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빛공해를 유발하는 야간의 인공조명은 식물과 인간 및 동물을 포함한 생물에 생물학적 기능에 중요한 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 이와 더불어, 인공조명은 야생 생물에 있어서 일주리듬과 연주리듬 등의 생체리듬에 관여하는 것을 포함하여 환경적•생태적 기능 저하를 야기한다. 최근, 빛공해가 동물에 미치는 영향에 대한 선행연구들은 다수 있었으나, 산림수종과 가로수종을 대상으로 야간의 인공조명의 만성적인 노출이 생리생화학적 특성에 어떠한 영향을 주는지에 대한 체계적인 연구는 여전히 부족하다. 따라서 본 연구는 3년 동안 야간의 인공조명에 노출된 백합나무의 생리생화학적 특성에 미치는 영향을 알아보고자 수행되었다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다: (1) 야간의 인공조명은 백합나무의 생체리듬과 연주리듬의 붕괴를 통하여 내부의 ...

빛공해를 유발하는 야간의 인공조명은 식물과 인간 및 동물을 포함한 생물에 생물학적 기능에 중요한 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 이와 더불어, 인공조명은 야생 생물에 있어서 일주리듬과 연주리듬 등의 생체리듬에 관여하는 것을 포함하여 환경적•생태적 기능 저하를 야기한다. 최근, 빛공해가 동물에 미치는 영향에 대한 선행연구들은 다수 있었으나, 산림수종과 가로수종을 대상으로 야간의 인공조명의 만성적인 노출이 생리생화학적 특성에 어떠한 영향을 주는지에 대한 체계적인 연구는 여전히 부족하다. 따라서 본 연구는 3년 동안 야간의 인공조명에 노출된 백합나무의 생리생화학적 특성에 미치는 영향을 알아보고자 수행되었다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다: (1) 야간의 인공조명은 백합나무의 생체리듬과 연주리듬의 붕괴를 통하여 내부의 대사작용에 있어서 잠재적인 위해 인자로서 작용할 수 있다. (2) 밤 동안 전분분해의 피드백 억제뿐만 아니라 낮 동안 전분 합성의 감소를 초래하여 결국 탄소기아를 유발한다. (3) 비정상적인 기공닫힘이 야간의 인공조명에 의해서 발생한다. 이는 ABA에 의한 기공기구의 기능장애에 영향을 미친다. (4) 야간의 인공조명에 노출된 백합나무는 광계2 안테나 적응의 결과로서 엽록소 b 함량의 증가로 인하여 엽록소 a/b 비율이 감소한다. (5) 광계2의 전자공여체와 전자수여체의 활성이 야간의 인공조명에 의해서 억제되어 광계2 전자전달이 억제된다. (6) 광계2 전자전달의 억제를 통하여, 활성산소종이 발생하여 지질과산화를 초래한다. (7) 야간의 인공조명은 엽록체 구조의 드라마틱한 붕괴를 이끈다. (8) 광합성의 저하를 초래한다. (9) 야간의 인공조명은 백합나무의 광합성 빛수확 기구의 변형에 의한 생장 저하를 일으킨다. 이상의 결과를 볼 때 야간의 인공조명은 백합나무의 생리생화학적 변화에 중요한 영향을 미친다. 특히, 본 연구는 새벽(dawn)과 황혼(dusk) 사이의 내부신호전달의 일주기리듬장애를 통한 광합성 기구의 피해 양상을 밝힘으로써, 추후에 인공조명에 대한 생태•생리학적 연구와 광화학적 오염원과의 상호작용 연구의 이론적 토대가 될 수 있음을 제안하고, 효율적인 빛공해 방지 실현에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Artificial night lighting, as a source of light pollution, is known to affect important biological functions in plants and animals/humans. It also affects environmental and ecological problems including the daily and annual cycle in wildlife. However, understanding of the effects of chronic exposure...

Artificial night lighting, as a source of light pollution, is known to affect important biological functions in plants and animals/humans. It also affects environmental and ecological problems including the daily and annual cycle in wildlife. However, understanding of the effects of chronic exposure to artificial night lighting is still largely unknown. The present study was undertaken to investigate impacts of artificial night lighting on physiological and biochemical changes of yellow-poplar (Liriodendron tulipifera L.) exposed to either natural night or night with artificial lighting during three-year cycles. Particularly, these findings highlight the following major outcomes: (1) artificial night lighting acts as a major risk factor for potential mechanistic roles through disruptions of circadian and circannual rhythms in yellow-poplar, (2) it also leads to reduced levels of starch synthesis during the day as well as feedback inhibition of starch degradation during the night, resulting in carbon starvation stress, (3) abnormal stomatal movement occurs in plants exposed to artificial night lighting, resulting in ABA-mediated dysfunctional stomatal behavior, (4) Chla/Chlb ratio decreases in plants exposed to artificial night lighting, indicating the dynamic increase of Chlb as a consequence of the photosystem II antenna size adjustment, (5) these results indicate that the activities of the donor and acceptor sides of PSII are inhibited during artificial night lighting, showing the inhibition of photosystem II electron transport, (6) artificial lighting during the night results in ROS-mediated lipid peroxidation, (7) nighttime artificial lighting leads to the dramatic disruption in chloroplast ultrastructure, (8) artificial night lighting results in downregulation of photosynthesis, and (9) artificial night lighting, especially including chronic low intensities of light, can dramatically affect plant growth, via modification of the photosynthetic light harvesting apparatus. Results of this study showed that artificial night lighting has significant impacts on physiological and biochemical changes of yellow-poplar seedlings, especially the circadian disruption between dusk and dawn, and highlights a damage mechanism for potential impacts under artificial night lighting. Future studies should be evaluated to understand the eco-physiological impacts of nighttime artificial lighting in the natural urban environment and interactions with other photochemical pollutants so that effective pollution prevention practices can be developed.

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