글로벌 세계 대백과사전/생물II·식물·관찰/식물의 생태와 형태/환경 요인과 식물/온도와 식물

저온에서의 식물

低溫－植物

일반적으로, 식물은 겨울의 저온에 의해서 조직이 얼어붙더라도, 얼음이 녹으면 다시 그 기능이 회복된다. 저온에 대한 저항력의 차이는 얼음이 어는 온도의 차이뿐만 아니라, 그것이 녹을 때의 기능 회복력에 의해서도 큰 영향을 받는데, 이러한 기능 회복력은 종에 따라 다르다.

한편, 열대가 원산지인 콜레우스·글록시니아·베고니아 등은 추위에 약해서 O℃ 이상의 온도에서도 말라죽는다. 이것은 추위에 약한 식물은 얼지 않더라도 말라죽는다는 것을 나타내는 것이다.

식물의 지리적 분포는 그 토지의 기온, 특히 추울 때의 기온에 의해 크게 지배되므로, 식물이 그 지역에 정착하기 위해서는 겨울 추위에 견딜 수 있는 형태적 적응이 필요하다. 따라서, 생장기에 꽃·잎·줄기 등이 자라던 식물도 겨울의 생장 정지기에는 씨·눈·땅속줄기 등만이 남는 경우가 많은데, 이러한 경우는 일반적으로 생장 정지기가 생장기보다 수분이 적고 어는점이 두드러지게 낮은 경우에 나타난다. 이때, 잘 건조된 씨는 －258℃-­200℃에서도 견딜 수 있다고 한다.

고온에서의 식물

高溫－植物

식물의 고온에 대한 저항력은 종이나 생장 상태에 따라 각기 다르다, 예를 들어, 한여름의 해변가에서는 모래나 자갈이 맨발로 걸을 수 없을 정도로 뜨겁지만, 이러한 곳에서도 식물은 자라고 있다. 고온에 약한 식물은 고산의 음지식물이나 늪지에 분포하는 조류 등이다.

식물이 고온 아래에서 생존할 수 없게 되는 원인은 음지식물의 경우, 첫째로 호흡이 광합성보다 왕성하여 에너지 소비가 많아지기 때문이다.

이것은 온도가 올라감에 따라 호흡 속도가 상승하여 광합성 속도와 호흡 속도의 비가 점차 낮아지기 때문이다. 거의 모든 식물에서 이러한 경향을 볼 수 있는데, 종에 따라 광합성에 가장 적합한 온도가 다르며 광합성 속도가 갑자기 감소되는 온도도 다르다.

이와 같이, 온도가 너무 높고 광합성과 호흡의 비가 오랫동안 1이하인 상태가 계속되면 그 식물은 점차 죽게 된다.

그러나 같은 종의 식물이라도 오랫동안 짙은 농도의 영양분 용액 속에서 기르면 내열성이 높아진다. 이와 같이, 생장 조건을 변화시키면 식물의 내열성이 높아지는 것은, 사막이나 바닷가에서 자라는 식물이 내열성이 높은 것과 관계가 있다고 생각된다.

한편, 내한성이 강한 씨나 포자는 수분 함유량이 적으므로 고온에서도 잘 견딘다. 열대 사막 등에서 씨가 자랄 수 있는 것은 바로 이 때문이다. 예를 들어, 팔레스티나 사막의 지표 온도는 55-62℃, 미국의 애리조나 사막에서는 71.5℃, 자바의 유기 황원(화산 지대 등 유황분이 많고 땅의 온도가 높은 사막과 같은 지대)에서는 75.2℃까지 기록되어 있는데, 이런 곳에서도 수나 양은 많지 않지만 꽤 많은 식물이 생존하고 있다.

또, 지중해 지역의 마키 식물(코르크참나무 등이 대표종인 경엽 관목)은 많은 종이 45-55℃에 장시간 노출되어도 이상이 없다. 한편, 극단적인 예로 75℃에 이른 엘베의 사암 산과에서는 식물체의 온도가 60℃까지 올라갔으나 열장애를 받지 않았다는 것이 알려져 있다. 이러한 고온 아래에서 생존할 수 있는 능력은 같은 종인 경우라도 그 이전의 환경 조건에 의해 영향을 받는다. 한편, 조류 중에는 53℃의 높은 수온에서도 잘 자라는 고온성 종류가 많다.

식물의 생장과 온도

植物－生長－溫度

최적 온도

식물의 생장에는 각각 최적 온도가 있어서, 그 온도 범위 안에서 잘 자라며, 그 이하나 이상에서는 생장이 억제된다. 예를 들어, 옥수수의 싹이 틀 때는 30-32℃에서 두드러진 생장을 보이지만 48℃에서는 생장이 완전히 멎으며, 또한 4℃ 이하에서는 전혀 자라지 않는다. 이러한 경향은 거의 대부분의 식물에서 볼 수 있는데, 최저 온도, 최적 온도, 최고 온도는 종에 따라 각기 다르다.

최적 온도는 종에 따라 다를 뿐만 아니라, 같은 종이라도 생장기나 계절에 따라 달라진다. 일반적으로 싹튼 직후인 생장 초기에 높고, 결실기에는 훨씬 낮다. 따라서, 전생장 과정을 통한 평균적인 최적 온도는 꽤 낮아 라이보리에서는 10-20℃이다. 그러나 대부분의 농작물은 이보다 약간 높다. 이와 같이, 식물 생장에 최적 온도가 중요한 것은 광합성 속도, 특히 호흡량을 뺀 광합성 속도에 최적 온도가 관계되기 때문이다.

광합성과 온도

여러 가지 작물에서 기온과 광합성의 관계를 알아보면, 광합성 속도의 최적 온도는 생장의 최적 온도에 비해 상당히 넓은 범위를 차지한다. 즉, 비교적 저온인 15℃ 부근이 생장 최적 온도가 되는 라이보리·밀·귀리 등은 O℃ 부근에서도 상당한 양의 광합성을 하며, 최적 온도 이상에서도 광합성 속도는 매우 천천히 저하된다. 또한, 옥수수·피·로즈글라스 등도 생장 최적 온도는 꽤 높지만, 이 온도에서 아주 높거나 낮아지지 않는 한 광합성 속도는 크게 변화하지 않는다.

이와 같이, 온도와 광합성 속도와의 관계는 빛과 광합성 속도와의 관계와 같이 두드러진 변화를 나타내지는 않는다. 광합성 속도가 온도 변화에 대해서 완만하게 변화하는 것은 겉보기 광합성이 특히 고온인 경우에 호흡에 의해서 잃는 양, 야간 호흡량, 뿌리나 줄기 등 비광합성 기관의 호흡량이 광합성 속도 외에도 생장에 영향을 주기 때문이라고 생각된다.

광합성 속도의 최적 온도는 대기 중의 이산화탄소 농도나 빛의 세기에 따라서도 변화한다. 예를 들어, 전광과 그 1/25 (4%)의 빛 세기 아래에서 각각 광합성의 최적 온도를 구해 보면, 빛이 약한 경우에는 어느 식물이나 그 최적 온도가 낮다.