광보상점과 광포화점

핵심 정리

광보상점과 광포화점은 빛의 세기에 따라 광합성이 어떻게 달라지는지를 보여 주는 두 기준점이다. 광보상점은 외견상 광합성속도가 0이 되는 조사광량이다. 이 지점에서는 광합성량과 호흡량이 같아 겉보기 기체 교환이 없다. 광합성량과 호흡량이 같다는 말은 광합성이 완전히 멈춘다는 뜻이 아니다. 두 작용이 서로 상쇄되어 밖으로 드러나는 기체 교환이 없다는 뜻이다. 광보상점보다 약한 빛에서는 호흡으로 나가는 양이 광합성으로 들어오는 양보다 많아 유기물이 순생산으로 남지 않는다. 광보상점보다 강한 빛에서는 광합성이 호흡을 넘어서므로 식물체에 유기물이 쌓인다.

광포화점은 빛을 더 주어도 광합성이 늘지 않기 시작하는 지점이다. 광포화점 이상에서는 광도를 높여도 광합성이 더 이상 증가하지 않는다. 이때 광합성을 제한하는 요인은 빛이 아니다. 광포화점 이상에서는 이산화탄소 농도와 온도가 광합성의 제한요인이 된다. 빛이 충분해지면 공급되는 이산화탄소의 양과 효소 반응에 필요한 온도 조건이 광합성 속도를 결정한다. 이산화탄소 농도를 높여도 어느 수준 이상에서는 광합성 속도가 더 늘지 않는다.

광포화점은 고정된 값이 아니다. 온도와 이산화탄소 농도에 따라 광포화점이 변한다. 따라서 광포화점을 식물 종마다 정해진 상수처럼 외워서는 안 된다. 측정할 때의 온도와 이산화탄소 조건을 함께 고려해야 한다. 같은 식물이라도 조건이 바뀌면 두 기준점의 위치가 달라질 수 있다.

식물의 특성에 따라서도 두 기준점의 위치가 달라진다. 음지식물은 두 기준점 모두 낮음 음지식물은 양지식물보다 광보상점과 광포화점이 모두 낮다. 광보상점이 낮은 식물은 그늘을 견디는 힘인 내음성이 강하다. 그늘진 곳은 빛이 약하므로, 약한 빛에서도 광합성이 호흡을 앞서는 식물이 그늘에서 살아남기 유리하다.

군락으로 자랄 때도 광포화점이 달라진다. 동일 작물의 광포화점은 고립 상태보다 군락 상태에서 높다. 군락형성도가 높을수록 군락의 광포화점은 높아진다. 군락에서는 빛을 받는 잎이 여러 층으로 쌓이므로, 개체 상태보다 빛에 대한 포화가 늦게 나타난다고 이해하면 된다.

자세히

광포화점을 바꾸고 제한하는 요인

광포화점 이상에서 제한요인이 어떻게 달라지는지 살펴보면 해당 구간을 정확히 해석할 수 있다. 빛이 부족한 구간에서는 빛의 양이 광합성을 결정하지만, 광포화점에 이르면 이산화탄소와 온도가 광합성에 영향을 준다. 광포화점에 이른 식물은 이산화탄소 농도를 높이면 광포화점이 높아진다. 이 관계는 광포화점이 빛의 조건만으로 정해지는 값이 아님을 보여 준다.

다만 이 구간에서도 제한요인은 하나로 고정되지 않는다. 광도를 더 높여도 광합성이 늘지 않는다면 빛은 이미 충분하다는 뜻이다. 이산화탄소 공급과 온도 조건을 차례로 점검해야 한다. 이 순서로 생각하면 광포화점 이상에서 제한요인을 묻는 문제를 빠르게 구분할 수 있다.

두 기준점의 차이는 아래 표에 정리했다.

음지식물과 내음성

음지식물과 양지식물을 비교하는 문제는 두 기준점이 함께 움직인다는 점을 기준으로 풀어야 한다. 음지식물은 광보상점과 광포화점이 모두 낮으므로, 광보상점만 낮고 광포화점은 높다고 보면 안 된다. 광보상점이 낮을수록 약한 빛에서도 광합성이 호흡을 넘어 내음성이 강하다. 광보상점은 식물이 그늘을 견디는 힘을 가늠하는 지표로 쓰인다. 같은 맥락에서 음생식물은 양생식물보다 광보상점이 낮다.

내음성은 빛이 약한 환경에서 생존하는 능력이다. 광보상점이 낮은 식물은 그늘진 숲 아래에서도 유기물을 조금이라도 남길 수 있다. 반대로 광보상점이 높은 식물은 약한 빛에서 호흡량을 상쇄하지 못하므로 그늘에서 생육하기 어렵다. 이 관계를 거꾸로 외우면 내음성과 광보상점을 묻는 선지를 틀리기 쉽다.

군락 상태와 생육 시기

군락 상태와 고립 상태를 비교할 때는 같은 작물이라도 광포화점의 대소가 달라진다는 점을 먼저 알아야 한다. 군락 상태의 광포화점이 고립 상태보다 높고, 군락형성도가 높을수록 광포화점도 높아진다. 두 관계를 반대로 외우면 선지를 틀리기 쉽다.

생육 시기에 따른 차이도 같은 방향으로 이해하면 된다. 생육 초기 작물의 광포화점은 생육이 왕성한 군락 상태보다 낮다. 벼는 출수기 전후의 군락 상태에서 전광에 가까운 높은 조도에서도 광포화에 도달하지 못한다. 이 사례는 군락이 빛을 많이 받아들이는 상태에서도 광포화점에 쉽게 이르지 않는다는 점을 보여 준다.