수목의 호흡작용에 관한 핵심 내용은 다음과 같습니다.
1. 호흡의 정의 및 기본 원리
호흡(respiration)은 유기물(glucose 등)을 산화시켜 생명 활동에 필요한 에너지(ATP)를 생산하는 과정입니다.
화학식: $\text{C}6\text{H}$ (에너지 방출)}\text{O}_6 + 6\text{O}_2 \rightarrow 6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O} + 686\text{kcal
광합성이 환원 과정이라면, 호흡은 산화(oxidation) 과정으로 광합성의 역반응에 해당합니다.
살아 있는 유세포 내의 미토콘드리아(mitochondria)에서 일어납니다.
2. 호흡의 단계
해당작용(glycolysis): 세포기질에서 포도당이 피루브산으로 분해되며, 산소를 필요로 하지 않습니다.
크레브스 회로(Krebs cycle, TCA 회로): 미토콘드리아에서 $\text{CO}_2$를 발생시키며 NADH를 생산합니다.
전자전달계(electron transport chain): 미토콘드리아에서 산소($\text{O}_2$)를 소모하며 다량의 ATP를 효율적으로 생산합니다.
3. 수목 호흡의 특징
조직별 차이: 유세포가 많은 잎의 호흡이 가장 왕성하며, 형성층, 눈, 뿌리 끝 등 분열조직에서도 활발합니다. 목재(심재)나 조피 같은 죽은 조직은 호흡을 거의 하지 않습니다.
수령에 따른 변화: 나무가 늙을수록 광합성을 하지 않는 비광합성 조직(줄기, 뿌리)의 비율이 높아져 전체 광합성량 대비 호흡량의 비중이 증가합니다.
수종별 차이: 음수는 양수에 비해 최대 광합성량은 적지만 호흡량도 낮게 유지하여 그늘에서 효율적으로 생존합니다.
4. 환경 요인의 영향
온도: 온도가 $10^\circ\text{C}$ 상승함에 따라 호흡량이 증가하는 비율인 $Q_{10}$ 값은 대개 $2.0 \sim 2.5$입니다.
뿌리 호흡: 뿌리는 토양 내 산소를 흡수하여 호흡하므로, 복토, 답압, 침수 등으로 산소 공급이 차단되면 호흡 장애를 겪고 수목이 쇠약해집니다.
온도주기(thermoperiodism): 야간 온도가 주간보다 $5 \sim 10^\circ\text{C}$ 정도 낮을 때 야간 호흡 소모가 억제되어 생장에 유리합니다.
스트레스: 대기오염(오존, 아황산가스)이나 기계적 상처를 입으면 손상 부위 회복을 위해 일시적으로 호흡량이 증가할 수 있습니다.