수목스트레스_대기오염(2)

대기오염 물질이 식물에 피해를 주는 독성기작은 오염물질마다 다르지만, 근본적으로 엽록소 감소, 광합성 감소, 호흡량 증가, 잎 노쇠촉진 등을 유발한다. 특히 오존은 예민한 반응을 불러온다..

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수목생장에 대한 대기오염의 영향

1. 영양생장

산성비 (pH5.6 이하)는 대기오염 물질인 아황산가스(So2)와 질소산화물 (NOx)이 햇빛에 의하여 산화되어 황산기(So42-)와 질산기(NO3-) 형태로(NO3-) 존재하며, 산림에 산성비가 내리는 초기에는 비료 역할을 하기 때문에 수목의 새장이 촉진되는 경우가 자주 있다. 그러나 토양의 산성화가 진전되면 생장장애가 나타나기 시작한다.

 

기체의 오염물질과 미립자 오염물질은 수목의 영양 생장을 감소시키는데, 그 예가 많이 알려져 있다.

• 테다소나무 : 산성비와 오존으로 인하여 수고생장이 감소 / SO2에 의해 균근형성 감소
• 은단풍, 미루나무 : 오존에 노출되면 잎의 생장이 감소
• 자작나무 : 오존으로 엽조직 파괴되면서 가스교환이 장애
• 가문비나무 : 옥신(IAA) 함량이 감소
• 낙엽송, 소나무, 곰솔 : 이산화황에 노출되면 직경생장 감소
• 미송 : 불소(F)에 노출되면 직경생장 감소, 오존이나 이산화황에 노출되면 뿌리발달 둔화, 뿌리호흡 감소
• 스트로브잣나무 : 산성비로 균근형성감소

 

2. 생식생장

간접적 영향 : 수목활력감소시킴으로 생식생장에 분배할 탄소화물 부족

직접적 영향 : 생식기관에 직접적 피해를 줌

화아 원기 형성 단계 : 대기오염으로 광합성 감소, 탄수화물 양 부족해지면 생식생장을 자극하는 호르몬 생산이 부적절하여 원기 형성이 저조해짐

화분관 발아단계 : 화분관의 생장 부진

과실(종자) 성숙단계 : 솔방울의 크기와 종자수 감소(구주소나무), 종자 무게, 충실종자비율, 종자발아 능력 감소(노르웨이소나무, 스트로브잣나무)

 

3. 조직용탈

조직용탈은 강우, 이슬 연무, 안개 등의 수요액에 의해 조직 내 물질이 조직 밖으로 빠져나가는 것을 의미한다.

강우는 조직 내의 무기염을 용탈 시킨다. (칼륨> 마그네슘 > 망간) 그밖에 당, 아미노산, 유기산, 호르몬, 비타민, 페놀류와 같은 유기물도 용탈 된다..

 

4. 수목의 저항성과 방어기작

대기오염에 대한 저항성은 수종에 따라, 잎의 나이에 따라, 생육조건에 따라 차이가 있다.

• 속성수가 천천히 자라는 수종보다 대기오염에 약한 편이다. 속성수일수록 기공을 크게 열어 광합성을 많이 하면서 오염물질이 더 많이 들어오기 때문이다. 포플러류는 소나무류보다 오존에 더 예민한 반응을 보인다.
• 어린잎과 새순이 성숙잎보다 대기오염에 더 강하다. 어린잎이 SO2, O3, PAN에 대항하여 항산화 물질을 더 많이 만들기 때문에 저항성이 높아진다. 따라서 대기오염 피해는 침엽수, 활엽수 공통으로 성숙잎에서 먼저 나타나 조기 낙엽을 유발하며, 새순과 어린잎이 살아있으므로 피해를 극복할 수 있다.
• 광합성을 많이 하는 건강한 개체가 그렇지 않은 개체보다 항산화 물질을 더 많이 만들어 SO2, O3, PAN의 독성을 더 빨리 제거한다. 즉 햇빛을 충분히 받는 개체가 그늘에서 자라는 개체나 병든 개체보다 더 대기 오염이 강하다.
• 생장을 억제하면 저항성이 증가한다. 관수를 자주 하면 생장이 좋아지지만 그만큼 기공이 크게 열려 공해물질을 더 많이 흡수하여 피해가 커질 수 있다.
• 질소비료는 생장을 촉진하여 저항성이 낮아지고, 칼륨비료는 환경스트레스에 대한 저항성을 높여 대기오염 저항성도 높아진다.

식물의 대기오염에 대한 방어기작은 산화력이 큰 SO2, O3, PAN에 대한 방어 차원에서 항산화 물질(antioxidant)을 만드는 기작으로 설명할 수 있다. 식물이 가지고 있는 항산화 기작은 항산화 효소 생산, 항산화 물질에 해당하는 카로티노이드(carotenoid) 생산, 그리고 활성산소를 제거하는 비타민 C생산이다. 식물은 다양한 항산화 효소를 생산하는데, 페록시다아제와 카탈라아제를 예로 들 수 있다.

 

출처 : 수목생리학(서울대학교출판문화원)