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식물의 보이지 않는 영향이 밝혀지고 있다.
(Invisible Influence of Plants Coming to Light)
CEH

    공기는 우리가 거의 알아챌 수 없는 물질(식물에 의해 만들어진 분자)들로 가득 차 있다. 그 물질들은 기후와 생태계에 지대한 영향을 미친다.

그 물질들은 휘발성 유기화합물(volatile organic compounds), 혹은 VOCs로 불린다. 그것들은 식물에서 방출되어 대기로 떠도는 낮은 끓는점(비등점)의 분자들이다. 과학자들은 그것들 중 일부를 알고 있으나, 모두는 아니다. 우리는 오렌지 과수원, 소나무 숲, 혹은 인동덩굴(honeysuckle)의 향기를 쉽게 맡을 수 있으며, 정신을 맑게 해주는 냄새도 있고, 몇몇은 그곳을 피하도록 만든다. 식물들은 수백 가지의 다양한 VOCs들을 생산하여 방출하고 있음에도 불구하고, 최근까지도 여전히 검출조차 못하고 있다. 생태적 적소에서, 혹은 지구 전반에 걸쳐서 보이지 않는 식물들의 영향은 무엇일까?

첫째, 우리는 휘발성 유기화합물들이 존재한다는 것을 알아야만 한다. Science(2013. 8. 9) 지에 발표된 한 새로운 연구는 사람들이 이제 막 그 물질들을 검출하기 위한 첫 걸음을 내딛고 있음을 보여주고 있었다. 유럽과 미국의 연구팀은 수백 개의 새로운 VOCs들을 발견했는데, 일부는 순수 탄화수소들이었지만, 대부분은 산화된 복잡한 탄화수소(hydrocarbons)들로서, 기후모델에 대한 그것의 효과는 아직 알려지지 않았고, 설명되지 못하고 있다는 것이다 :

지구 대기에는 무수히 많은 휘발성 유기화합물(VOCs)들이 존재하며, 그것의 대부분은 생물 방출에 의해서 기원한다. 대류권 화학에서 VOCs의 중요한 역할에도 불구하고, 그것의 대기-생태 시스템의 교환(방출과 침전)에 대한 연구는 적절한 측정기술의 부족 때문에, 몇 가지 주요한 화합물에만 제한적으로 실시되어 왔다. 비행 시간형 질량분석기(flight–mass spectrometer)와 절대값 에디-공분산 방법(eddy-covariance method)의 고질량 해상도 양성자 전달 반응시간을 사용하여, 순수 침전 유기이온(organic ions) 186개와 양지향성 유동(bidirectional flux) 유기이온 494개를 직접적으로 측정했다. 검출된 VOCs 대부분이 활발한 대기-생태 시스템으로 대규모로 교환된다는 사실의 관측은, 현재의 VOCs 방출, 공기의 질, 지구 기후모델에 도전을 주는 것이었다. 지구 기후모델은 이렇게 극단적으로 광범위한 범위의 화합물들에 대해서는 설명하지 않고 있었다. 또한 이러한 관측은 대기 중의 VOCs 규모를 이해하는 데에 새로운 통찰력을 제공해주고 있다.

그리고 이것은 단지 미국 캘리포니아의 한 오렌지 과수원 위의 공기를 조사한 결과일 뿐이다. PhysOrg(2013. 8. 9) 지는 이러한 발견이 암시하는 몇 가지를 언급하고 있었다 :

연구를 시작하면서, 연구팀은 공기 중의 몇 가지 새로운 화합물을 발견할 것을 예상했다. 그러나 놀랍게도 수백 개의 VOCs들이 탐지되었던 것이다. 그들의 연구는 최초로 대기의 한 부분에서 휘발성 유기화합물 총체적인 교환을 동정할 수 있도록 했다는 것이다.

연구팀은 그들의 노력은 한 장소에 국한된 것이기 때문에, 다른 지역을 모니터링 한다면 매우 다른 발견을 할 수 있을 것이라고 말하고 있었다. 더 중요한 것은, 그들의 기술이 지구온난화는 물론이고, 대기에 어떤 일이 진행되는 지에 관하여 더 많은 정보를 환경과학자들에게 제공하면서, 전 세계의 모든 장소들을 모니터링 하는데 사용될 수 있을 것으로 보고 있었다.

과학자들은 대기 VOCs의 90%는 '생물적 자원'(BVOCs로 불려진다)에서 온다고 말하고 있다. PhysOrg 지는 VOCs들을 탐지하고 측정하는 어려움 때문에, ”연구자들은 이소프렌(isoprene), 메탄올, 여러 테르펜(terpenes)과 같은 선택된 소수 물질들만 거의 독점적으로 초점을 맞추어 왔다”고 밝혔다.

연구자들은 이러한 새로운 지식이 기후모델과 생태적 고려사항의 요인이 되어야만 한다고 깨닫고 있었다.

우리의 결과는 오렌지 과수원 생태계에서 VOCs의 질량 균형은, 흔히 측정하는 주요한 BVOCs의 가스방출과 침전만을 고려할 때, 매우 불완전한 것임을 보여주었다. 수백 종의 각각의 소수화합물들로부터의 기여 또한 중요한 것이다. 미래의 연구는 이러한 결과가 다량의 이소프렌과 또는 모노테르펜을 방출하는 생태계에서도 또한 진실인지를 결정해야만 한다.

더욱이, 수백 종의 '생물체 휘발성 유기화합물(BVOCs)'들은 이동되고 있으며, 농도와 운동방향에 있어서 날마다 변동이 일어나고 있다. 식물들은 그것들을 방출하고 받아들이며 (자신의 이웃인 다른 식물들에게 신호로 보내지고 있는 중요한 부분이다), 수분자(pollinator)를 유혹하고, 해충을 퇴치시킨다. 이러한 화합물로 대기를 채우고 있는 무수한 식물들의 전 지구적인 효과를 우리는 거의 알지 못하고 있다.

식물에서 방출되는 VOCs의 더 많은 정보는 다음을 참조하라 (2/21/2006,  4/26/2007,  8/31/2008, 9/25/2008,  3/31/2011).

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BVOCs는 페인트나 아스팔트의 냄새처럼, 그저 식물에서 우연히 나는 냄새가 아니다. 그것들은 식물이 통신과 같은 목적으로 특수하게 만들어진 것임을 기억하라. BVOCs의 방출과 감지는 (모두는 아니더라도) 대부분이 유전자들에 의해서 암호화되어 있으며, 어떻게 그것을 만들고 방출하고 감지하는 지에 대해서 정보를 이용한다는 것을 뜻한다. 식물들은 대학교수보다 유기화학에 대해 더 많이 알고 있는 것이다! 실험실에서 이러한 동일한 일부 분자들을 혼합된 상태에서 만드는 것은 까다롭고, 다단계의 처리 과정이며, 아마도 상온(대기온도)에서는 수행할 수 없는 일일 것이다. 이러한 물질들의 생산, 처리, 방출, 감지 등과 같은 고도로 복잡한 과정들이 목적도 없고, 방향도 없는, 무작위적인 자연적 과정으로 우연히 생겨날 수 있었을까?

이 이야기가 말해주고 있는 한 가지 중요한 교훈은 우리가 이해하지 못하거나 심지어 모르는 것들이 여전히 많이 있다는 것이다. 탄소, 수소, 산소로 구성된 수백 가지 복잡한 분자들이 야외에서 매번 당신의 코를 통과하고 있다는 것에 대하여 당신은 얼마나 알고 있는가? 무선신호를 감지하지 못하는 수신기 없는 라디오처럼, 그러나 라디오와는 전혀 다르게, 이러한 신호들은 당신이 깨닫지 못한 채 당신에게 영향을 미칠 수 있는 것이다. 이러한 분자들이 기후를 조절하는데 관여하고 있을까? 누가 알 수 있겠는가? 우리가 단지 알고 있는 것은 현재의 기후 모델에는 이러한 BVOCs들은 포함되지 않고 있다는 것이며, 이것들은 또 다른 커다란 잠재적 요인이 될 수 있다는 것이다. 충분한 정보 없이는 최종의 결과로 비약하지 않는 게 최선이다.

 

출처 : CEH, 2013. 8. 13.
URL : http://crev.info/2013/08/invisible-influence-of-plants-coming-to-light/
번역자 : 문흥규

관련 자료 링크:

1. 식물 향기가 화분 매개 생물의 행동을 조절한다. (Plant Perfume Manipulates Pollinator Behavior)
2. 말하는 나무와 식물의 향수들 (Of Talking Trees and Plant Perfumes )
3. 숲의 교향곡 (Sylvan symphony) : 식물들은 생존경쟁을 하는 것이 아니라, 서로 돕고 있었다.
4. 식물은 땅속의 ‘곰팡이 인터넷’을 사용하여 통신을 한다. (Plants Use Underground 'Fungal Internet' to Communicate)
5. 말하는 식물들과 비밀 네트워크 (Talking Plants and Secret Networks)
6. 식물은 사회적 통신망으로 소통하고 있다. (Plants Have Social Networks)
7. 나무들은 아스피린으로 의사전달을 한다. (Trees Communicate With Aspirin)
 
 
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