화훼

[스크랩] 인공광원을 이용한 광합성

그린테트라 2011. 1. 23. 04:10

춘란에 인공광원을 이용한 광합성 춘란의 관리 등

2010/11/25 15:55

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인공광을 이용한 튼튼한 난초 기르기.



식물은 자기 스스로 광합성을 하면서 자가 발전기를 가지고 살아가는 독립체입니다.

계절별 광합성 양이 다르고 빛의 강도, 세기, 파장, 등 계절별로 다르지요.

봄이 되기 전 이른 봄에 계곡에는 고드름이 얼어 있는데 버들강아지는 새싹을 내 미는 것을 보면 참으로 신기한 자연의 현상을 볼 수 있습니다.


그 뿐만 아니라 봄에 피는 나무의 꽃은 노란색입니다.

개나리, 산수유, 생강나무 등 잎이 나오기도 전에 노란 꽃이 핍니다.

아마도 움직임이 별로 없는 벌들을 꾀기 위한 전략으로 생각됩니다.

그 다음으로 진달래, 벚꽃, 복숭아꽃, 살구꽃 등 분홍색 꽃이 등장합니다만

이 붉은 색은 안토시아닌 때문이고요 안토시아닌은 봄이 진행되면서 점점 강해져가는 강력한 빛으로부터 꽃잎을 보호하려는 몸부림으로 보입니다.


꽃잎이나 어린잎들은 표피층이 거의 없어서 햇빛 속에 있는 자외선 등 강력한 에너지 광선의 공격을 받게 되고요,

피해를 최소화 하려고 이러한 빛을 흡수하는 색소인 안토시아닌을 만들어 냅니다.


 더 강력한 햇빛이 비치는 늦은 봄, 초여름은 아예 햇빛을 반사하여 피해를 덜 받으려는 듯 아까시아, 싸리, 느릅나무 등이 흰색꽃을 피지요

이렇듯 색소는 보호기능을 하고요

예를 들면 노란색인 카로틴은 엽록체 안에서 만들어지고요..이것이 다양한 산화과정과 다른 색소와의 혼재 아니면 세포내의 산도(pH)의 차이 때문에 당근, 은행나무잎, 느티나무 잎, 참외 껍질, 개나리 꽃 잎 등에서 비슷하지만 약간은 다른 질감으로 우리에게 다가오지요.


붉거나 보라색인 안토시아닌은 식물의 액포에서 발견되고요

액포의 산도에 따라 더 붉거나 더 자주색으로 변하지요..

이렇듯 색소는 식물의 보호기능을 합니다.


이렇게 식물은 자기 몸을 보호하기 위하여 계절에 적합하게 색상도 바꾸고 적합할 때 새 순도 내미는 아주 영리하게 광주기를 느끼며 살고 이습니다.


우리가 난을 키우면서 태양빛을 이용하여 튼튼한 난을 키우고자 설명한 봐 있습니다,


그러나 난실의 환경이 불량하여 태양빛 이 들어오지 않는 주택이나 아파트 등 의외의 장소에서 난을 키우는 분이나 흐린날, 장마 철 등 이러한 날씨에서는 충분한 광합성을 할 수 없는 실정입니다.

이러한 대책으로 인공광을 이용하여 광합성에 조금 도움이 되고자 설명 드리고자 합니다,



즉 인공광을 이용하여 난의 광합성을 유도 하는 방법입니다.


식물의 광합성에서는 빛의 세기, 온도, 이산화탄소의 양, 물의 공급 등 여러 가지 조건이 적합하여야 광포화점에 도달 할 수 있다는 것은 알고 있으리라 믿습니다.


태양 에너지는 대부분 200~40000nm의 파장 범위 안에 있는데, 보통 파장에 따라 자외선, 가시광선, 적외선 등으로 구분한다. 식물은 그 중에서 가시광선의 파장(약 380~700nm)을 광합성을 한다.

 



우리의 눈에 보이는 색도 가시광선의 영역에서 발, 주, 노, 초, 파, 남, 보의 색상이 보이구요 이중 인간은 550nm의 녹색을 가장 잘 감지하고 좋아합니다.

여름철 햇볓에 피부가 타는것도 자외선 때문입니다.

 

태양광의 파장대별 역할

UVA

200-280nm

식물에 유해

UVB(근자외선)

280-315nm

식물의 색상을 흐리게 한다

UVC

315-380nm

식물에 이롭지도 해롭지도 않다.

가시광선

380-400nm

가시광선시작

400-500nm

광합성이 가장 활발함

500-610nm

 

610-720nm

개화, 결실에 강한 영향을 준다.

적외선

720-1000nm

개화, 발화에 영향, 엽록소에는 흡수되지 않음

 

1000nm

열선으로 바뀜



그리고 적외선은 가시광선보다 파장이 긴 광선으로 열선이라고도 불립니다.  우리가 햇볓에 따뜻한느낌을 받는것이 적외선 때문입니다.

열이있는곳에는 적외선이 있다고 생각하시면 됩니다. 눈에 보이지는 않지만 말이죠.

 

빛의 파장에 따른 식물의 광합성량은 흡수 스펙트럼과 작용 스펙트럼을 조사해 보면 알 수 있다.

그림에서 보는 바와 같이 식물은 가시광선 중에서 붉은색과 청색의 빛을 많이 흡수하고, 또 그 파장에서 광합성량도 증가한다. 이러한 사실은 엽록소가 흡수한 빛에너지가 실제로 광합성 에 이 용된다는 것을 말해 줍니다.

 





엥겔만은 슬라이드 글라스 위에 해캄과 호기성 세균을 놓고 프리즘을 이용하여 가시 광선을 조사 하였을 때 호기성 세균이 적색광과 청색광 부분으로 많이 모여드는 것을 보고 이 파장의 빛에서 산소가 가장 많이 발생한다는 것을 알아내었습니다.

 




 빛의 조도는 대개 다음과 같은데요

*보통 실외의 경우 햇빛은 시간대에 따라서 10만 룩스 이상

*화창한날 낮에 창가는 5,000룩스 정도 입니다


**실내용 화초는

햇빛이 잘드는 곳에 놓아야 할 화초는 5,000 룩스 이상

직사광은 아니라도 밝은 장소에서 놓아야 하는 화초 2,000룩스 이상

반그늘에 놓아야 하는 것 : 1,000-2,000 룩스

그의 그늘이나 어두운 곳 :1,000룩스


 

현재 우리 주위에 사용되는 인공광의 종류로는

광의 종류

특징 

백열등

백열등은 빛의 파장이 길어 꽃을 피우기에는 유효한 광선이나

파장이 짧은 보라,파랑 광선이 부족 백열등만으로 식물을 키우기는 부족한 편또한 열을 내기 때문 식물 너무 가까이 두면 잎이 마릅니다

(최소 30cm 이상 띄워 주세요)다.

형광등

 가시광 영역이 많고 자외선, 적외선 영역이 극히 작으며, 열방사가 거의 없으나 광의 효율이 낮다.

**형광등의 조도

60W는 약 1,200 룩스/ 100W는 약 2,000룩스

 

고압수은등

 수은 증기압을 높여 가시광을 발하는 것으로 엽록소 합성에 작용하는 청색에 강한

파장을 갖고 있으나 단독으로 사용할 경우 효율이 낮아 광질 개선을 위한 보광용으로

사용된다.

메탈 할라이드 램프

효율이 높고, 분광에너지 분포가 가시광 영역이 많아 작물재배 연구에 광원용으로 적합하나 수명이 짧고 고가이다.

 고압 나트륨등

광합성 작용 분광에너지가 많이 포함되어 있어 식물공장 등에 주광원으로 많이 사용되며,

청색 파장이 거의 없어 엽록소 형성, 자엽의 정상 전개에 지장을 초래하는 것으로 알려져

있다. 또한 효율이 높아 전력비가 적게 들고 수명이 길지만 고가이다.

LED

Light Emitting Diode

수명도 백열전구보다 상당히 길며, 발광색은 사용되는 재료에 따라서 다르며 자외선 영역에서 가시광선, 적외선 영역까지 발광하는 것을 제조할 수 있습니다.

식물의 광합성 등 생장에 필요한 특정 파장의 빛만 공급할 수 있어 식물 생장속도를 빠르게 하거나 식물의 색깔제어, 항산화물질 등 특정 물질 증강, 병해충 방제가 가능합니다.

 

HEFL(하이브리드 

전극 형광램프),

조명은 발열이 적을 뿐만 아니라 식물의 성장에 적합한 백색, 청색, 적색, 자외선, 적외선 등의 파장을 근접 조명으로 조사하여 식물의 건전한 성장에 알맞은 광량을 공급할 수 있다.

삼파장 , PG등

삼파장등은 적, 청, 녹색으로 구성 되며 ,녹색은 반사됨

PG등은 삼파장에 비해 띄어 나며 가격이 삐싸고 광량이 삼파장에 비해 떨어진다.


 광선의 질이란 즉, 색을 일컫는데 가시광선에서의 분광은 인간의 눈으로 볼 수 있는 광원의 방사에너지입니다.

가시광선

광원 및 색상

용도

380-430nm의 자색광

출엽 속도 조절, 줄기긴장, 엽록소 조절.

 

430-470nm의 청색광

눈 발생촉진, 줄기를 튼튼하게 하고 잎을 무성하게함

500-560nm의 녹색광

반사시킴

650-760nm 적색광

발아억제(730nm). 광합성작용최대(675nm). 발아 촉진(660nm)이나 잎의 전개. 꽃눈의 형성.

포인트: 식물의 성장촉진

 


연구자들은 식물에 있어서 하나의 엽록소형성과 또 하나의 광합성인 두개의 작용스펙트라를 발견했습니다.

 



ⅰ) 광합성의 최대율은 적색광의 670nm 가까이 에서 일어나며 두번째 최대치는 청색광 범위의 430nm 가까이에서 보여주고 있습니다.


ⅱ) 반면에 엽록소합성의 최대치는 적색광의 655nm에서 일어나며 청색광의 440nm에서 두번째 최대치를 보여 줍니다.

     보조색소인 카로티노이드는 청색광에서 440 - - 500nm에서 잘 보여 줍니다


추가로 적색광에 비해 청색광이 적으면 식물이 껑충 자라고, 청색광이 너무 많으면 식물이 느리게 자랍니다,

그러므로 적색과 청색의 비율이 8:1, 5:1. 10 :1 정도로 하면 식물이 아주 양호 하게 잘 자란다 는 것을 밝혔습니다.

설치거리는  30 - 60cm 가 적합하구요. 조도(룩스)율은 거리의 제곱에 반비레 하지요 이러한 원리를 이용하여

식물공장이 만들어 지죠.


가장 좋은 광은 자연광인 태양 빛 입니다,

그러나 좀 부족한 부분이 있다면 이러한 자료를 토대로 하여 난의 광합성 부분에서 부족한 부분이 있음 인공광을 활용하여 튼튼한 난초 기르는데 도움이 되었으면 하는 바입니다.

 

왕초보의 글이니 너무 믿지 마시구요 참고 하세요,,,,,,


 

참고자료:  인공광, 식물 생리학, 생명생물과학, 식물공장, 발광바이오드 등. ,,,,,

ps)  더 상세한 자료와 공부를 원하시면 네이버 카페, 청산에 우리난초에서 ,,,,

 

 

출처 : 민속품애란애석인의 모임
글쓴이 : 청림 원글보기
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