2.3 광포화점과 광보상점

2.3 광포화점과 광보상점

광합성에 영향을 주는 요인 광도에 대해 알아보겠습니다. 

햇빛이 있어야 광합성이 이루어지므로 광도는 광합성에 직접적인 영향을 끼칩니다. 

암흑 상태에서 식물은 호흡작용만 항과고 이산화탄소를 방출하며, 서서히 광도가 증가하면 광합성을 시작하면서 이산화탄소를 흡수하기 시작합니다. 어떤 광도에 도달하면 호흡작용으로 방출되는 이산화탄소의 양과 광합성으로 흡수하는 이산화탄소의 양이 일치하게 됩니다. 이때의 광도를 광보상점이라고 합니다.  

광도가 광보상점 이상 되어야 식물이 살아갈 수 있습니다. 

 

광보상점 이상으로 광도가 증가하면 광도가 증가하는 만큼 광합성량이 비례적으로 증가하다가, 어느 지점엔 더 이상 광합성량이 증가하지 않는 포화상태의 광도에 도달하는데 이때의 광도를 광포화점이라고 합니다. 

 

광합성은 수목의 생존과 생장을 가능하게 하는 생리 작용입니다.
그러나 이 과정은 단순히 “빛이 많을수록 무조건 좋다”는 식으로 설명되지 않습니다.
나무는 일정량 이상의 빛을 더 받아도 광합성량이 더 이상 늘지 않으며,
또한 빛이 너무 적으면 오히려 생존에 필요한 에너지조차 확보하지 못합니다.

이때 중요한 기준이 되는 개념이 바로 광포화점(light saturation point)과 광보상점(light compensation point)입니다.
이 두 지점을 이해하는 것은 광합성 효율, 생장 전략, 환경 적응성, 수종 선택에 있어 필수적입니다.

 

1. 광포화점(Light Saturation Point)이란?

광포화점은 식물이 광합성을 수행하는 데 있어 광합성 속도가 최대치에 도달하는 빛의 세기(광량)를 말합니다.

★  쉽게 설명하면:

• 빛이 점점 강해질수록 광합성 속도도 증가합니다.
• 하지만 일정한 세기를 넘어서면, 광합성 속도는 더 이상 증가하지 않고 포화 상태에 이릅니다.
• 이 임계점이 바로 광포화점입니다.

★ 왜 중요한가?

광포화점을 넘는 빛은 광합성에 추가적 이득을 주지 않으며,
오히려 광산화 스트레스(빛에 의한 세포 손상)를 유발할 수 있습니다.

예시:

• 양수(예: 소나무): 광포화점이 높아 강한 빛에서 광합성을 극대화
• 음수(예: 단풍나무 어린 개체): 낮은 광포화점, 약한 빛에서도 생장 가능
• 양수인 소나무류는 음수인 단풍나무류보다 약9배 높은 광도에서 광보상점에 도달합니다. 
• 소나무류는 다른 나무의 그늘 아래에서는 살 수 없지만 단풍나무류는 그늘에서 살 수 있습니다. 

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2. 광보상점(Light Compensation Point)이란?

광보상점은 광합성으로 얻는 이산화탄소 흡수량과, 호흡으로 잃는 이산화탄소 방출량이 같아지는 빛의 세기입니다.

★ 쉽게 설명하면:

• 이 지점 이하의 빛에서는 광합성으로 얻는 에너지가 부족해 나무는 생장을 멈추거나, 에너지를 잃는 상태가 됩니다.
• 이 지점 이상이 되어야 비로소 에너지 흑자 상태(=성장 가능)가 됩니다.

★ 왜 중요한가?

• 그늘이나 건물 사이처럼 빛이 제한적인 환경에서 광보상점 이하의 조건이 계속되면 수목은 생존조차 위협받습니다.

예시:

• 음지적응 수종(예: 사철나무)은 광보상점이 낮아 어두운 환경에서도 생존
• 양지수종(예: 아까시나무)은 광보상점이 높아 빛 부족에 민감

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3.  광포화점과 광보상점 비교

항목광포화점광보상점

항목	광포화점	광보상점
의미	광합성 속도가 더 이상 증가하지 않는 광량 수준	광합성량 = 호흡량이 되는 최소 광량
영향	그 이상 빛은 광합성에 무의미	그 이하 빛은 생존에 부족
수종 차이	양수 > 음수	음수 < 양수
실무 활용	조경·재배지 설계 시, 광 포화 범위 고려	음지형 식재, 실내 식물 설계 시 고려

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4.  수목생리학에서의 실무 활용

광포화점과 광보상점은 단지 실험실에서 측정되는 과학적 개념에 그치지 않습니다.
수목생리학에서는 이 두 값을 현장 설계와 관리의 과학적 기준으로 적극 활용하고 있습니다.
다음은 대표적인 실무 응용 사례입니다.

① 도시 조경 설계

도시 환경은 고층 건물, 좁은 거리, 불규칙한 일조 시간 등으로 인해 나무가 받는 실질적인 빛의 세기와 지속 시간이 매우 다양합니다. 이때 광보상점은 수종 선택의 중요한 기준이 됩니다.

• 광보상점 이하의 음지 조건에서는
  저광 적응형 수종(예: 홍가시나무, 산호수, 사철나무 등)을 배치해야 생존 가능성이 높습니다.
• 광량이 충분한 장소에서는
  광포화점이 높은 수종(예: 플라타너스, 느티나무, 아까시나무)을 활용하면 광합성 효율을 극대화할 수 있습니다.

 

② 산림 조성 및 수종 혼합 전략

산림 조림이나 복원 과정에서는 시간에 따라 빛 환경이 변화하기 때문에 수종 선택과 배치에 있어서 광환경 변화 예측이 중요합니다.

• 초기: 나무가 작고 덮는 면적이 적을 때는 저광 상태
  → 광보상점이 낮은 천이 초기에 적합한 수종(예: 오리나무, 버드나무 등)
• 후기: 숲이 우거질수록 수관 상층만 강한 빛을 받게 되므로,
  이 구간에서 광합성 효율을 높일 수 있는 광포화점이 높은 양지 수종(예: 소나무, 참나무 등)이 경쟁 우위를 갖게 됩니다.

이는 천이 모델링, 군락 안정성 확보, 혼효림 조성 전략의 기반이 됩니다.

 

③ 탄소 흡수력 분석 및 예측 모델

광합성은 이산화탄소를 흡수하고 탄소를 저장하는 과정입니다.
광포화점과 광보상점 정보를 활용하면 시간대별 CO₂ 흡수량 예측이 가능해집니다.

• 광포화점 정보는 ‘광합성 활성화 최대 구간’을 판단하는 기준
• 일조 시간 + 광보상점 분석을 통해
  특정 수종의 일일·연간 이산화탄소 흡수량 시뮬레이션이 가능
• 이 데이터는 탄소중립형 도시숲 설계, 공공녹지의 탄소 저장 평가 등에 직접 활용됩니다.

 

광합성은 단순히 ‘빛이 많으면 좋다’는 식의 반응이 아닙니다. 나무는 빛에 따라 정교하게 반응하며,
생존 가능한 최소한의 빛(광보상점)과 더 이상 반응하지 않는 한계치(광포화점)를 넘나들며 효율적 에너지 생산을 이어갑니다.

수목생리학은 이 두 지점을 정확히 파악함으로써 수종 선택, 생장 분석, 기후 변화 대응 설계에 이르는 댜양한 실무 적용에 가능하도록 돕습니다.