안녕하세요 여러분! 😄
따사로운 봄 햇살아래 새로운 잎이 나며 보기좋은 연녹색이 가득한 4월입니다☀️. 이처럼 식물은 광합성을 하여 에너지를 얻는다는 것은 너무나도 잘 알려져 있죠🍀. 그런데 줄기와 꽃의 색은 다양한 반면, 왜 대부분의 잎은 초록색인걸까요? 또, 빛의 다양한 색 중에서도 식물의 생장에 영향을 줄 수 있는 색이 있다는 사실을 알고 계셨나요? 이번 포스팅에서는 흥미로운 식물의 광합성 이야기와 함께 Heitu 식물재배기 광의 특징을 알아보겠습니다.
- 식물의 광합성
이미지 출처: 위키피디아
광합성(光合成; photosynthesis)은 식물이 빛 에너지를 화학 에너지로 전환하기위해 사용하는 과정입니다. 그림과 같이 식물이 햇볕을 통해 빛 에너지를 얻어 이를 화학 에너지로 전환하였고, 여기서 물과 이산화탄소로부터 합성된 탄수화물에 화학 에너지가 저장됩니다. 또한 산소는 부산물로서 방출되는 것을 볼 수 있어요. 이러한 광합성은 식물의 다양한 기관 중에서도 보통 잎파리에서 가장 활발하게 이루어집니다. 그 이유는 잎 중에 존재하는 엽록소(chlorophyll)라는 초록색의 색소 때문이고, 이 때문에 대부분의 잎은 초록색으로 보여요🌳. 엽록소는 엽록체라는 세포 소기관에 존재하고, 엽록체는 식물에서 주로 잎에 존재해요. 그리고 바로 여기에서 광합성이 일어나게 됩니다.
- 빛의 색과 광합성의 관계
우리의 눈으로 보았을 때 인지하는 물체의 색은 물체가 반사하는 색입니다. 예를 들어, 사과를 보았을 때 빨간색으로 인지한다면, 이는 곧 사과가 빨간색 파장의 빛을 흡수하지 않고 반사한다는 뜻이에요. 이때, 빨간색의 사과는 붉은 빛을 제외한 다른 파장의 색을 흡수하고 있겠죠? 🍎. 앞서 말했던 잎사귀의 엽록소 또한 마찬가지입니다. 식물은 엽록소를 주로 이용하여 빛을 흡수하지만, 엽록소는 초록색 파장의 빛을 흡수하지 못하고 반사하기 때문에 우리가 초록색으로 인지합니다.
이미지 출처: Colour, chlorophyll and chromatography, Josep Tarragó-Celada, Science in School, Issue 47 : Summer 2019
식물 잎중의 엽록소는 주로 a와 b 두가지 형태로 존재합니다. 그림에서 보듯, 두가지 엽록소 모두 청색광과 적색광을 가장 잘 흡수하고, 녹색광이나 그 부근 스펙트럼의 빛을 잘 흡수하지 못하는 것을 알 수 있어요.
이미지 출처: 알리 익스프레스, https://ko.aliexpress.com/item/1005006234287935.
모든 파장의 빛이 광합성에 이용될 수 있는 것이 아니기 때문에, 위 제품과 같이 시중에서는 빨간색과 파란색이 혼합된 형태의 자줏빛 식물 재배용 조명이 많이 관찰됩니다. 즉, 엽록체의 광합성에는 초록 파장의 빛의 이용이 적습니다. 그렇다면 녹색빛과 식물의 생장에는 어떠한 관련도 없는 걸까요? 🙄
- 식물의 진화 과정과 녹색 LED의 효과
광합성은 약 34억년 전부터도 시작되었음을 최근 연구들은 시사하고 있어요. 이에 아주 오래전부터 식물은 다양한 파장의 빛을 쬐며 진화해왔음을 알 수 있죠. 태양빛은 엽록소가 흡수 가능한 적색, 청색 이외에도 다양한 파장의 빛으로 구성되어 있으니까요~ 🌞🌈 이러한 환경에서 오랜 시간동안 진화해온 광합성이 가능한 생물의 입장에서 녹색 파장의 빛은 아주 의미없거나 쓸모없는 것은 아니랍니다!
논문을 조금 참고하자면, Ichiro Terashima는 2009년 다양한 파장의 빛과 식물의 생장에 대한 mini review를 작성하였습니다. 이러한 review 논문을 읽어보면, 다양한 과학자들의 여러 실험 결과를 알 수 있어요👨⚕️🧪. 식물의 생장에 녹색빛이 어떠한 관련도 없는 것은 아니며, 다양한 역할을 하는 것을 알 수 있어요. 물론 실험에 사용한 식물의 종, 잎의 용적, 빛의 파장이나 그 세기에 따라 결과는 조금씩 차이가 나지만, 대체적으로 녹색빛은 엽록체에서 광합성이 효율적으로 개시되도록 돕는 역할을 해요🌿.
2012년에는 M. Johkan가 다양한 파장과 세기의 녹색빛 중 적상추(Lactuca sativa)의 생장에 가장 효과적인 빛을 탐색하는 연구를 진행하였어요. 적상추의 경우, 강한 강도의 녹색 LED빛이 성장을 유도했어요. 또한 510, 520, 530 nm 파장의 녹색빛으로 실험하였을 때, 가장 짧은 파장의 녹색빛이 상추의 성장에 가장 효과적이었다고 밝혔어요. 아래 사진은 가장 강한 강도, 짦은 파장의 녹색빛으로 생육한 적상추의 실험 결과에요~! 이는 다른 군보다 뿌리와 새잎의 발아 정도가 효과적이었어요.
이미지 출처: 참고문헌 2
- Heitu 식물재배기의 광의 특징
Heitu 식물재배기 컨셉2(코드명 무단장설백) 기기에서는 식물재배기 및 생장챔버에서 찾기 어려운 주파장 515-520nm의 녹색 빛을 제공합니다. 머지않은 시점에 출시할 Heitu 식물재배기 정식판에서도 녹색빛과 더불어 식물재배에 충분한 광량을 제공할 예정입니다.
참고문헌
- Green Light Drives Leaf Photosynthesis More Efficiently than Red Light in Strong White Light: Revisiting the Enigmatic Question of Why Leaves are Green, Ichiro Terashima et al., Plant and Cell Physiology, 50, 2009
- Effect of green light wavelength and intensity on photomorphogenesis and photosynthesis in Lactuca sativa, M. Johkan et al., Environmental and Experimental Botany, 75, 2012