7.2 광 환경 변화에 대한 생리 반응

7.2 광 환경 변화에 대한 생리 반응

– 빛의 언어를 읽는 나무의 능력

빛은 식물의 생존에 있어 에너지의 공급원이자 생장 방향의 신호, 그리고 계절과 시간의 흐름을 인식하는 기준이기도 합니다.
수목은 고정생물이지만 결코 수동적이지 않습니다. 광의 세기, 파장, 지속 시간(광주기) 등의 변화에 따라 자신의 생장을 조절하고, 생리 시스템을 능동적으로 어디서, 언제, 언떻게 자랄지 스스로 판단하고 조절하는 능동적으로 조정합니다.

1. 광 환경의 주요 요소
광 환경은 수목이 일상적으로 마주하는 외부 광 조건의 총합을 의미합니다.

이는 단순히 빛이 강하냐 약하냐를 넘어서, 광의 세기(intensity), 파장(wavelength), 광주기(photoperiod), 광질(질적 구성)이 모두 포함됩니다.

(1) 광의 세기(Intensity)

• 단위 면적당 도달하는 빛의 양
• 광합성 속도와 직결됨
• 너무 강하면 광저해(photo-inhibition), 약하면 광보상점 미달로 생장 정지

한 나무 내에서 볼 때 햇빛이 항상 노출된 양엽과 항상 그늘 속에 있는 음엽형태가 다르게 분화합니다.

수종 간에는 그늘에서도 자랄 수 있는 음수와 그늘에서는 살 수 없는 양수로 진화합니다. 
광도가 감소하면 수목의 줄기에 비해 뿌리의 생장량이 상대적으로 감소합니다.  

 

(2) 광의 파장(Wavelength)

• 각 파장대별 생리 반응 유도
• 청색광(450nm 전후): 기공 개폐, 줄기 생장 억제
• 적색광(660nm 전후): 광합성 활성, 개화 유도
• 원적색광(730nm 전후): 음지 신호, 생장 방향 전환(줄기 신장 유도)

단풍나무 활엽수림 밑의 임상에는 파장이 긴 적색광이 주종을 이루고 있으며, 소나무 침엽수림 밑의 임상에는 가시광선의 스펙트럼이 골고루 분포합니다. 

 

 (3) 광주기(Photoperiod)

• 하루 중 빛이 지속되는 시간
• 장일/단일 식물 구분
• 개화, 휴면, 낙엽 등 계절성 반응 유도

초본식물의 개화에 중요한 영향을 끼칩니다. 산림에서 수목은 꽃눈의 원기 형성시기는 일장에 의해 결정되지만, 실제로 무궁화를 제외하면 개화시기를 일장으로 바꿀 수 없습니다. 
광주기는 대신 눈의 생장 개시 및 휴면에 더 중요한 영향을 끼칩니다. 

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2. 광 환경 변화에 대한 수목의 생리 반응

(1) 광합성 효율의 변화

• 빛이 약할 때: 광보상점 미달 → 호흡량 > 광합성량 → 탄소 손실
• 빛이 강할 때: 광포화점 이상 도달 시 효율 감소, ROS 증가

수목은 광 포화도에 따른 효율 범위 내에서 수형 조절 및 기공 반응을 조절함

 

(2) 기공 개폐 및 수분 관리

• 청색광 → 기공 열림 → 증산 및 냉각 활성
• 광 부족 시 기공 개폐 반응 저하 → 수분 손실 감소
• 고광 하에서는 ABA 상승 → 기공 폐쇄 → 수분 절약 모드 전환

 

(3) 광주기 변화에 따른 생장 반응

• 장일성 수목: 하루 빛이 길어질수록 생장 촉진 + 개화 시기 앞당김
• 단일성 수목: 일정 광주기 미만으로 유지되어야 생장 개시

밤 길이가 기준이므로, 인공 조명은 광주기 혼란을 일으킬 수 있음

 

(4) 식물호르몬 변화

조건	호흐몬 반응
광 부족	옥신↑ → 신장생장 유도(도장현상)
청색광	시토키닌↑ → 줄기 억제, 기공 개폐
적색광	지베렐린↑ → 개화 촉진
장일조건	ABA↓ → 생장촉진, 휴면 억제

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3. 수목의 구조적 반응 – 광에 따른 형태변화

 (1) 도장성 생장 (Etiolation)

• 빛 부족 시 옥신 증가 → 줄기 길게 자람
• 엽록소 합성 저하 → 황백색 조직
• 실내 식물, 밀식 식재지에서 자주 발생

 

(2) 수형 조절

• 가지는 빛을 더 받기 위해 경쟁적으로 방향 전환
• 음지에서는 잎 넓이 증가 + 밀도 감소, 양지에서는 잎 작고 조밀

 

 (3) 생장 방향 조절 – 굴광성

• 광원 쪽으로 옥신이 이동 → 비대칭 생장
  → 양지성 수목의 가지가 태양 방향으로 자라는 이유

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 4. 광 환경 변화에 따른 수목 관리 전략

상황	관리 전략
건물 사이 음지	광보상점 낮은 음지 수종 식재 (예: 고사리, 산철쭉, 박태기나무)
광선 투과율 낮은 숲	솎아베기 시행 → 수관 밀도 조절
가로등 주변 수목	광주기 혼란 가능성 고려한 수종 선택
실내 조경	적색/청색 LED 광원 활용 → 잎 유지, 생장 안정 유도

 

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5. 빛을 읽는 나무의 능력

변화 요소	수목 반응
광 세기 증가	기공 개폐 조절, 광합성 효율 변화
파장 차이	청색 → 기공 열림, 적색 → 개화 촉진
광주기 변화	개화/휴면/생장 시기 결정
광 부족	도장성 생장, 생장 억제, 잎 크기 증가

 

수목은 단순히 빛을 받는 존재가 아니라, 빛의 색과 양, 지속 시간까지 해석하며 생리 시스템을 조정하는 능동적 존재입니다.
광 환경을 이해하면, 우리는 수목의 생장 리듬을 조율하고, 더 건강한 환경에서 자랄 수 있도록 도울 수 있습니다.