PCAView

과학자들, ‘균근 네트워크’ 처음으로 측정

땅속 균류 네트워크를 처음으로 측량한 연구 결과가 나왔다. 출처 ‘Stories from the Wood Wide Web’ 누리집 우리 발밑 땅속엔 곰팡이가 가득하며, 그들은 상상할 수 없을 정도로 거대한 네트워크를 이루고 있다. 이들은 눈에 잘 보이지 않지만 지구 생태계를 근본적으로 떠받치고 있는데, 식물의 뿌리에 영양분을 제공하는 대신 이들로부터 탄소를 받아 저장하기 때문이다. 균사(균류의 체조직을 이루는 실 모양의 가늘고 세포)가 식물의 뿌리 세포 안으로 직접 들어가 나뭇가지 모양의 구조(수지상체)를 형성하는 방식이 대표적이다. 다만 ‘균근 네트워크’가 얼마나 거대한지 여태 실제로 측정된 바는 없었다.

최근 저스틴 디(D). 스튜어트 네덜란드 암스테르담 자유대 박사 등이 주도한 국제연구진은 전세계 수지상 균근균(식물의 뿌리와 공생 관계를 맺고 살아가는 균류)의 총 생물량을 추정한 결과를 처음으로 내놓고, 이를 과학저널 ‘사이언스’에 발표했다. 연구진은 국제적인 과학 단체 ‘지하 네트워크 보호 협회’(SPUN·Society for the Protection of Underground Networks)에 속해 지구의 균근 네트워크를 연구하고 보호하는 활동을 하고 있다. 이번 연구 결과는 지하 네트워크 보호 협회의 누리집에서 고해상도 시각물로 확인할 수 있다.

균근균을 측정하기 어려운 핵심적인 이유는, 이들이 땅속에 있을 뿐 아니라 균사의 굵기가 제각각이기 때문이다. 연구진은 전지구 9개 생물군계에 걸쳐 1만6천개 이상의 토양 코어를 대표하는 322개 연구의 데이터를 수집해 전지구 균사 밀도를 예측하는 머신러닝 모델을 만들고, 로봇을 통해 수집한 30만개 이상의 측정값으로 이를 보정했다.

전세계 수지상 균근균의 균사 밀도를 나타낸 지도. 지하 네트워크 보호 협회 누리집 그 결과 전세계 표토(표면으로부터 15㎝ 깊이)에 있는 수지상 균근균의 균사를 하나로 이으면 그 길이가 11경(1.10×10¹⁷±0.13×10¹⁷)㎞에 이르는 것으로 나타났다. 우주에서 거리를 측정하는 기본 단위로 쓰이는 지구와 태양 사이의 거리(1AU)가 대략 1억5천만㎞이니, 11경㎞는 7억3000만AU에 해당한다. 지구와 태양 사이를 7억3000만번 정도 왔다갔다 할 수 있단 얘기다. 최근 인기를 얻은 공상과학 영화 ‘프로젝트 헤일메리’에 등장하는 고래자리 ‘타우 세티’와 태양계 사이의 거리(11.9광년)에 비유하면, 전지구에 있는 균사를 일렬로 늘어세우면 태양계와 타우 세티를 1천번 왔다갔다 할 수 있다.

스튜어트 박사는 “티스푼 하나 분량의 흙에도 최대 10미터에 달하는 균근 네트워크가 존재할 수 있다”고 밝혔다. 연구진은 숫자 0이 하나라도 빠질까봐 2~3주 동안 계산을 반복했다고 한다. 탄소를 기준으로 할 때, 토양 표면 15㎝ 이내에 있는 균근균의 생물량(바이오매스)은 인류 전체 생물량의 4~6배에 달하는 것으로 추정됐다.

식물과 곰팡이의 공생 관계는 대략 4억5천만~5억년 전에 시작됐는데, 곰팡이가 식물이 육상에 정착하던 초기에 큰 도움을 준 것으로 추정된다. 균근균은 식물 뿌리에 붙어 식물이 스스로 접근할 수 있는 것보다 최대 100배 더 넓은 지역에서 영양분과 물을 끌어올 수 있도록 돕는다. 균근균이 식물에 제공하는 영양분은 식물이 필요로 하는 인의 최대 80%, 질소의 최대 20%로 추정된다. 그 대가로 균근균은 식물로부터 해마다 10억톤에 달하는 탄소(이산화탄소로 환산하면 40억톤)를 얻는다. 이는 인류가 배출하는 연간 이산화탄소의 11%에 해당한다. 자연적인 탄소 저장고인 셈이다.

네덜란드 암스테르담 원자·분자물리학연구소(AMOLF)에서 현미경으로 관찰한 균근균. 가독성을 위해 색상을 변경했다. 사진 토마스 무니타 무엇보다 이번 연구의 중요한 성과 가운데 하나는, 지역에 따라 균근균의 밀도가 어떻게 달라지는지 밝혔다는 것이다. 연구진은 산지초원, 침수초원 등 초원(grassland) 지역에서 균근균의 밀도가 가장 높게 나타났으며, 초원 생태계는 전세계 균근균 생물량의 40%를 차지했다고 밝혔다. 미국 플로리다의 습지인 에버글레이즈, 아프리카 남수단의 수드 침수초원, 또 세계 곳곳의 대초원과 스텝 생태계 등이 이런 곳들로 꼽혔다. 반면 경작지에서 균사의 밀도는 평균 47.3% 더 낮게 나타났다. 인과 질소를 인위적으로 투입하고 살균제를 쓰는 등 농업 활동의 영향으로 균근 네트워크가 형성되지 못하기 때문으로 추정된다. 연구진은 “경작되지 않은 초원이 균근균 생물량의 중요한 저장소임을 시사한다”고 밝혔다.

나무가 많은 열대우림 지역보다 풀이 많은 초원 지역에서 균사의 밀도가 39% 더 높게 나타난 것도 주목할 만한 지점이다. 이는 초본 식물과 풀이 목본 식물보다 3배가량 더 많은 탄소를 균류 네트워크에 줄 수 있다는 기존 연구 결과와도 일치한다. 균근균은 크게 두 종류로 나뉜다. 이번 연구가 다룬 내생균근균이 뿌리 안에 직접 들어가는 것과 달리 외생균근균은 식물, 특히 침엽수의 뿌리를 막처럼 감싼다. 이번 연구에 참여하지 않은 미국 위스콘신대학교 매디슨의 균류학자 앤 프링글은 이에 대해 “수지상 균근균과도 공생할 순 있지만, 많은 나무는 주로 외생 균근균과 공생한다”고 ‘내셔널 지오그래픽’에 말했다. 식물이 서로 다른 균류와 공생 관계를 맺을 때 더 풍부해질 수 있다는 것을 시사한다는 것이다.

숲 바닥의 낙엽 아래에서 하얀 실처럼 생긴 곰팡이 균사체를 종종 볼 수 있다. 위키미디어 코먼스 진화생물학자이자 지하 네트워크 보호 협회의 전무이사인 토비 키어리 박사는 “기후와 환경 보전 분야에서 균류는 너무 오랫동안 간과되어 왔다. 이제는 이러한 흐름을 바꿔야 할 때”라고 밝혔다. 기후변화의 심화로 주로 대기, 해양, 숲과 나무 등에서 이뤄지는 탄소 순환에 대한 연구가 집중적으로 이뤄져 왔는데, 발밑의 거대한 생태계를 더 주의깊게 들여다볼 필요가 있단 것이다. 협회 과학자들은 지난해 “수지상 균근균의 생물다양성 ‘핫스팟’ 가운데 95%가 보호구역 외부에 위치한다”는 연구 결과를 내놓은 바 있다. 이번 연구에서 그 중요성이 부각된 초원은 지구에서 가장 보호 조처가 미흡한 생태계로 꼽히는데, ‘삼림보다 네 배나 더 빠른 속도로 농경지가 되어가고 있다’는 지적도 있다.

VIEW

지구상 땅속 곰팡이 길이는 11경㎞…지구-태양 거리의 7억3천만배

댓글 (0)

숲의 다른 소식

[기고] 선제적 적극행정이 국민 생명과 숲 지킨다

[한의사칼럼] '천근만근' 원인 없는 피로

도심 속 숨은 '수국' 명소, 창원수목원

고객과 함께 만드는 숲…대한항공, ‘그린 스카이패스 프로젝트’ 진행

고객과 함께 만드는 숲…대한항공, '그린 스카이패스 프로젝트' 진행

에버랜드에서 즐기는 초여름…매화나무 숲 속 '매실따기' 체험

대구 옛 미군 헬기장 ‘시민의 숲’ 재탄생

검은 땅에 다시 피어난 푸르른 희망…의성산불 1년 2개월, 주왕산에 가다 [여행]

[유럽농업 미래를 일구다] 바람을 전기로 바꿨더니…난방·수익이 생겼다

작동을 멈춘 패권 질서… 한국 외교가 가야 할 길