생태계이야기-생물권 탄소순환

물리학자 러브록(James Lovelock)과 미생물학자 마굴리스(Lynn Margulis)가 지난 70년대에 '가이아 가설'을 내놓은바 있다. (가이아:Gaia, 그리스어로 지구의 여신을 가리킴) 이 가설은 지구생명계의 조정자적 성격을 강조한다. 이 가설에 따르면 현재의 지구 대기의 산소와 이산화탄소의농도가 비교적 안정된 상태로 유지되고 지표의 온도나 PH의 변화가 극심하지 않아 생물들이 생명활동을 할 수 있는 것으로 본다. 이는 초기 생명체들의 활동과 식물과 미생물과의 지속적이고도 긴밀한 상호작용의 결과이다.

지구의 바로 이웃 행성인 화성이나 금성의 대기성분이 대부분 이산화탄소라는 사실에 비추어볼때 지구생명체들의 활동으로 인해 이들 행성들의 대기와는 전혀 다른 오늘날의 지구 대기(질소79%, 산소 21%, 이산화탄소 0.03%)가 형성되었다는 주장은 상당히 설득력이 있어 보인다. 실제로녹색식물의 광합성으로 이산화탄소가 흡수되고 모든 생명체들의 호흡이나 분해과정을 통해 다시대기중으로 방출됨으로써 육상생물과 대기간에 순환되는 이산화탄소의 탄소량은 연간 약 60×109t에 이른다. 또 해양과 대기간의 생물적 화학적 작용에 의해 순환되는 양은 약 100×109t 정도된다. 대기에 저장된 이산화탄소의 총 탄소량이 약 711×109t이라는 점에 비추어 볼때 대기의 이산화탄소 농도에 미치는 생물의 영향력이 얼마나 큰가를 짐작할 수 있다.

과거 지질시대에는 생물의 유기물 합성작용(이산화탄소 흡수, 산소 방출)과 분해작용(이산화탄소방출, 산소 흡수)의 평형이 이루어지지 않았다. 대부분의 지질학적 기간 동안, 적어도 6억년~10억년전 이래 아주 적은 차이이긴 하지만 합성되는 속도가 분해되는 속도보다 커서 미처 분해되지못한 유기물이 퇴적되고 화석화되어왔다. 이로 인해 대기중에 산소가 축적되고 이산화탄소는 줄어들게 되었다. 생물들이 특히 대량으로 화석화되어 오늘날의 화석연료인 석탄, 석유, 천연가스가형성된 것은 약 3억년 전인 것으로 추정된다.

화산 활동, 침식과 풍화, 퇴적작용과 더불어 생물활동으로 인한 이산화탄소 산소의 대체적인 균형이 이루어진 것은 6천만년전부터며 그동안 이산화탄소의 평균농도는 1800년대초 대기중 이산화탄소의 농도인 0.029% 정도로 추정하고 있다. 처음으로 정확하게 측정된 시기는 1958년으로 이때대기중 이산화탄소의 농도는 0.0315%였다. 그러나 1980년에는 0.035%로 증가하였으며 현재도 빠른 속도로 증가하고 있다. 지난 6천만년동안 균형을 유지해오던 대기조성이 산업화이후부터 깨어졌다는 뜻이다. 거대한 대양이 이산화탄소를 끊임없이 흡수하여 탄산염으로 바꾸어가기는 하나사람의 활동과 사람이 일으킨 삼림화재로 인해 발생하는 이산화탄소량을 감당하기에는 그 힘이턱없이 모자라는 것이다.

류승원

(영남자연생태보존회장·생태학)

※그동안 연재됐던 생태계이야기는 이번 회로 마칩니다.