학문
밤하늘의오로라
질소가 부족한 토양에서 식물이 잘 자라지 못하는 이유는 ?
안녕하세요. 흔히 척박한 토양에 뿌리는 비료에는 질소가 함유되어 있던데 질소가 부족한 토양에서 식물이 잘 자라지 못하는 이유는 무엇이며, 콩과식물과 뿌리혹박테리아의 공생 관계는 질소 순환에서 어떤 역할을 할까요?
4개의 답변이 있어요!
질소는 식물의 단백질과 DNA, 그리고 광합성을 담당하는 엽록소를 만드는 핵심 원료입니다.
그래서 질소가 부족하면 식물은 에너지를 만들지 못해 잎이 누렇게 변하고 성장이 멈추게 되는 것입니다.
물론 공기 중에는 질소가 풍부하지만 식물은 이를 직접 흡수할 수 없는데, 이때 콩과식물의 뿌리혹박테리아가 공기 중의 질소를 식물이 먹을 수 있는 형태인 암모늄 이온으로 바꿔주는 질소 고정 역할을 합니다.
콩과식물은 그 대가로 박테리아에게 광합성으로 만든 당분을 제공하며 공생하는 것입니다.
이 과정은 척박한 땅에 질소를 공급하여 토양을 비옥하게 만들고, 생태계 전체에 질소 영양분이 순환되도록 하는 것입니다.
질소는 식물의 생장과 에너지 대사에 필수적인 아미노산, 단백질, 핵산, 그리고 광합성을 담당하는 엽록소의 핵심 구성 성분이기 때문에 토양 내 질소가 부족하면 세포 분열과 유기물 합성이 저해되어 성장이 멈추고 잎이 황색으로 변하게 됩니다. 콩과식물은 뿌리혹박테리아에게 탄수화물과 서식처를 제공하고, 뿌리혹박테리아는 공기 중의 불활성 질소 가스를 식물이 흡수 가능한 형태인 암모늄 이온으로 전환하는 질소 고정 작용을 수행함으로써 척박한 토양에서도 식물이 단백질을 원활히 합성할 수 있도록 돕는 상호 호혜적인 공생 관계를 유지합니다. 이러한 공생은 대기 중의 질소를 생태계 내부로 유입시키는 중요한 질소 순환의 출발점 역할을 하며 토양 비옥도를 자연적으로 증진시킵니다.
안녕하세요. 김창희 박사입니다.
질소는 모든 생물체 필요한 원소로 일반적으로 아미노사 대사에 사용합니다.
사람은 먹어서 고기나 채소 등을 먹어서 단백질을 합성합니다. 식물의 경우 먹는 시스템이 없습니다. 따라서 질소를 공급 받아야하는데, 질소 공급을 위해사 뿌리의 질소 대사가 필수입니다.
결국 필요한 영양소를 합성하기 위해서 질소 대사는 식물에게 반드시 필요하고, 질소가 없는 곳에서는 잘 자라지 못합니더.
질소 공급을 위해서 그래서 영양제를 토양에 주기도 합니다.(비료)
감사합니다
안녕하세요.
질소가 부족한 토양에서 식물이 잘 자라지 못하는 이유는 질소가 식물의 생장과 대사에 필수적인 기본 구성 원소이기 때문입니다. 식물은 질소를 이용해 아미노산을 합성하고, 이 아미노산을 바탕으로 효소와 구조 단백질을 만드는데요 효소는 광합성, 호흡, 세포 분열 등 거의 모든 생화학 반응을 촉매하는 물질이기 때문에, 질소가 부족하면 이러한 반응 속도 자체가 크게 저하됩니다. 또한 질소는 엽록소 분자의 구성 성분이기도 하므로, 질소가 부족할 경우 엽록소 합성이 줄어들어 잎 색이 연해지는 황화현상이 나타나거나, 광합성 능력이 급격히 떨어지게 됩니다. 그 결과 식물은 충분한 유기물을 만들어내지 못하고, 생장이 지연되며 잎과 줄기의 발달도 전반적으로 위축됩니다.
대기 중에 질소가 매우 풍부함에도 불구하고, 대부분의 식물은 이 질소를 직접 이용할 수 없다는 점이 문제입니다. 대기 중 질소는 매우 안정한 질소 분자 형태로 존재하여 화학적으로 반응성이 극히 낮은데요 따라서 식물은 이 질소를 바로 흡수하지 못하고, 반드시 암모늄이나 질산과 같은 무기 질소 형태로 전환된 질소만을 뿌리를 통해 흡수할 수 있습니다. 따라서 토양 내에서 이러한 이용 가능한 질소가 부족하면, 아무리 공기 중에 질소가 많아도 식물의 생장은 제한될 수밖에 없습니다. 이렇기 때문에 식물은 공생 관계를 형성하기도 합니다. 콩과식물의 뿌리에는 뿌리혹이라는 특수한 구조가 형성되는데, 이 안에는 질소를 고정할 수 있는 박테리아가 서식합니다. 이 박테리아는 질소 고정 효소를 이용해 대기 중 질소를 암모니아 형태로 전환하는 능력을 가지고 있으며, 이렇게 만들어진 질소 화합물을 식물에게 제공합니다. 대신 식물은 광합성을 통해 만든 탄수화물과 안정적인 서식 환경을 박테리아에게 제공함으로써 상호 이익을 얻는 것입니다. 감사합니다.