돌고 도는 '지구' - '자전' 이야기 아닌데?

 

돌고 도는 세상

 "지구는 돈다" 하면 대부분은 '지구의 자전과 공전'을 떠올릴 것이다. 지구의 자전이란 지구가 자전축을 중심으로 한바퀴를 회전 하는 것을 말하고, 공전이란 천체가 다른 천체의 주위를 일정한 주기를 가지고 도는 것을 공전이라고 한다. 쉽게 말하면, 내가 혼자 빙그르르 도는 것은 자전(스스로자自), 내가 다른 사람 주위를 한바퀴 도는 것이 공전(공평할공公-함께하다)이다. 내가 오늘 말하고자 하는 "지구가 돈다"는 뜻은 "세상이 돈다" 즉 '순환'이다. 순환이란 주기적으로 자꾸 되풀이하여 도는 것 또는 그 과정을 말한다. 생명이 살아가기 위해서는 여러가지 물질의 순환이 일어난다. 지구에 있는 원소들은 살아있는 유기체가 만들고 꾸리는 서로 얽히고 설킨 커다란 고리안에서 쉴새없이 돌아간다. 생명체에 필요한 필수 영양소는 주로 탄소, 산소, 수소, 질소, 인, 황, 칼슘, 칼륨으로 만들어진다. 이 원소들은 모든 유기체 질량의 95% 이상을 차지하므로 그만큼 활발하게 돌아다닌다. 생명체가 죽어서 땅에 파묻히면 원소는 오래도록 빛을 보지 못한다. 지하로 꺼진 유기물은 아주 느리게 순환한다. 보통은 수백만년이 지나서야 침식이나 지각변동으로 다시 세상 밖으로 나온다. 아니면 사람들이 뽑아올리기도 한다. 산소, 질소, 탄소 같은 기체원소는 순환 속도가 빠르다.이런 원소로 꽉차있는 공기가 쉴새없이 움직이기 때문이다. 며칠 아니 몇시간 못가서 한바퀴 도는 경우도 있다. 요컨대, 생물지질화학 순환의 빠르기는 원소를 얼마나 쉽게 접할 수 있느냐의 여부에 달려있다. 원소 하나하나마다 자기 나름의 순환 주기가 있지만 아직도 밝혀지지 않은 것이 많다. 가장 중요한 세원소는 그래도 웬만큼 알려진 편이므로 간단히 소개하고자 한다.

 

돌고 도는 원소들 (feat. 생명)

 첫째로 탄소(C : Carbon)의 순환을 들여다본다. 생명을 이루는 핵심 성분 탄소는 이전 포스팅에 많이 등장한 이산화탄소(CO₂)로 공기에도 있고 역시 물속에도 녹아있다. 소다, 석회암, 백묵 같은 고체 안에도 있다. 식물은 햇볕을 연료로 삼아 이산화탄소와 물을 가지고 당분과 탄수화물을 만들어낸다. 이것을 광합성이라고 한다. 식물은 생산자라고 한다. 탄소가 들어간 화합물을 동물이 먹으면 탄소가 식물에서 동물로 옮겨진다. 식물과 동물이 죽어서 썩을 때 나오는 이산화탄소는 대부분 공기로 돌아가지만 일부 탄소화합물이 되어 땅속으로 스며든다. 어떤 탄소는 숨을 내쉴 때 내뱉는 이산화타소에 담겨 공기로 돌아가기도 하고, 방귀를 통해 나오는 메탄가스에 담겨 공기로 돌아가기도 한다. 땅속에서 탄소는 이탄, 석탄, 석유, 천연가스 같은 화석연료로 뭉쳐지기도 한다. 그리고 이를 우리가 재고 위험이 있을 때까지 파내서 사용 중이고, 이산화탄소는 자연의 흐름을 벗어나 인위적으로 공기중에 쌓여가고 있다. 둘째로 신진대사에 필수적인 에너지 운반, 뼈와 이빨, 섬유와 분자에 꼭 필요한 원소인 인(P : Phosphourus)의 순환 방법들을 보면, 인은 아득히 먼 옛날부터 쌓인 퇴적층의 인회암에 뭉쳐있다. 인회암 안의 인이 물에 녹아 흙으로 스며들면 식물이 뿌리로 이것을 빨아들인다. 동물은 이 식물을 먹고 똥을 싸거나 죽어서 썩으면서 인을 뱉어낸다. 물고기는 물속에서 플랑크톤을 통해 인을 흡수한다. 물고기가 죽으면 몸안에 있던 인은 바다 밑에 쌓인다. 물고기와 새도 인을 이리저리 옮긴다. 셋째는 대기 중에 가장 많은 질소(N : Nitrogen)이다. 질소는 단백질과 DNA의 핵심 성분으로 공기의 무려 80%가 순수한 질소다. 대부분의 생물은 이것을 바로 흡수하지 못한다. 하지만, 콩, 알팔파, 오리나무 같은 식물의 뿌리 돌기에 사는 박테리아는 이런 질소를 질산염, 암모니아로 바군다. 이렇게 박테리아가 고정한 질소를 식물이 섭취하면 이것을 다시 동물이 먹고 싸고.. 땅에서 다시 순환되는 편이다. 탄소, 질소, 인만 이렇게 돌고 도는 것이 아니라 생명체에 꼭 필요한 원소들은 저마다 순환 주기가 있다. 아연이나 셀레늄처럼 자연상태에서는 찾아보기 힘들지만 그래도 살아가는데 꼭 필요한 원소가 퇴적암이나 바다 밑바닥에 가라앉아 있기만 하면 생명체는 목숨이 위태로워 질 것이다. 이런 원소들의 주기는 서로 복잡하게 얽혀 있지만 아직 우리는 전모를 잘 모른다.

 

생물 다양성 3가지

 크게 보면 생명을 얽히고 설킨 무수히 많은 주기들을 한꺼번에 만들어내고 또 떠받치면서 한편으로는 거기에 기대어 굴러간다. 사람도 아미노산에서 아연에 이르기까지 적절한 화학성분이 제때들어와야만 살아갈 수 있다. 이런 화학 성분이 여기저기로 골고루 퍼지는 것도 무수히 많은 생명체 덕분이다. 이처럼 생명체의 다양성도 중요한 부분이다. 생물 다양성 하면 크게 3가지로 볼 수 있다. 유전자 다양성, 종 다양성, 생태 다양성. 우선 유전자 다양성은 사람만 봐도 이해가 쉽게 된다. 한 종 안의 다양성을 뜻하는데, 같은 종이라도 개체마다 유전자는조금씩 다르다. 유전자 다양성이 있는 종은 환경 변화에 더 잘 적응 한다. 종다양성은 한 공동체 안에서 살아가는 종들의 다양성이다. 따지고 보면 지구도 종들이 모여사는 커다란 공동체인 셈이다. 생태 다양성은 숲, 호수, 사막, 초원, 시내, 생물 공동체가 얼마나 아기자기하게 섞여잇는가를 말한다. 진화는 유전자 다양성의 밑거름이지만 유전자 다양성도 진화의 밑거름이다. 개체군 안의 개체들이 다를수록 변종이 폭이 넓어져 환경이 활 달라져도 살아남는 개체가 많아진다. 종다양성과 생태다양성도 생명의 회복력을 높여준다. 자원이 얼마나 잘 돌아가느냐 하는 것은 결국 지역 생태에 달려 있으므로 다음 시간에는 인간에게만 자꾸만 잠식되는 생물 서식지의 실태를 알아보자.