벚꽃을 감상하며 알아본 장일 /단일 식물의 차이점

※꽃이 피는 아름다운 계절입니다. 사람들이 저마다 다양한 이름과 형태로 봄을 즐기기위해 나서고 핸드폰으로 사진찍고 프사에는 그 사진을 올려놓고 있습니다. 가장 많이 보이는 것은 단연 벚꽃입니다. 꽃뿐 아니라 도심의 크고 작은 텃밭에도 모종을 심고 물뿌리개를 손에 든 사람들이 보입니다. 이렇게 따뜻한 날씨와 길어진 낮시간에 맞춘 식물들의 개화를 살펴보니 장일 단일 식물이 다시 떠오릅니다. 예전에 깻잎의 수확을 위해 밤새 빛을 쏘여주어야 한여름 깻잎수요를 감당한다고 말한 농부의 말도 떠오릅니다. 그래서 알아보았습니다. 장일식물(long-day plants)과 단일식물(short-day plants)그리고 중성식물(day-neutral plants)까지 그 특징을요!

 

 

 

 

장일식물과 단일식물은 식물이 낮과 밤의 길이에 따라 개화하는 반응을 보이는 광주기성(光週期性)에 기반하여 분류됩니다. 이들의 주요 특징은 다음과 같습니다.

 

장일식물

1. 정의: 하루 동안 햇빛을 받는 시간이 한계일장보다 길어야 꽃을 피우거나 개화가 촉진되는 식물입니다.

 

2. 특징: 낮의 길이가 12시간 이상이어야 개화하며, 주로 봄과 여름에 꽃을 피웁니다.

 

3. 밤의 길이가 짧아지는 조건에서 꽃눈 형성이 촉진됩니다.

 

4. 예시: 장미, 카네이션, 개나리, 완두, 보리, 양상추, 밀 등이 대표적입니다.

 

단일식물

1. 정의: 하루 동안 햇빛을 받는 시간이 한계일장보다 짧아야 꽃이 피거나 개화가 촉진되는 식물입니다.

 

2. 특징: 낮의 길이가 짧아지는 가을에 주로 꽃을 피우며, 밤의 길이가 일정량 이상 길어야 꽃눈 형성이 이루어집니다.

 

3. 예시: 국화, 코스모스, 나팔꽃, 들깨 등이 단일식물에 속합니다.

 

광주기성의 역할

식물은 잎에 있는 광수용체 단백질(피토크롬 및 크리프토크롬)을 통해 밤의 길이를 감지하고 계절 변화를 인식합니다. 이 과정은 식물의 생육과 개화 시기에 중요한 영향을 미칩니다.

 

이 외에도 광주기와 상관없이 개화하는 중일식물과 특정 시간대(약 12시간 내외)에서만 개화하는 중간식물도 존재합니다. 예를 들어 토마토는 중일식물로 분류되며, 온도와 양수분 조건이 충족되면 일장 조건에 관계없이 꽃을 피웁니다.

 

우리가 알고 있는 봄과 가을의 대표적인 꽃으로 분류되는 것을 볼 수 있습니다. 그렇다면 장일식물과 단일식물을 봄식물과 가을식물로 구분하는 것은 일반적으로 큰 차이가 없는 것 같습니다. 그러나 명확하게 똑 떨어지는 것은 아니라고 합니다. 이는 두 식물군이 낮과 밤의 길이에 따라 개화 시기가 결정되며, 계절적 특징과 밀접하게 연관되기 때문입니다.

 

장일식물과 봄식물

장일식물은 낮의 길이가 길어지는 조건에서 꽃을 피우며, 주로 봄과 초여름에 개화합니다. 대표적인 장일식물로는 개나리, 벚꽃, 목련, 튤립 등이 있으며, 이들은 봄철에 낮의 길이가 점점 길어지면서 개화를 시작합니다.

 

단일식물과 가을식물

단일식물은 낮의 길이가 짧아지고 밤이 길어지는 조건에서 꽃을 피우며, 주로 가을에 개화합니다. 국화, 코스모스, 담배 등이 단일식물에 속하며, 이들은 가을철 짧은 낮과 긴 밤의 조건에서 꽃눈 형성이 촉진됩니다.

 

차이점 및 유사성

1. 유사성: 장일식물을 봄식물로, 단일식물을 가을식물로 간단히 구분할 수 있습니다. 이는 두 식물군 모두 특정 계절적 환경(낮과 밤의 길이)에 따라 개화하기 때문입니다.

 

2. 차이점: 일부 식물은 지역적 환경이나 온도 조건에 따라 개화 시기가 다를 수 있으며, 같은 계절 내에서도 다양한 일조 조건에 반응하는 중성식물이 존재합니다. 예를 들어, 옥수수와 토마토는 낮의 길이에 관계없이 꽃을 피우는 중성식물입니다.

 

결론적으로, 장일식물을 봄식물로, 단일식물을 가을식물로 구분하는 방식은 대체로 정확하지만, 일부 식물이 환경 요인에 따라 다르게 반응할 수 있다는 점도 고려해야 합니다.

 

3. 온도의 영향

1. 대사 활동 조절: 온도가 10℃ 상승하면 호흡량이 2~3배 증가(Q10 지수)하여 에너지 소모가 급증합니다.

 

2. 광합성 최적 온도는 작물별로 차이(예: 온대식물 15~25℃, 고산식물 더 낮음)하며, 이를 벗어나면 효율이 감소한다고 합니다.

 

3. 생장 범위 제한: 임계온도(일반적으로 0~40℃)를 초과하면 단백질 변성으로 세포 기능이 마비됩니다.

 

4. 내한성 차이: 열대식물은 15℃에서 냉해를 입는 반면, 온대식물은 -20℃까지 견딥니다.

 

 

결론

1. 광합성 측면: 빛이 필수적이며, 파장별 영향이 명확합니다.

2. 생존 범위: 온도가 식물의 지리적 분포와 계절적 생장을 직접 제한합니다.

3. 상호작용: 최적 생장을 위해선 두 요인의 균형이 필요(예: 광합성 최적 온도 유지 시 빛 효율 극대화).

 

따라서 단일 요인으로 비교할 경우, 온도는 생존 가능 범위를 결정하는 더 근본적 영향을 미치지만, 빛은 생장 속도와 형태를 세부적으로 조절하는 데 중요합니다. 환경 제어 농업에서는 두 요소를 동시에 최적화하는 것이 핵심입니다.. 

 

◎ 환경제어농업 :기본 원격 제어 및 모니터링하고 인공광원과 수직구조를 이용해 도심에서 농작물 재배농업

 

중성식물(day-neutral plants)은 장일식물(long-day plants)과 단일식물(short-day plants)과 비교하여 다음과 같은 차이점이 있습니다. 한 마디로 중성식물은 광주기와 무관하게 개화하고 낮과 밤의 길이(일장)에 관계없이 꽃을 피웁니다.