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- 평균적으로 식물이 자라는 흙 한 티스푼에는 약 32미터 길이의 균근 네트워크가 존재
- 균사 네트워크는 식물 뿌리의 흡수 면적을 100배까지 증가시킨다
- 수지상 균근균은 식물에 필요한 인의 최대 80%와 질소의 약 20%를 공급
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지하 균근 네트워크는 수조 킬로미터에 달한다.

식물 뿌리와 연결된 균근균은 거대한 지구 네트워크를 형성한다. 과학 저널 "사이언스"에 발표된 전 세계적인 분석에 따르면, 이 균근 실타래는 약 110경 킬로미터에 달하며, 전 세계 인구가 보유한 탄소량의 4~6배를 저장하고 있다. 이번 연구는 공생 균근균 네트워크의 실제 규모와 특정 생태계에서의 밀도를 최초로 밝혀냈는데, 그 생태계는 숲이 아닌 것으로 나타났다. 

▲ 이 지도는 지역별 지하 균근균 네트워크의 밀도를 보여준다. © Truth & Beauty / Moritz Stefaner, Justin Stewart/ SPUN

육상 식물의 약 70%는 숨겨진 조력자를 가지고 있다. 바로 식물 뿌리가 공생 균류와 연결되어 필수 영양분을 공급받는 것이다. 균근균은 식물로부터 당분과 기타 유기물을 받아 균근 실타래 네트워크를 확장하는 데 사용한다. 평균적으로 식물이 자라는 흙 한 티스푼에는 약 32미터 길이의 균근 네트워크가 존재한다.

숨겨진 조력자들

숲에서 이러한 "우드 와이드 웹(Wood Wide Web)"은 나무에 영양분을 공급하는 데 중요한 역할을 하지만, 다른 생태계의 식물들도 혜택을 받는다. 암스테르담 자유대학교의 저스틴 스튜어트(Justin Stewart)와 그의 동료들은 "이러한 균사 네트워크는 식물 뿌리의 흡수 면적을 100배까지 증가시킨다"며, "수지상 균근균은 식물에 필요한 인의 최대 80%와 질소의 약 20%를 공급한다"고 설명했다.

동시에 이러한 균근균은 기후 시스템에서도 중요한 역할을 한다. 이들의 지하 네트워크는 전 세계적으로 약 10억 톤의 탄소를 저장하는 것으로 추정된다. 스튜어트는 "이러한 균류의 중요성은 아무리 강조해도 지나치지 않다"고 강조했다. 그러나 지금까지 전 세계적으로 이러한 균근 네트워크가 얼마나 조밀하고 광범위하게 분포되어 있는지, 그리고 어떤 식물 군락이 특히 조밀한 균류 네트워크 형성을 촉진하는지는 명확하지 않았다.

이를 밝히기 위해 연구진은 전 세계 100개 생태지역과 9개 생물군계에서 채취한 1만6000개 이상의 시추 코어 샘플을 분석했다. 이 데이터를 활용하여 연구팀은 식물 종, 기후, 토양 화학 및 기타 요인에 따라 균근 밀도를 결정할 수 있는 모델을 개발했다. 그런 다음 이 모델을 사용하여 샘플 데이터로부터 균근균과 그 네트워크의 전 세계적 분포를 추론했다.

▲ 현미경으로 관찰한 수지상 균근균의 균사체. 둥근 구형은 균류 포자 © Tomás Munita

토양 1세제곱센티미터당 4미터 길이의 균사체

그 결과, 최초의 전 세계 균근 밀도 지도가 완성되었다. 이 지도는 토양 1세제곱센티미터당 평균 4m 길이의 균사체가 숨겨져 있음을 보여준다. 스튜어트와 그의 동료들은 "전 세계의 모든 수지상 균근균의 균사체를 일렬로 늘어놓으면 지구 토양 표면 15cm 이내에만 약 110경 킬로미터에 달하는 길이가 된다"고 보고했다. 이는 모든 식물 뿌리의 길이를 합친 것보다 50배나 긴 길이다.

이러한 지하 균근 네트워크의 생물량 또한 놀랍다. 연구팀은 전 세계적으로 분포하는 세 가지 균근균 종의 30만 개 이상의 균사를 측정하여 이를 밝혀냈다. 균사 네트워크의 밀도와 함께, 살아있는 균근균에만 ​​저장된 탄소량이 전 세계적으로 약 3억 톤에 달한다는 사실을 확인했다. 연구팀은 "따라서 균근균 균사의 총 생체량은 인류 전체가 저장한 탄소량의 4~6배에 달한다"고 밝혔다.

초원 생태계는 균류가 가장 풍부하며, 경작지는 상대적으로 균류가 고갈되어 있다. 하지만 놀랍게도, 일반적인 통념과는 달리 균근균 밀도가 가장 높은 곳은 지구의 숲이 아니라 초원 생태계다. 스튜어트 연구팀은 "예를 들어, 산악 초원의 균사 밀도는 열대 우림보다 39% 더 높다"고 보고했다. "균근 밀도가 특히 높은 생태지역으로는 플로리다의 에버글레이즈, 남수단의 수드 습지, 그리고 전 세계의 많은 초원 및 스텝 생태계가 있다.“

▲ 균류 네트워크의 분지 구조. 이는 균류 종과 생태계에 따라 다양하게 나타난다. © Corentin Bisot, VU Amsterdam/AMOLF; Justin Stewart, SPUN

초원 생태계에서 균근균이 우세한 이유는 첫째, 초원과 목초지의 조밀하고 광범위한 뿌리 시스템 때문이다. 둘째, 거의 모든 풀이 균근균과 공생 관계를 맺고 있기 때문이라고 연구진은 설명했다. 이러한 이유로 초원 생태계는 균근균 생물량의 중요한 저장소이며, 탄소 흡수원으로서의 역할을 강화한다. "하지만 이러한 생태계는 현재 제대로 보호되지 않고 있으며, 특히 파괴에 매우 취약하다"고 연구팀은 강조했다.

반면, 경작지의 균근 상황은 상당히 암울하다. "농업적으로 관리되는 토양에서 균사 밀도는 전 세계 평균보다 평균 47.3% 낮다"고 연구진은 보고했다. 비료 사용과 경작과 같은 농업 관행은 이러한 섬세한 균근 네트워크를 파괴하는 데 기여한다. "이는 농경지가 지구상에서 무기 탄소가 가장 고갈된 토양 중 하나인 이유를 설명하는 데 도움이 될 수 있다.”

생활 기반 시설은 매우 중요한 역할

스튜어트와 그의 연구팀에 따르면, 이번 연구 결과는 균근균의 지구적 중요성을 뒷받침한다. 미국 지하 네트워크 보호 협회(SPUN)의 공동 저자인 멀린 셸드레이크(Merlin Sheldrake)는 "이 균류는 수억 년 동안 지구 생명체의 형태를 만들어 왔지만, 우리는 이 살아있는 기반 시설이 지구 전체에 어떻게 분포됐는지는 아직 아는 것이 거의 없다"며, "이번 연구는 이 지구적 수송 시스템이 어떻게 작동하는지 이해하는 첫걸음이다"고 말했다.

하지만 여전히 많은 질문이 해결되지 않은 채 남아 있다. 예를 들어, 연구진은 아직 15cm 아래의 더 깊은 토양층에서 균근균 네트워크가 얼마나 촘촘하게 분포되어 있는지 파악하지 못했다. 균근 네트워크가 그곳에도 존재할 것으로 예상하고 있다. 또한 균근이 다양한 생태계에 미치는 구체적인 영향에 대해서도 아직 부분적으로만 연구되었다. "새로운 기술 덕분에 우리는 오랫동안 우리 발밑에 숨겨져 있던 것을 이제 막 드러내기 시작했을 뿐이다"고 암스테르담 AMOLF 연구소의 공동 저자 코렌틴 비소트(Corentin Bisot)가 말했다.

출처:
Justin Stewart (Vrije Universiteit Amsterdam) et al., Science, 2026; doi: 10.1126/science.adu4373

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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