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- 나무 종은 토양 표면 아래 얕게 뿌리를 내리고 있다.
- 연구원들, 5~50마이크로미터의 다양한 크기의 미세 플라스틱 구슬에 형광 염료 표시
- 5개월 후 형광현미경으로 뿌리를 관찰
- 미세플라스틱이 나무뿌리로 들어가는 경로를 시각적으로 이해

자작나무는 토양에서 미세 플라스틱을 제거한다.
낙엽수는 장기적으로 지역 토양의 회복에 기여할 수 있다.

토양 정화하는 나무:
일부 나무의 뿌리는 토양에서 미세 플라스틱을 흡수할 수 있다. 그들은 은빛 자작나무 뿌리의 거의 20%에서 이러한 플라스틱 입자를 감지했다. 작은 플라스틱 입자가 뿌리 구조 깊숙이 침투했다. 나무 뿌리가 이러한 입자를 정확히 흡수하는 방법은 아직 최종적으로 밝혀지지 않았다. 발견은 오염된 토양을 자연적으로 청소할 가능성에 대한 희망을 준다.

▲ 자작나무는 토양에서 미세 플라스틱을 흡수할 수 있다. 미래의 토양 정화제? © KenCanning / GettyImages

매년 전 세계적으로 4억 톤 이상의 플라스틱이 생산된다. 이러한 플라스틱 부품의 대부분은 5mm 미만의 입자, 즉 미세 플라스틱으로, 더 나아가 0.1마이크로미터 미만의 크기를 갖는 나노 입자로 분해된다. 미세한 입자는 토양과 호수와 하천으로 이동한다. 과학자들은 마리아나 해구의 깊이와 에베레스트 산 꼭대기에서도 그것들을 발견했다.

플라스틱으로 인한 해양 오염이 논란을 일으키고 있지만 과학자들은 미세 플라스틱으로 인한 토양 오염이 훨씬 더 높을 것으로 추정한다. 환경에 따라 4~23배 더 높은 것으로 추산된다.

자작나무는 이전에 "토양 청소기"로 알려졌다.

베를린에 있는 라이프니츠 담수 생태 및 내륙 수산 연구소(IGB)의 카트 아우스텐(Kat Austen)과 ​​그녀의 동료들은 최근 자작나무(Betula pendula)의 예를 사용해 식물, 특히 나무의 토양에 있는 미세 플라스틱의 영향을 조사했다. 예를 들어 북위도 지역에서 주로 발견되는 이 자작나무는 뿌리를 통해 중금속을 흡수하는 것으로 알려져 있다. 그러면 뿌리에 정착한 미생물이 이러한 오염 물질을 분해한다.

▲ 북위도 지역에서 주로 발견되는 이 자작나무는 뿌리를 통해 중금속을 흡수하는 것으로 알려져 있다.

자작나무 종을 연구 대상으로 선택한 또 다른 이유가 있다.
"이 나무 종은 미세 플라스틱 오염이 가장 높은 것으로 나타난 토양 표면 아래 얕게 뿌리를 내리고 있다"고 Austen과 ​​그녀의 팀은 설명한다. 조사를 위해 연구원들은 5~50마이크로미터의 다양한 크기의 미세 플라스틱 구슬에 형광 염료를 표시하고 화분에 심은 자작나무 두 그루의 토양에 놓았다.

토양의 플라스틱 입자 농도에 대해 연구자들은 일반적인 환경 부하에 중점을 두었다. 5개월 후 형광 현미경으로 뿌리를 관찰한 결과 미세플라스틱이 나무 뿌리로 들어가는 경로를 시각적으로 이해할 수 있었다.

▲ 이 가지 단면에서 형광 표시가 있는 미세 플라스틱이 녹색으로 빛난다. © Kat Austen

자작나무는 미세플라스틱을 흡수 한다.

결과는 토양에 있는 작은 플라스틱 조각이 실제로 자작나무의 뿌리 시스템을 관통할 수 있음을 보여주었다. 자작나무는 심지어 뿌리 세포 구조 깊숙이 입자를 통합했다. "우리는 뿌리 외피, 뿌리 껍질 및 혈관 조직에서 형광성 미세 플라스틱을 찾을 수 있었다"고 Austen과 ​​그녀의 동료들은 보고했다. 연구원들은 조사된 총 64개의 뿌리 부분 중 6개에서 1-4개의 플라스틱 입자를 발견했다.

Austen과 ​​그녀의 팀은 "이는 미세 플라스틱이 관찰된 나무뿌리 부분의 비율이 5~17%라는 것을 의미한다"고 말했다. 이것은 은빛 자작나무가 중금속과 기타 오염 물질을 흡수하고 땅에서 끌어낼 뿐만 아니라 미세 플라스틱도 가지고 있다는 것이 분명하다. "따라서 이 연구는 나무가 뿌리 조직에 미세 플라스틱을 축적할 수 있다는 최초의 문서화된 증거를 나타낸다"고 연구팀은 말했다.

뿌리 벽을 통해 마이그레이션

미세 플라스틱은 어떻게 나무 뿌리에 들어갈까?
연구원들에 따르면 이 질문은 여전히 ​​열려 있다. 이전 연구에서 이 주제를 다른 식물 종에 대해 더 자세히 다루었다. 예를 들어 밀과 상추의 경우 작은 플라스틱 부분이 뿌리 벽의 균열을 통해 내부로 들어간 다음 뿌리의 액체 압력으로 인해 다른 뿌리 세포로 이동한다.

▲ 서브미크론 입자의 흡수율은 훨씬 더 높을 수 있다.

이것은 Austen의 팀이 보고한 바와 같이 은자작나무의 뿌리 시스템에 입자를 묶는 메커니즘일 수 있다. "서브미크론 입자의 흡수율은 훨씬 더 높을 수 있다"고 Austen과 ​​그녀의 동료들은 말했다. 입자 흡수에 대한 연구자들의 가설이 확인된다면, 뿌리 시스템으로의 통합은 입자의 크기에 의해 제한될 것이기 때문이다.

플라스틱 오염에 맞서 싸우는 은빛 자작나무

연구원들에 따르면, 그들의 결과는 미래에 명확히 해야 할 몇 가지 흥미로운 질문을 제기한다. 어쨌든 그들은 미래에 자작나무의 가능한 이점을 보고 있다. "미세 플라스틱의 흡수율과 나무의 장단기 건강에 대한 영향은 아직 조사되지 않았다"고 Austen은 말했다. "이 파일럿 연구는 자작나무가 토양과 잠재적으로 물에 있는 미세 플라스틱의 양을 줄이는 것을 포함해 장기적인 토양 정화 솔루션에 대한 실질적인 잠재력을 가지고 있음을 시사한다."
(Science of The Total Environment, 2022; doi: 10.1016/j.scitotenv.2021.152085)
출처: Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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