잎

식물들이 자라고 씨를 맺는 데 필요한 주된 영양소는 이산화탄소와 물이다.


물을 분해해서 전자와 수소 이온을 얻은 식물은 이들을 이산화탄소에 붙여 포도당으로 만든다.

이 단계에 빛이 필요하기 때문에 우리는 이 전체 과정을 광합성이라고 일컫는다.



그렇다면 식물은 대기 중에 들어 있는 이산화탄소를 어떻게 안으로 끌어들일까?

바로 기공(氣孔)을 통해서다.

기공은 우산이끼를 제외한 거의 모든 육상 식물이 가지고 있는 핵심기관이다.

하지만 식물은 주변 상황에 따라 기공의 열고 닫음을 면밀하게 조절해야 한다.

빛이 도달하지 않는 밤에는 물론 기공을 열 필요가 없다. 한편 주변에 이산화탄소의 양이 많다고 해도 오래 기공을 열어두는 일이 여의치 않을 수도 있다. 건조하거나 기온이 높으면 기공을 통해 수증기가 날아가 전체적으로 광합성 효율을 떨어뜨릴 수 있기 때문이다.

또한 병원성 미생물이 기공을 통해 식물에 침입하는 일도 미연에 방지해야 한다.


*_식물학자 F 이안 우드워드는 같은 종의 식물이 산꼭대기에서 자랄 때와 평지에서 자랄 때 차이를 보인다는 점에 주목했다.

산꼭대기에 사는 식물은 뿌리가 잘 발달했지만 덩치는 작았다.

그러나 그보다 더 놀라운 점은 산꼭대기 식물이 평지에 사는 사촌들보다 더 많은 수의 기공을 가지고 있다는 것이었다.

우드워드는 실험실에서 변수를 바꾸어가면서 관찰을 계속했다.

산꼭대기와 평지에서 차이가 날 수 있는 여러 요소를 검토한 것이다. 두 환경을 모사할 수 있는 몇 가지 조건, 예컨대 온도와 습도 혹은 빛의 차이는 기공의 숫자를 결정짓는 데 영향을 끼치지 못했다.

하지만 이산화탄소 농도는 기공의 숫자를 변화시켰다.

산꼭대기에서 식물이 확보할 수 있는 이산화탄소의 양이 평지에 비해 더 적었던 것이다. 중력 때문에 위로 높이 올라갈수록 공기의 밀도는 줄어든다. 높은 산에서는 산소의 양도, 이산화탄소의 양도 적다.

산꼭대기와 달리 평지에는 이산화탄소의 양이 부족하지 않다. 재료와 에너지가 드는 기공을 적게 만들어도 식물이 사는 데 별 지장이 없다는 뜻이다.

21세기로 접어들며 지구 대기의 이산화탄소의 양은 약 380ppm에 이르렀다. 매년 2ppm씩 빠르게 늘고 있다.

1998년 영국과 중국의 공동연구진은 현생 은행나무와 1924년에 수집한 은행잎에서 기공의 숫자를 비교했다.

20세기 약 70년이 지나는 동안 은행나무 뒷면에 있는 기공의 수는 ㎟당 137개에서 97개로 줄었다. 인간뿐만 아니라 자동차와 냉장고 및 아파트 등이 본격적으로 호흡에 가세하면서 지구 대기에 온실가스인 이산화탄소를 다량 배출한 결과이다.