공기에서 돌까지: 기후 변화에 맞서 싸우는 무화과나무

일부 무화과나무는 스스로 백악질을 형성하여 대기 중 이산화탄소를 장기간 조용히 매장하는 동시에 생산적인 과일나무로도 활용됩니다. 출처: Shutterstock

일부 무화과나무 종은 줄기에 탄산칼슘을 저장하여 (부분적으로) 돌처럼 굳는다는 새로운 연구 결과가 나왔습니다. 케냐, 미국, 오스트리아, 스위스 과학자들로 구성된 연구팀은 무화과나무가 대기에서 이산화탄소(CO2)를 흡수하여 주변 토양에 탄산칼슘 '돌' 형태로 저장할 수 있다는 사실을 발견했습니다.

해당 연구는 이번 주 프라하에서 열리는 골드슈미트 컨퍼런스에서 발표되었습니다.

케냐가 원산지인 이 나무는 옥살산 탄산 경로라고 알려진 이런 능력을 지닌 최초의 과일나무 중 하나입니다.

모든 나무는 광합성을 통해 CO2를 유기탄소로 전환하고, 이 유기탄소가 나무의 줄기, 가지, 뿌리, 잎을 형성합니다. 이것이 나무를 심는 것이 CO2 배출을 완화하는 잠재적 수단으로 여겨지는 이유입니다.

어떤 나무들은 이산화탄소를 이용하여 옥살산칼슘 결정을 생성합니다. 나무의 일부가 부패하면, 이 결정들은 특수 박테리아나 곰팡이에 의해 석회암이나 백악과 같은 광물인 탄산칼슘으로 변환됩니다. 이는 나무 주변 토양의 pH를 높이는 동시에 특정 영양소의 이용률을 높입니다. 탄산칼슘의 무기 탄소는 일반적으로 유기 탄소보다 토양에서 훨씬 더 오래 존재하기 때문에 이산화탄소를 격리하는 데 더 효과적인 방법 입니다.

취리히 대학교(UZH) 선임 강사인 마이크 로울리 박사는 골드슈미트 학회에서 이 연구 결과를 발표합니다. 그는 "옥살산탄산염 경로는 꽤 오래전부터 알려져 왔지만, 탄소 격리 가능성은 충분히 고려되지 않았습니다. 농림업을 위해 나무를 심고, 식량을 생산하면서 유기 탄소로 이산화탄소를 저장할 수 있는 나무를 심는다면, 탄산칼슘 형태로 무기 탄소를 격리하는 추가적인 이점을 제공하는 나무를 선택할 수 있을 것입니다."라고 말했습니다.

UZH, 케냐 나이로비 기술대학교, 사다나 포레스트, 로렌스 버클리 국립연구소, 캘리포니아 대학교 데이비스 캠퍼스, 그리고 뇌샤텔 대학교 연구팀은 케냐 삼부루 카운티에서 자라는 세 종의 무화과나무를 연구했습니다. 연구팀은 나무에서 얼마나 멀리 떨어진 곳에서 탄산칼슘이 형성되는지, 그리고 이 과정에 관여하는 미생물 군집을 파악했습니다. 스탠퍼드 싱크로트론 방사광 광원(Stanford Synchrotron Radiation Lightsource)의 싱크로트론 분석을 통해, 탄산칼슘이 나무줄기 외부와 내부 깊은 곳 모두에서 생성된다는 것을 발견했습니다.

로울리 박사는 이렇게 설명했습니다. "탄산칼슘이 형성됨에 따라 나무 주변 토양은 알칼리성이 높아집니다. 탄산칼슘은 나무 표면과 나무 구조 내부 모두에서 형성되는데, 이는 미생물이 표면의 결정을 분해하고 나무 내부 깊숙이 침투하면서 발생하는 것으로 보입니다. 이는 무기 탄소가 이전에 우리가 생각했던 것보다 더 깊이 나무에 격리되고 있음을 보여줍니다."

연구 대상인 세 가지 무화과나무 중 무화과 나무(Ficus wakefieldii)가 탄산칼슘 형태로 이산화탄소를 격리하는 데 가장 효과적이라는 것을 과학자들은 발견했습니다. 연구진은 현재 무화과나무의 물 요구량과 과실 수확량을 정량화하고, 다양한 조건에서 얼마나 많은 이산화탄소를 격리할 수 있는지 에 대한 더욱 상세한 분석을 통해 농림업에 대한 적합성을 평가할 계획입니다 .

옥살산-탄산 경로에 대한 연구는 대부분 열대 서식지에서 진행되었으며, 식량을 생산하지 않는 나무에 집중되어 왔습니다. 활성 옥살산-탄산 경로를 가진 것으로 확인된 최초의 나무는 이로코( Milicia excelsa)였습니다. 이 나무는 평생 동안 토양에 1톤의 탄산칼슘을 격리할 수 있습니다.

옥살산칼슘은 가장 풍부한 생물광물 중 하나이며, 그 결정은 많은 식물에서 생성됩니다. 옥살산칼슘을 탄산칼슘으로 전환하는 미생물 또한 널리 분포되어 있습니다.

"건조한 환경에서는 탄산칼슘을 식별하기가 더 쉽습니다."라고 로울리 박사는 설명했습니다. "하지만 습한 환경에서도 탄소는 여전히 격리될 수 있습니다. 지금까지 탄산칼슘을 생성할 수 있는 수많은 수종이 확인되었습니다. 하지만 저희는 그보다 훨씬 더 많은 수종이 있을 것으로 생각합니다. 이는 옥살산-탄산 경로가 임업이나 과수용 나무를 심을 때 이산화탄소 배출량을 줄이는 데 도움이 될 수 있는, 아직 충분히 연구되지 않은 중요한 기회가 될 수 있음을 의미 합니다."

골드슈미트 학회는 세계 최대 규모의 지구화학 학회입니다. 유럽 지구화학협회와 미국 지구화학학회가 공동으로 주최하는 이 학회에는 4,000명이 참석할 것으로 예상됩니다. 2025년 7월 6일부터 11일까지 체코 프라하에서 개최됩니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/07/250706225819.htm