초미세기포와 용존산소/용존산소 관련 자료

아너팜 2018. 9. 4. 11:34

용존산소 의 역할과 중요성


1. 뿌리호흡을 위한 산소 공급

  • 산소 공급이 충분하면 광합성, 증산에 필요한 에너지(ATP)를 많이 생성

  • 산소 공급이 부족하면 에탄올 또는 젖산을 생성하고 발효


→ 뿌리 호흡시 용존산소 존재 여부에 따라 뿌리의 생장, 발육에 큰 영향




< 사진출처 : https://hightimes.com/grow/grow-hack-5-facts-about-dissolved-oxygen/ >


식물은 살아있는 모든 세포를 이용해 호흡을 합니다. 세포가 호흡을 하는 것은 세포에서 유기 영양소(포도당)을 산화시켜 생물이 살아가는데 필요한 에너지를 얻는 과정입니다. 이때 산소의 존재 여부에 따라서 산소 호흡(호기성 분해)과 무산소 호흡(혐기성 분해 또는 발효)로 구분됩니다.



#1 산소가 충분한 경우 - 산소 호흡 (호기성 분해)

산소를 이용해서 유기물(포도당 또는 탄수화물)을 완전히 분해하여 에너지를 얻는 과정으로서 화학식은 아래와 같습니다.


C6H12O6 + 6O2 +6H2 6CO2 + 12H2O + 38ATP + 열에너지


즉, 포도당 분자 하나를 완전히 분해하기 위해서는 6개의 산소분자가 필요하며, 이때 이산화탄소(6 분자), 물(12분자)그리고  38 ATP가 생성되고, 나머지는 열에너지로 방출됩니다.



#2 산소가 부족한 경우 - 무산소 호흡 (발효 또는 혐기성 분해)

산소를 이용하지 않고 유기물을 분해하여 에너지를 얻는 과정을 말하며, 유기물이 불완전하게 분해되고 에너지의 생성양이 산소 호흡에 비해 극히 적습니다. 화학식은 아래와 같습니다.


C6H12O 2C2H5OH+2CO22ATP  (에탄올과 이산화탄소 생성)

                or

C6H12O 2C3H6O3 + 2ATP (젖산 생성)


세포 호흡을 할 때, 산소가 없을 경우는 2개의 알콜분자와 2개의 이산화탄소 그리고 2 ATP를 생성시키거나 2개의 젓산과 2 ATP를 생성시킵니다.



위의 두 가지의 호흡에서 비교된 바와 같이 세포 호흡시 산소의 공급량에 따라 ATP의 생성량이 최대 19배에 달합니다. 이는 생물이 생존하고 생장하기 위해 필요한 에너지의 생성에 산소의 양이 매우 중요하다는 것을 의미합니다.


위의 화학식에 대한 이해를 돕기 위해서 잠시 용어를 정리하고 가겠습니다.

  • C6H12O6 : 글루코스 흔히 포도당으로 부르는 물질, 광합성을 통해 생성됨

  • 2C2H5OH : 에탄올 또는 에틸알코올

  • 2C3H6O3 : 젖산 또는 유산

  • ATP : 아데노신 삼인산, 모든 생물들의 에너지 대사에 반드시 필요한 물질, 산소 호흡과정에서 생성



식물의 살아있는 모든 세포는 호흡을 합니다. 그 가운데 뿌리의 호흡이 차지하는 비중은 8~10%에 달합니다. 아마도 큰 비중은 아니라고 무시하기 쉽습니다. 하지만 용존산소가 부족한 경우 식물은 제대로 성장하지 못합니다.



식물이 자라기 위해서는 최소 5 ppm의 용존산소량이 필요합니다. 용존산소량이 부족하면 K, P, Ca, Mn 등의 흡수가 저하되며, 에틸렌 생성이 많아져서 뿌리가 고사되는 원인이 됩니다.

    • ~ 5.0 ppm : 측근(곁뿌리) 발생 억제

    • ~ 1.5 ppm : 호흡속도 급격히 감소

    • ~ 0.5 ppm : 생장 정지

출처 : 네이버카페 우리집 식물공장 만들기 (http://cafe.naver.com/vegshop/2576)


위의 경우는 작물이 자라기 위한 최소한의 조건입니다. 식물과 품종에 따라 다소간의 차이가 있지만 생장에 필요로 하는 최적의 용존산소량은 이보다 높습니다. 지금까지 식물별로 최적의 용존산소량과 관련하여 공개된 공식 자료를 찾고자 노력했지만 아직 신빙성있는 자료를 확보하지 못했습니다. 자료가 확보되면 함께 공유할 수 있는 방법을 찾아보겠습니다.



마지막으로 용존산소의 역할을 정리하자면, 


1. 식물은 세포 호흡을 통해 생존과 생장을 위한 에너지를 생성하고 

2. 뿌리의 호흡량은 전체 세포 호흡량의 8~10%에 달한다

3. 용존 산소는 뿌리의 호흡에 필요한 산소를 공급하는 매우 중요한 채널이다.



식물이 자라는데 있어서 적정 용존산소를 유지하는 것은 매우 중요하지만, 오랜 기간동안 다양한 원인으로 인한 수질의 오염으로 인하여 강, 호수 뿐만 아니라 주요 농업용수로 사용되는 저수지, 지하수 등의 용존 산소 농도가 매우 낮아지고 있습니다. 앞으로 안전한 먹거리를 위해서라도 수질 오염과 용존 산소에 대한 관심을 가져야 하겠습니다.



아너팜 올림

(010-9747-6972, 전성재)



<참고자료>

http://tip.daum.net/question/84011357

https://namu.wiki/w/ATP

https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%95%84%EB%8D%B0%EB%85%B8%EC%8B%A0_%EC%82%BC%EC%9D%B8%EC%82%B0

http://study.zum.com/book/13694

http://study.zum.com/book/12654



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