식물의 비밀스러운 두 번째 뿌리가 기후 플레이북을 다시 쓴다

과학자들은 여러 생태계에서 탄소를 지하에 저장함으로써 기후 변화에 대처하는 데 도움이 될 수 있는 숨겨진 깊은 뿌리 네트워크를 발견했습니다. 예상보다 더 깊은 이 뿌리는 예상보다 더 광범위하게 퍼져 있으며, 지구 탄소 순환에서 간과되었던 도구를 제공합니다. 출처: Shutterstock

식물과 나무는 토양에서 영양분과 물을 끌어올리기 위해 땅속으로 뿌리를 뻗습니다. 하지만 이 뿌리는 땅속 깊이 내려갈수록 쇠퇴하는 것으로 알려져 있습니다. 그러나 여러 기관의 과학자들로 구성된 연구팀이 실시한 새로운 연구에 따르면, 많은 식물이 추가적인 영양분을 얻기 위해 종종 90cm 이상 깊이의 두 번째 뿌리층을 형성한다는 사실이 밝혀졌습니다.

Nature Communications 저널에 게재된 이 연구는 이전에는 인식되지 않았던 뿌리 패턴을 밝혀 생태계에 대한 우리의 이해를 변화시켰습니다.

변화하는 환경 조건에 대응합니다. 더 중요한 것은, 이 연구는 식물이 현재 생각했던 것보다 더 깊은 곳에 고정 탄소를 운반하고 저장할 수 있음을 시사한다는 것입니다. 세계기상기구(WMO)가 3월에 발표한 "지구 기후 보고서"에 따르면, 이산화탄소 농도가 80만 년 만에 최고치를 기록한 상황에서 이는 매우 반가운 소식입니다.

"식물이 뿌리를 내리는 위치를 이해하는 것은 매우 중요합니다. 뿌리가 깊을수록 더 안전하고 장기적인 탄소 저장이 가능하기 때문입니다. 심해의 열악한 환경은 퇴적물을 먹이로 하는 미생물이 대기로 탄소를 방출하는 것을 막을 수 있습니다."라고 뉴욕대학교 환경학과 조교수이자 이 논문의 주저자인 밍전 루는 말합니다. "현재 우리의 생태학적 관찰과 모델은 일반적으로 얕은 심해에 그칩니다. 충분히 깊이 살펴보지 않으면 지하 깊은 곳에 존재하는 자연적인 탄소 저장 메커니즘을 간과했을 수 있습니다."

연구팀은 국립 생태 관측망(NEON)의 데이터를 사용하여 뿌리 깊이를 조사했습니다. NEON 데이터베이스에는 지표면 아래 6.5피트(약 1.8미터) 깊이의 토양에서 채취한 샘플이 포함되어 있는데, 이는 기존 생태 연구에서 30cm(1피트) 깊이보다 훨씬 더 깊습니다. 이처럼 전례 없는 깊이를 통해 연구진은 알래스카 툰드라부터 푸에르토리코 열대우림까지 다양한 기후대와 생태계 유형에 걸쳐 추가적인 뿌리 패턴을 발견할 수 있었습니다.

과학자들의 연구는 세 가지 질문에 초점을 맞췄습니다. 모두 식물의 자원 획득 전략과 환경 변화에 대한 회복력을 더 잘 이해하는 것을 목표로 했습니다.

뿌리의 풍부함은 깊이에 따라 어떻게 변합니까?

뿌리의 분포에 영향을 미치는 요인은 무엇입니까?

깊은 토양의 영양소는 표층 토양의 영양소와 비교했을 때 미세 뿌리에 의해 동일하게, 적게, 또는 과도하게 이용되고 있습니까?

연구진은 연구 대상 생태계의 약 20%가 깊이에 걸쳐 두 배로 솟아 있는 뿌리를 가지고 있음을 발견했습니다. 이 현상을 "바이모달리티(bimodality)"라고 합니다. 이 경우 식물은 두 번째로 더 깊은 뿌리 층을 형성하는데, 이 뿌리는 종종 90cm 이상 깊이에 위치하며 영양분이 풍부한 토양층과 일직선을 이룹니다. 이는 식물이 이전에는 알려지지 않았던 방식으로 추가적인 양분을 얻기 위해 성장했음을 시사합니다.

"현재 뿌리에 대한 이해는 말 그대로 너무 얕습니다. 지상에서는 위성과 원격 탐사 덕분에 독수리 같은 시력을 가지고 있지만, 지하에서는 두더지 같은 시력을 가지고 있습니다."라고 샌테 페 연구소에서 이 연구의 일부를 수행했고 스탠퍼드 대학교 박사후 연구원이기도 한 루는 말합니다. "지하 시야가 제한적이어서 식물이 토양 깊숙이 탄소를 저장하는 능력을 완전히 예측할 수 없습니다."

"깊은 식물 뿌리는 토양 미생물의 자극으로 인해 특정 조건에서는 토양 탄소 저장량을 증가시키거나, 다른 조건에서는 손실을 초래할 수 있습니다."라고 뿌리 분포와 토양 탄소 저장량의 연관성을 조사한 동반 연구의 주저자인 아브니 말호트라(Avni Malhotra)는 말합니다. "이 발견은 이중 뿌리 패턴이 영양소 흐름, 물 순환, 그리고 토양의 장기적인 탄소 저장 능력의 역학에 어떤 영향을 미치는지에 대한 새로운 연구 방향을 제시합니다."

루는 "과학자와 정책 입안자들은 지구 표면 아래 더 깊이 들여다봐야 합니다. 간과되었던 깊은 토양층이 급변하는 기후 속에서 생태계를 이해하고 관리하는 데 중요한 열쇠를 쥐고 있을 수 있기 때문입니다."라고 결론지었습니다. "다행히 식물은 우리가 생각하는 것보다 훨씬 더 적극적으로 기후 변화를 완화하고 있을지도 모릅니다. 단지 식물의 잠재력을 완전히 이해하기 위해 더 깊이 파고들어야 할 뿐입니다."

이 연구에는 보스턴 칼리지, 컬럼비아 대학, 다트머스 대학, 모튼 수목원, 국립 생태 관측 네트워크-바텔, 태평양 북서부 국립 연구소, 스탠포드 대학의 연구자들도 포함되었습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/06/250620231806.htm