산소 농도가 높으면 생기는 현상 중 뭐가 맞는 건지 알려주세요.
식물들의 크기가 커진다는 것과 아예 자라지 못한다는 것 중 뭐가 맞는 이야기인가요?
저는 식물을 비롯한 생물들의 크기가 커진다고 알고 있었는데요.
유튜브 보니까 산소 농도가 높다는 건 그만큼 질소의 농도가 낮아져서 식물들의 광합성 저하를 일으킨다는 이야기도 있는데 뭐가 맞는 건가요?
식물들이 광합성을 못하면 아예 못자라는 거 아닌가요?
안녕하세요.
산소 농도가 증가할 경우 식물의 생장에 미치는 영향은 산소의 증가 정도와 환경적 요인에 따라 다르게 나타납니다. 일정 수준의 산소 농도 증가는 세포 호흡(cellular respiration)을 활성화하여 대사 작용을 촉진하고, 성장 속도를 증가시킬 가능성이 있습니다. 실제로 고대 지구(고산소 환경, 약 3억 년 전)의 화석 기록을 보면, 당시 식물과 곤충의 크기가 지금보다 훨씬 컸던 것이 관찰되었습니다. 이는 산소 공급 증가가 생명 활동에 긍정적인 영향을 줄 수 있음을 시사합니다.
그러나 산소 농도가 과도하게 증가하면, 광합성이 저해될 가능성이 큽니다. 이는 루비스코(RuBisCO)라는 효소의 특성과 관련이 있습니다. 루비스코는 원래 이산화탄소(CO₂)를 고정하여 유기물을 합성하는 역할을 하지만, 산소(O₂) 농도가 높아지면 광호흡(photorespiration) 과정이 활성화됩니다. 광호흡은 탄소를 고정하는 대신 산소를 소비하면서 에너지를 낭비하는 과정이므로, 결과적으로 광합성 효율이 저하되고, 식물의 생장이 둔화될 수 있습니다.
또한, 산소 농도가 증가하면 질소 고정(nitrogen fixation) 과정에 영향을 미칠 수 있습니다. 질소는 식물의 성장에 필수적인 원소이며, 일부 박테리아가 대기 중 질소(N₂)를 암모니아(NH₃) 형태로 변환하여 식물이 이용할 수 있도록 합니다. 하지만, 높은 산소 농도는 이러한 질소 고정 박테리아의 활성을 억제할 수 있으며, 결과적으로 식물이 질소를 충분히 흡수하지 못해 생장에 제한을 받을 수 있습니다.
결론적으로, 산소 농도가 적절히 증가하면 식물의 성장 속도가 증가할 수 있지만, 과도하게 증가하면 광합성 저하, 광호흡 저하, 광호흡 증가, 질소 대사 방해 등의 이유로 생장이 저해될 수 있습니다. 따라서 산소 농도가 높아지면 '식물이 더 커진다'는 주장과 '광합성이 저해되어 성장하지 못한다'는 주장은 모두 부분적으로 타당하며, 산소 농도의 증가 정도와 환경적 조건에 따라 서로 다른 결과가 나타날 수 있습니다.결론부터 말씀드리면 둘 다 맞는 말입니다. 또 동시에 둘 다 틀린 말입니다.
이는 '산소 농도가 높다'라는 기준의 문제라 보시면 됩니다. 다시 말해 현재보다 어느 정도 산소 농도가 높은지에 대한 문제입니다.
일반적으로 산소 농도가 적절히 높으면 식물의 광합성 효율이 증가하고 성장이 촉진될 수 있습니다. 특히, 특정 식물 종이나 특정 환경 조건에서는 높은 산소 농도가 긍정적인 영향을 미치는 것으로 알려져 있습니다.
과거 지구의 대기 중 산소 농도가 현재보다 훨씬 높았던 시기에는 곤충이나 식물과 같은 생물들의 크기가 거대했었던 사례가 있습니다.
그러나 앞서 말씀드린 산소 농도가 적절히 높은 정도를 넘어 지나치게 높아지면 식물 세포에 산화 스트레스를 유발하여 성장을 저해하거나 심지어 고사시킬 수도 있습니다. 또한, 높은 산소 농도는 다른 기체 농도와의 불균형을 초래하여 식물 생장에 필요한 다른 요소들의 흡수를 방해할 수도 있죠.
그렇기 때문에 적절히 높은 정도를 넘어 지나치게 높은 경우 높은 산소의 농도가 질소의 농도를 낮추어 광합성을 저하 시킬 수 있다는 주장도 일리가 있는 것입니다.
결론적으로 산소 농도는 식물 생장에 중요한 영향을 미치지만, 그 영향은 농도와 환경 조건에 따라 다르게 나타나며, 적절하게 높은 산소 농도는 식물 성장을 촉진할 수 있지만, 지나치게 높은 농도는 오히려 성장을 저해할 수 있습니다.
안녕하세요. 김채원 전문가입니다.
산소농도가 증가하면 동물들의 경우 대사속도가 빨라지고
성장을 더 크고 원활하게 할수있기때문에 크기가 커지는 경향이 있습니다.
식물은 예외적으로 반드시 커지지는 않을 수 있습니다.
광합성 저하가 일어날 수는 있다해도 완전히 차단되는것은 아니기때문에
그에맞게 잎을 넓히거나 키를 키우는등의 변화가 발생할수는 있습니다.
안녕하세요. 이상현 전문가입니다.
산소농도가 높으면 일부 식물들이 크기가 커질수 있기는하지만
광합성 효율을 떨어뜨리기도하기때문에 성정을 방해하기도합니다.
또한 질소농도를 낮춤으로써 식물의 영양공급을 방해하는 효과도 발생합니다.
다만 이런 광합성 효율을 극복하기위해서 키가 더커져서 태양빛을 먼저 많이받고자하는
진화경쟁에의해 키가 커질수도 있기는 합니다.
감사합니다.
산소 농도가 높아지면 식물이 커질 수도 있고, 성장이 저해될 수도 있습니다. 고대에는 산소가 많아 거대한 식물이 존재했지만, 과도한 산소는 질소 비율 감소로 광합성에 악영향을 줄 수도 있습니다. 다만, 식물은 토양에서 질소를 흡수하므로 극단적인 성장 저해는 드뭅니다.