해조류가 없는 세상은? - What would we do without Seaweeds

[DH-OCEAN]

Seaweeds – What would

we do without them?

해조류가 없는 세상은?

Text by David Behrens / Photos by Kevin Lee

글 데이비드 베렌스 / 사진 케빈 리 / 번역 편집부

다이빙할 때에는 아주 작고 미세한 무척추동물부터 세계 최대 동물인 고래에 이르기까지 해양 동물들이 가장 먼저 우리의 관심을 사로잡 는다. 우리는 대부분 바다 풍경에서 가장 중요한 특징, 즉 지구를 위 해 생명을 지탱하는 해양 식물 및 조류를 간과하는 경향이 있다. 해 양 식물 및 조류의 역할은, 지구상의 그 무엇보다 중요하다. 바다는 지구 표면의 70%를 차지하며, 그 속에 사는 해양 식물은 세계적으로 육상 식물을 모두 합한 것보다 더 많은 산소를 대기에 공급한다.

해양 식물에 관한 주요 주제는 태양광 에너지를 활용하여 물과 이산화탄소(CO2)를 당과 생명 유지를 위해 산소로 전환하는 생 물학적 과정, 즉 광합성이다. 이와 같은 ‘식물’에는 갈조류(kelp) 와 해조류뿐만 아니라 새우말(surf grasses)도 있으며, 아울러 대 왕조개, 산호 및 심지어 바다 민달팽이와 같은 많은 무척추동물 종들의 조직 내에나 규조류(diatoms, 식물플랑크톤의 일종) 내에 있는 황록공생조류(zooxanthellae) 및 엽록체도 있다. 이들은 모 두 해수 그리고 동시에 우리가 숨 쉬는 대기에 산소를 공여한다. 이전에 기고한 글들에서 광합성에 대해 논의한 적이 있지만, 다 시 설명하자면 광합성 과정은 산호와 기타 일부 무척추동물들의 조직에 사는 황록공생조류라는 세포소기관에서, 그리고 갈조류 와 해조류의 조직 속에 있는 엽록체에서 일어난다. 이러한 세포소 기관은 태양광에서 에너지를 흡수해 6분자의 이산화탄소와 6분 자의 물을 얻고 마술을 부리듯 이들 분자를 1분자의 당(포도당, C6-H12-O6)과 생명을 유지하는 6분자의 산소(O2)로 영원히 전환 한다.

식물은 산소를 생성하는 유일한 생물이다. 당신과 나를 포함해 기타 모든 생물은 그 산소를 소비해 이산화탄소로 전환하는데, 이 기체는 농도가 상승하면 독성이 생긴다. 아울러 해양이 산성화를 막아보려는 절망적인 화학적 투쟁에서 해양 식물이 기여하는 공헌을 잊지 말아야 한다. 바다는 점점 산 성화 되어가고 있다. 광합성을 할 수 있는 해조류와 기타 생물들 은 과도한 이산화탄소를 가능한 한 빠르게 바닷물에서 제거해 산성화 문제와 싸우고 있다. 그러나 이산화탄소는 해양이 감당 할 수 없는 속도로 대기에서 해수로 유입되고 있다. 이산화탄소 는 어디에서 생성되어 어떻게 바다에 도달하는 것일까?

해수는 자연스럽게 대기에서 기체를 흡수한다. 이러한 기체에 는 산소 같은 좋은 기체들과 이산화탄소 같은 나쁜 기체들이 모두 포함된다. 대기에 이산화탄소(CO2)를 내보내는 공급원은 많다. 오늘날 대부분 자동차처럼 내연기관이 있는 차량, 석탄, 석유 및 천연가스를 연소하는 발전소, 시멘트, 철 및 강철의 생 산, 수확 후 폐농작물의 소각, 들불과 화산 등이 그것이다. 북 태평양처럼 찬 바다에서는 흡수가 더 빠르며, 해수는 기체들을 더 높은 농도로 보유할 수 있다. 이는 이미 존재하는 문제를 악 화시킨다. 이산화탄소는 상승한 농도에 이르면 산으로 전환되어 바닷물 의 산도(酸度, acidity)를 증가시켜 탄산칼슘 성분의 껍데기를 가진 해양생물들에게 해롭다. 고산도(낮은 pH로 표현됨)의 바 닷물은 이들 껍데기를 부식시키고 용해해 결국 해당 생물을 죽 인다. 북태평양에서 산도의 증가는 이미 전복, 가리비 및 조개, 게, 바닷가재, 새우와 같은 연체동물의 유생 그리고 익족류(翼 足類, pteropods)처럼 생태학적으로 중요한 미세 플랑크톤 종 들에 해로운 영향을 미치고 있다. 익족류는 어류의 먹이사슬에 서 중요한 구성원이다. 이들을 없애면 해양의 에너지 피라미드 가 와해될 것이다. 한 그룹의 해양생물이 기여하는 공헌을 논의할 때에는 해조 류로부터 만들어 우리가 사용하는 온갖 상품들을 빼놓을 수 없다. 해조류는 김(Porphyra 속 종들), 다시마(Laminaria 및 Saccharina 속 종들) 및 미역(Undaria pinnatifida)과 같은 식품, 아울러 심지어 아이스크림, 해조류 성분 목용 용품, 립스틱 및 바 디크림과 같은 화장품, 비료 및 토양 개량제, 알긴산(alginate, 식 품과 섬유에 사용됨)·한천(식품에 결합제나 유화제로 사용됨)·카 라기난(carrageenan, 겔화 및 유화 성질이 있음) 등 산업용 원료, 그리고 일부 의약품에 사용된다.

우리가 조류와 광합성을 생각할 때에는 녹색을 떠올리나, 모든 해 양 식물이 녹색은 아니다. 사실 찬 바다에서 자생하는 대부분의 해 조류는 빨간색이나 갈색이다. 해양 식물의 여러 분류를 훑어보면 대충 다음과 같다. 먼저 황금색 조류, 즉 황갈조류(Chrysophyta) 가 있는데, 이 그룹에는 1,000종의 미세 규조류가 포함된다. 다음 은 녹색 조류, 즉 녹조류(Chlorophyta)다. 이들은 열대 바다에서 더 흔하고 흔히 즙을 빠는 바다 민달팽이의 먹이가 되는데, 이 주 제는 나중에 논의할 것이다

다음 그룹은 붉은색 조류, 즉 홍조류(Rhodophyta)다. 이 그룹 은 실 모양을 한 종부터 큰 침대보처럼 생긴 종까지 그 형태가 다양하다. 앞서 언급하였듯이 일부 홍조류는 요리 및 미용 성분 으로 사용된다. 산호 조류(Coralline algae)는 홍조류에 속하는 종들로, 탄산칼슘 을 대사해 자신의 표면에 분비해 산호처럼 단단한 외피를 만든다. 이처럼 외피는 초식동물의 공격으로부터 자신을 보호하는 중요한 역할을 한다. 그래서 이들 조류는 종종 산호로 오인되기도 한다.

해양 식물 중 가장 큰 식물로 흔히 켈프(kelp)라고 하는 조류는 갈조류(Phaeophyta)에 속한다. 켈프는 거의 대부분 찬 바다에서 자생한다. 북태평양의 대규모 켈프 군락들은 생물량(biomass)2)으 로 수천 톤에 이르고 어류와 기타 해양 생물에게 아주 생산적인 서 식지를 제공해줄 뿐만 아니라 이들 지역에서 광합성 산물의 대부 분을 담당한다. 열대 바다에서는 켈프 군락 대신 맹그로브 습지와 산호초가 자리하며, 이들은 함께 열대 바다에서 이산화탄소를 조 절하는 궂은일을 맡고 있다.

해조류는 해부학이나 생물학적으로 우리가 알고 있는 육상 식물과는 다르다. 해 조류는 다세포 식물로 밑에 뿌리처럼 생긴 부착기(holdfast)가 있고 자루(줄기)에 는 잎의 역할을 수행하는 엽편(blade)이 나와 있다. 해조류에는 우리에게 더욱 익 숙한 고등 식물과 달리 물과 영양분을 운반하는 관다발(vascular system)이 없 다. 하지만 환경 조건이 적절한 지역들에서는 해수에서 사는 관다발 식물이 여러 종 있다. 이러한 식물로는 새우말(surf grasses), 거북말귀갑(turtle grasses)과 거머리말(eel grasses, 잘피)이 있다. 이들 종에는 모두 육상 식물처럼 식물을 바 닥 퇴적물에 고정하는 뿌리가 있고 광합성을 하는 ‘잎’ 표면과 영양분을 주고받는 수송로인 일련의 잎맥이 있다. 육상 식물처럼 이들 해양 식물은 꽃을 피워 유성생 식을 한다. 오랜 세월에 걸쳐 이들 식물은 수중 생활 방식에 적응해왔다.

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산호, 대왕조개, 바다 민달팽이처럼 광합성을 하는 종들은 해양 식물이 전환하는 것과 동등한 양의 이산화탄소를 당과 산소로 전 환한다. 그 화학 반응은 동일하나, 그 과정이 일어나는 기관은 약 간 다르다. 산호초는 태양광이 바닥에 도달할 정도로 얕은 열대바다라면 거의 모든 지역에서 자생한다.

바다라면 거의 모든 지역에서 자생한다. 이들은 이산화탄소를 산 소와 당으로 전환하는 능력이 아주 효율적이기 때문에, 해수의 건 강한 화학적 특성을 유지하는 데 극히 중요하다. 이산화탄소를 제거하고 해수의 산도를 저하시킴으로써, 산호는 산호초의 모든 생물에게 유익하고 최종적으로는 자신의 유생에게 생존의 기회를 제공해 자기에게도 유익하다. 해양 식물에게는 초식동물 포식자가 거의 없다.이들 식물에 최대 의 위협은 자신이 소비하긴 하지만 산을 생성하는 이산화탄소다. 몇몇 어종 그리고 전복, 바다 민달팽이와 성게 같은 무척추동물을 포함해 일부 초식동물이 해양 식물을 먹이로 하긴 하지만 거의 그 개체 수를 줄이지는 못한다. 이상에서 살펴보았듯이 우리가 다이빙에서 혹은 썰물 후 조수 웅 덩이에서 해양 식물을 볼 때 그들이 인간에게 위대하게 기여하는 것처럼 보이지 않지만, 실은 해양에서 가장 중요한 생태학적 역할 을 하는 주연배우임을 기억해야 한다. 의문의 여지 없이 해조류 와 나머지 광합성 생물들은 지구상에서 가장 효율적인 화학적 처 치를 하는 식물이다. 마술적인 광합성 과정을 통해 이들은 해수 의 pH를 탄산칼슘 성분의 껍데기를 가진 종들에게 해롭지 않은 농도로 유지하려고 이산화탄소를 공략하는 동시에, 이 위험한 화 학물질을 당과 생명을 유지하는 산소로 전환한다. 더 중요한 질 문은 ‘살아 있는 이들 광합성 머신을 우리가 상당히 의존하고 있 지만, 위험에 처한 많은 종을 구할 정도로 빠르게 작동할 수 있느 냐?’이다.

수동적인 이들 식물질 해조류가 지구 환경 보존에 이와 같이 대단 한 역할을 비밀리에 수행하리라고 누가 생각이나 했겠는가? 정말 이지, 이들이 없다면 우리는 어찌할까?

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출처

http://www.sdm.kr/bbs/board.php?bo_table=magazine_view&page=3&page=1