์ ˆ๋กœ ์ฆ์‚ฐ๋Ÿ‰ ์ตœ์ ํ™”ํ•˜๊ธฐ.
  • ๋ฌผ๊ด€ ๊ด€์ฐฐ: ํŠน์ • ์งˆ๋ณ‘(๋ฌผ๊ด€๋ณ‘, Fusarium ๋“ฑ) ์˜ˆ๋ฐฉ ์œ„ํ•ด ๊พธ์ค€ํžˆ ๊ด€์ฐฐ ํ•„์š”.
  • ๊ด€์ˆ˜ ๊ด€๋ฆฌ ์ „๋žต: ์•„์นจ ์ผ์ฐ์ด๋‚˜ ํ•ด์งˆ๋… ๋ฌผ์„ ์ฃผ์–ด ๊ธ‰๊ฒฉํ•œ ์˜จ๋„ ๋ณ€ํ™”์™€ ์ฆ์‚ฐ ์ŠคํŠธ๋ ˆ์Šค๋ฅผ ์ตœ์†Œํ™”.

์ •๋ฆฌํ•˜๋ฉฐ: ๊ด‘ํ•ฉ์„ฑ๊ณผ ๋ฌผ ์ˆœํ™˜์˜ ์กฐํ™”๐ŸŒฟ

์‹๋ฌผ ํ‚ค์šฐ๊ธฐ์˜ ์ „๋ฌธ์„ฑ์„ ๋†’์ด๋ ค๋ฉด ๊ด‘ํ•ฉ์„ฑ๊ณผ ์ˆ˜๋ถ„ ์ˆœํ™˜์˜ ๊ธฐ์ดˆ์ ์ธ ์ดํ•ด์—์„œ๋ถ€ํ„ฐ ์ตœ์‹  ์—ฐ๊ตฌ ํŠธ๋ Œ๋“œ๋ฅผ ๋ฐ˜์˜ํ•œ ์ „๋žต์  ๊ด€๋ฆฌ๊นŒ์ง€ ํญ๋„“์€ ์ ‘๊ทผ์ด ํ•„์ˆ˜์ ์ž…๋‹ˆ๋‹ค. ๊พธ์ค€ํ•œ ๊ด€์ฐฐ๊ณผ ๊ด€๋ฆฌ, ์ตœ์‹ ์˜ ์—ฐ๊ตฌ ์ •๋ณด๋ฅผ ๋ฐ”ํƒ•์œผ๋กœ ์ตœ์ ์˜ ์ƒ์œกํ™˜๊ฒฝ์„ ์กฐ์„ฑํ•˜๋ฉด, ์‹๋ฌผ์€ ํ™•์‹คํ•œ ๋ณด๋‹ต์„ ์ค„ ๊ฒƒ์ž…๋‹ˆ๋‹ค.


[1] Whitmarsh & Govindjee (2006). Photosystem II: Structure, function, and dynamics. ๋งํฌ ํด๋ฆญ

[2] Nature Plants (2022). Optimizing wavelengths for photosynthesis efficiency: experimental review. ๋งํฌ ํด๋ฆญ

[3] Taiz, Zeiger, Moller, & Murphy (2015). Plant Physiology and Development, 6th ed., Chapter 3. Sinauer Associates.

๐ŸŒท์‹๋ฌผ๊ณผ ํ•จ๊ป˜ ํ•˜๋Š” ๊ฑด๊ฐ•ํ•œ ํ•˜๋ฃจ ๋˜์„ธ์š”๐ŸŒท

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