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[기본서 내용]

수목의 광합성은 태양에너지를 이용하여 공기 중의 이산화탄소($\text{CO}_2$)와 물($\text{H}_2\text{O}$)을 원료로 탄수화물을 합성하는 과정입니다. 이는 수목 생장과 에너지 생산의 핵심적인 대사 작용입니다.

장소: 광합성은 주로 잎의 엽육세포 내에 있는 색소체인 엽록체에서 일어납니다. 엽록체는 명반응이 일어나는 '그라눔'과 암반응이 일어나는 '스트로마'로 구성됩니다.
엽록소: 엽록소 a와 b가 주종을 이루며, 가시광선 중 적색 부근과 청색 부근의 빛을 흡수하고 녹색 부근을 반사하여 잎이 녹색으로 보입니다.
카로티노이드: 광합성 보조 색소 역할을 하며, 광도가 높을 때 엽록소가 광산화 작용으로 파괴되는 것을 방지합니다.

명반응: 햇빛이 있을 때 엽록체의 그라눔에서 진행됩니다. 물 분자를 광분해하여 산소($\text{O}_2$)를 발생시키고, 태양 에너지를 화학 에너지 형태인 ATP와 NADPH에 저장합니다.
암반응: 엽록체의 스트로마에서 진행되며, 명반응에서 생성된 에너지를 이용해 $\text{CO}_2$를 환원시켜 탄수화물을 합성합니다.

C-3 식물: 대부분의 목본식물이 속합니다. $\text{CO}_2$ 고정 시 처음 만들어지는 화합물의 탄소 수가 3개($3\text{-PGA}$)이며, 광호흡에 의한 에너지 손실이 있습니다.
C-4 식물: 일부 열대성 초본이나 특수한 목본식물이 속하며, $\text{CO}_2$ 고정 효율이 높고 광호흡이 거의 없어 고온과 강한 빛에서 생장이 빠릅니다.
CAM 식물: 사막의 다육식물처럼 밤에 기공을 열어 $\text{CO}_2$를 고정하고 낮에 기공을 닫아 수분 손실을 최소화합니다.

광도:
- 광보상점: 호흡으로 방출되는 $\text{CO}_2$양과 광합성으로 흡수되는 $\text{CO}_2$양이 일치하는 광도입니다. 음수는 양수보다 광보상점이 낮아 그늘에서 더 잘 견딥니다.
- 광포화점: 광도가 증가해도 광합성량이 더 이상 증가하지 않는 지점입니다.
온도: 온대지방 수목은 대개 $15 \sim 25^\circ\text{C}$에서 최대 광합성을 수행합니다. 고산성 수목은 최적 온도가 더 낮으며, 온도가 너무 높아지면 광호흡이 증가하여 순광합성량이 감소합니다.
수분: 수분이 부족하면 기공이 닫혀 $\text{CO}_2$ 공급이 차단되므로 광합성이 급격히 감소합니다.
이산화탄소: 대기 중 $\text{CO}_2$ 농도가 증가하면 일반적으로 광합성량과 수분이용 효율이 증가합니다.
무기영양: 특히 질소(N)는 엽록소와 루비스코(Rubisco) 효소의 구성 성분으로 광합성에 직접적인 영향을 미칩니다.
잎의 나이: 어린잎이 성숙함에 따라 광합성 능력이 증가하다가, 노쇠해지면 점차 감소합니다. 침엽수는 잎이 여러 해 생존하므로 연령에 따른 변화 양상이 활엽수와 다릅니다.

빛이 있을 때 엽록체에서 고정된 탄수화물의 일부가 산소를 소모하며 다시 분해되어 $\text{CO}_2$로 방출되는 과정입니다. C-3 식물은 고정된 $\text{CO}_2$의 $20 \sim 40\%$를 광호흡으로 소모하여 생산성이 낮아지기도 하지만, 고광도로부터 광합성 구조를 보호하는 역할을 합니다.

광합성