기후변화를 막아주는 균근균: 야생버섯의 신비(193)

기후변화를 막아주는 균근균: 야생버섯의 신비(193) 
 

사진 1: 기후변화를 막아주는 숲.

특정 균류는 숲에서 이산화탄소(CO2)를 흡수하는 중요한 역할을 담당하고 있다. 미국 보스턴대학교의 두 연구원 콜린 애버릴(Colin Averill)과 제니퍼 바트나가르(Jennifer M. Bhatnagar)는 아래에 나오는 글에서 이 균류가 숲의 미생물 군집에 어떻게 적응하고 또 기후 변화에 맞서 싸우는지, 그리고 우리가 미래를 위해 어떻게 그 균류들을 보호할 수 있는지 설명하고 있다. 이들의 논문은 지구 변화 생물학(Global Change Biology) 학술지에 게재되었다.

균류라고 하면 우리는 식용 버섯이나 숲속에 돋아난 버섯을 상상할 것이다. 그러나 균근균(mycorrhizal fungi)이라고 부르는 일부 균류는 완전히 땅속에 있고 나무뿌리와 공생 관계를 맺고 있다. 이 균근균은 우리 눈에 보이지 않지만, 기후 변화를 막아주는 전사로서 숲이 이산화탄소(CO2) 오염을 흡수하도록 돕고 지구 온난화의 영향을 지연시키며 지구를 보호해 준다.  균근균에는 땅 위에 버섯이라는 자실체를 형성하는 외생균근균(ectomycorrhizal fungi)과  땅 위에 버섯을 형성하지 않고 땅속에서만 사는 내생균근균(內生菌根菌  vesicular arbuscular mycorrhizae)이 있다.

그러나 인간의 무분별한 개발 활동과 화학비료 남용으로 토양을 오염시킴으로써 숲은 이러한 탄소 보호자인 균근균을 잃어버리고 있고 이 균근균의 손실은 기후 변화를 가속하게 된다.
 

사진 2: 진홍그물버섯(임시이름) 한국 미기록종. Butyriboletus frostii(J.L. Russell) K. Zhao, Z.S. Yang, & Halling  Boletus frostii J.L. Russell. 영어이름은 Frost's Bolete. 여름과 가을에 걸쳐 활엽수 특히 참나무 밑에 홀로 또는 몇 개씩 모여 돋는 균군균이다. 새빨간 색이지만 식용버섯이다. 여름에서 가을에 걸쳐 활엽수 특히 참나무 밑에 단생 또는 여럿이 모여 돋는 균근균이다.

 
1. 기후변화를 늦추어 주는 숲
 
그렇다면 숲은 어떻게 기후 변화를 늦추어 줄까?
 
인간의 화석 연료 소비는 지구 온난화와 기후 변화를 일으키는 이산화탄소(CO2)를 대기로 방출하여 열의 확산을 막고 가두어 두게 된다. 따라서 대기 가운데 이산화탄소(CO2) 농도가 높을수록 지구는 더 따뜻해져서 이른바 지구온난화의 속도가 가속화하게 된다.

다행하게도 우리가 배출하는 모든 이산화탄소(CO2)가 대기로 바로 들어가는 것은 아니다. 대신 전 세계의 숲은 이산화탄소(CO2)를 흡수하여 기후 변화로부터 우리를 보호하고 있다. 현재 숲은 인간의 모든 이산화탄소(CO2) 배출량의 약 1/3을 흡수하고 있다. 이 일은 나무의 광합성 과정 가운데 나무가 이산화탄소(CO2)를 흡수할 때 발생한다. 이런 일이 발생하면 이산화탄소(CO2)는 식물 바이오매스로 변환하고 결국 나무줄기와 숲 토양에 갇히게 된다. 이렇게 탄소 분자가 숲에 머무르는 한 대기권 밖으로 나가 지구 온난화에 기여하는 것을 방지할 수 있는 것이다. 
 

사진 3: 배털젖버섯 Lactifullus volemus(Fr.) Kuntze 속 바뀜 =배젖버섯 Lactarius volemus(Fr.) Fr. 초여름에서 초가을까지 활엽수림 땅 위에, 특히 참나무와 공생관계에 있는 균근균으로 홀로 또는 여기저기 흩어져 돋거나 그룹으로 모여 돋는 생선 냄새가 나는 식용버섯이다.

 
2. 숲의 이산화탄소 흡수와 균근균의 역할

그러면 균근균은 숲의 이산화탄소 흡수와 무슨 관련이 있을까?

숲의 나무가 이산화탄소(CO2) 분자를 흡수할 수는 있지만 나무 혼자서 하지는 않는다. 숲속 토양 속에는 나무와 함께 사는 모든 종류의 미생물로 구성된 미생물 군집이 있다. 어떤 숲이든 이산화탄소(CO2)를 흡수하여 기후 변화를 상쇄할 수 있지만 어떤 숲은 이 일이 다른 숲보다 훨씬 뛰어나다. 왜 그럴까?

과학자들은 어떤 숲이 이산화탄소를 가장 잘 흡수하는지 이해하려면 그 숲의 미생물 군집 가운데 어떤 균근균이 존재하는지 먼저 이해해야 한다는 사실을 알게 되었다. 나무는 다양한 뿌리 균근균과 파트너십을 형성하지만, 과학자들은 외생균근균(外生菌根菌 ectomycorrhizal fungi)이라고 하는 특정 뿌리 균근균이 나무로 하여금 이산화탄소(CO2)를 더 빨리 흡수하도록 돕는다는 사실을 알게 되었다.

또한 외생균근균은 분해 속도를 늦출 수 있는데, 이는 삼림 토양의 탄소를 대기로 되돌려 보내는 자연적인 과정이다. 이러한 방식으로 외생균근균류는 숲이 탄소를 나무와 토양에 가두어 두는 능력을 향상시켜준다. 불행하게도 다른 유형의 오염(질소 오염)으로 말미암아 숲은 이러한 탄소 보호자인 균근균을 잃어버리고 있고 자연히 이산화탄소(CO2) 배출원을 증폭하여 기후 변화를 가속화하고 있다. 
 

사진 4: 땅송이 Tricholoma terreum(Schaeff.) Quel. 영어이름 Earth-gray Tricholoma  늦가을에 침엽수 특히 소나무 밑에 돋는 균근균이다.

3. 균근균의 대규모적 상실
 
우리는 탄소 보호자인 균근균을 대규모로 잃고 있다. 

인간은 엄청난 양의 질소로 전 세계의 숲을 오염시켰다. 화석연료를 태우면 이산화탄소(CO2) 오염뿐만 아니라 이산화질소 가스도 배출되어 결국 질소 오염으로 숲에 비처럼 내리기 때문이다. 농장에서 사용하는 질소 비료는 이러한 생태계의 질소 오염에 크게 기여하고 있다.

외생균근균과 공생관계에 있는 나무는 이 질소 오염에 극도로 민감한 것으로 밝혀졌다. 미국의 삼림 분포 지역 위에 질소 오염 지도를 겹쳐 놓아 보았더니 높은 수준의 질소 오염에 노출된 삼림에는 외생균근균이 서식하는 나무가 훨씬 적다는 사실을 발견하였다. 질소 오염은 외생균근의 손실을 주고  탄소 보호자인 외생균근균의 손실은 더 많은 이산화탄소(CO2) 오염이 대기에 유입되어 기후 변화를 가속화하는 것이다.

이 연구에서 놀라운 점은 그 규모가 방대하다는 점이다. 연구팀은 미국 전역에서 수만 그루의 나무로 이루어진 산림 구획을 분석하였다. 미세한 토양 균류 군집(산림 미생물 군집)의 작은 변화가 전체 대륙적 규모를 감지할 수 있을 만큼 경관 수준의 변화로 이어질 수 있다는 사실이 정말 놀랍다. 이들의 연구는 과학자들이 가장 많은 숲 데이터를 가지고 있기 때문에 미국의 숲만 고려하였지만, 이들의 발견은 전 세계 숲에 영향을 미친다.
 

사진 5: 꾀꼬리버섯 Cantharellus cibarius Fr. 여름에 침엽수와 활엽수가 섞여 있는 혼효림 특히 참나무가 많은 땅위에 여기저기 노랗게 무리지어 돋는 균근균으로 맛좋은 식용버섯이다.

 4. 외생균근균의 보존 가능성

그러면 어떻게 외생균근균을 구할 수 있을까?
 
미국은 화석 연료에서 벗어나 재생 가능한 에너지원으로 전환함에 따라 미국의 질소 오염은 실제로 감소하고 있다고 한다. 질소 오염이 줄어들면 우리는 다시 숲에 외생균근균을 복원할 수 있는 희망이 있다.

이 과정에서 외생균근균 숲의 복원은 대기로부터 추가 이산화탄소를 제거하고 기후변화를 늦출 수 있다. 그러나 세계 개발 도상국에서 점점 더 많은 화석 연료 발전소가 가동됨에 따라 질소 오염이 증가하고 있다. 그러한 지역에서는 미국에서 관찰할 수 있는 가장 높은 질소 오염률보다 종종 몇 배 더 높은 수준의 질소 오염을 경험하고 있다. 그러나 그러한 곳에서도 완화가 이루어질 수 있다. 화석 연료 배출물에서 이산화질소를 제거하는 기술이 존재하기 때문에 이 기술을 적용하면 외생균근균을 구하고 탄소를 더욱 많이 흡수 보전할 뿐만 아니라 잘 알려진 이산화질소 오염의 발암 효과도 완화할 수 있다.

이산화탄소 제거장치(二酸化炭素提擧裝置 scrubber) 보다 더 나은 풍력, 태양열 및 다른 대체 에너지 기술의 개발은 이산화질소와 이산화탄소의 배출을 모두 중지하여 화석 연료로부터 대체 에너지 생산으로 전환할 수 있게 해 줄 것이다.

질소 오염을 종식하는 것은 우리가 탄소를 저장하게 하는 이 균근균을 보존하고 구하는 데 도움이 될 것이며 결과적으로 지구를 구하는 데 도움이 될 것이 분명하다.
 

사진 6: 분홍그물버섯  속 변경 Baorangia bicolor(Kuntze) G. Wu, Halling & Zhu L. Yang 영어이름 Red & Yellow Bolete 또는 Two-toned Bolete 여름(6월)에서 가을(10월)에 걸쳐 활엽수림 특히 참나무 밑에 홀로 또는 여기저기 흩어져 돋거나 그룹으로 돋는 참나무와 공생관계에 있는 균근균이다.

참고자료:
 
* COLIN AVERILL & JENNIFER M. BHATNAGAR,
Four Things to Know about Fungi “Climate Warriors”
BU researchers explain how fungi fight climate change
https://www.bu.edu/articles/2018/4-things-to-know-about-fungi-climate-warriors/
 
* 토양균류가 기후변화를 막아준다: 야생버섯의 신비(182)
https://www.jadam.kr/news/articleView.html?idxno=16088