생명과학 · 대사·식물 생리 / 원리와 탐구
광합성의 제한 요인 실험 해설
광합성 속도는 빛만 강하게 한다고 언제나 증가하지는 않습니다. 광도·이산화탄소 공급 지표·수온을 하나씩 조절하며 어느 조건이 속도를 제한하는지 찾아보세요. 한 요인의 효과가 다른 요인의 상태에 따라 달라지는 제한 요인의 뜻을 살펴보는 실험입니다.
어떤 원리인가요?
빛과 CO₂는 각각 포화형이에요. 부족한 공급을 늘려야 속도가 높아져요. 온도계수는 30 °C 부근에서 가장 커요.
핵심 관계
속도 = min(광 제한, CO₂ 제한) × 온도계수 × 3
이렇게 관찰해 보세요
- 수초 검정말의 가상 산소 기포를 60 s 동안 세어요. 광도·CO₂ 공급 지표·수온을 바꾸고 어느 공급이 제한하는지 확인해요.
- CO₂ 공급 0.1 g/L·30 °C를 유지하며 상대 광도 40과 100의 기포 수를 기록해요.
- 한 번에 한 조건을 바꿔요. 충분한 빛에서 CO₂만 높이고, 기준에서 온도만 낮추고, 높은 CO₂에서는 빛만 낮춰 봐요.
결과를 읽는 기준
낮은 CO₂에서 광도 40→100의 속도가 같은 까닭은?
광 제한과 CO₂ 제한 중 작은 값을 써요. 낮은 CO₂에서 광도가 이미 충분하면 CO₂를 늘려야 속도가 높아져요.
모형의 범위와 한계
검정말을 소재로 한 가상 모형이에요. 광도·탄산수소나트륨 농도는 상대 광·CO₂ 공급 함수의 입력이며 실제 용존 CO₂ 농도로 환산하지 않아요. 광도/(30+광도), 공급농도/(0.3+공급농도), exp(−((T−30)/12)²)를 사용해요. 기포 1개는 같은 가상 산소량이라고 가정해요. 호흡·기포 크기·용해·생물량·실제 종별 최적 온도는 생략해요.