지구 산소의 절반은 바다에서 온다? — 미세조류 산소 생산량 따져보기 (2부)

📖 앞 편에 이어집니다
이 글은 시리즈의 두 번째 편입니다.

미세조류, 어떻게 산소를 만들까? 광합성 과정 파헤치기

미세조류의 산소 생산은 ‘광합성(Photosynthesis)’이라는 생명 활동을 통해 이루어집니다. 광합성은 식물이나 일부 미생물이 빛 에너지를 이용해 이산화탄소와 물로부터 유기물을 합성하고 산소를 부산물로 배출하는 과정입니다. 미세조류는 엽록소(Chlorophyll)라는 녹색 색소를 가지고 있어 햇빛을 흡수할 수 있습니다.

광합성의 기본적인 화학 반응식은 다음과 같습니다.
6CO₂ (이산화탄소) + 6H₂O (물) + 빛 에너지 → C₆H₁₂O₆ (포도당) + 6O₂ (산소)

이 반응식에서 보듯이, 미세조류는 바닷물에 녹아 있는 이산화탄소와 물을 흡수하고 햇빛을 에너지원으로 사용하여 포도당을 만들어냅니다. 이 포도당은 미세조류의 생장과 번식에 필요한 에너지원이 되며, 동시에 이 과정에서 ‘산소’가 대기 중으로 방출되는 것입니다.

미세조류는 육상 식물에 비해 개체의 크기는 작지만, 빠른 증식 속도와 해양 표층에 광범위하게 분포하는 압도적인 개체수로 인해 지구 전체의 산소 생산에 엄청난 기여를 합니다. 마치 작은 공장 수백만 개가 동시에 가동되는 것과 같다고 볼 수 있죠. 이들의 활발한 광합성 덕분에 우리는 매 순간 신선한 공기를 마실 수 있는 것입니다.

“절반”이라는 숫자의 과학적 근거는? – 최신 연구 동향

“지구 산소의 절반은 바다에서 온다”는 말은 광범위한 연구를 통해 얻어진 과학적 합의입니다. 하지만 정확히 50%라고 단정하기보다는, 연구 방법에 따라 50%에서 80% 사이로 추정된다고 보는 것이 더 정확합니다. 이 수치를 산출하기 위해 과학자들은 다양한 방법을 사용합니다.

산소 생산량 측정 방법:
* 산소 동위원소 분석(Oxygen Isotope Analysis): 바닷물과 대기 중의 산소 동위원소 비율을 분석하여 해양 기원 산소의 비율을 추정합니다.
* 위성 관측(Satellite Observation): 해양 표층의 엽록소 농도를 위성으로 관측하여 미세조류의 분포와 생산성을 간접적으로 추정합니다. 엽록소는 광합성을 하는 생물에 존재하는 색소이므로, 엽록소 농도가 높을수록 광합성 활동이 활발하다고 볼 수 있습니다.
* 현장 샘플링 및 실험(In-situ Sampling and Experimentation): 해양에서 직접 물 샘플을 채취하여 미세조류의 종류, 개체수, 광합성 속도 등을 측정합니다. 이를 통해 특정 해역에서의 산소 생산량을 계산하고 전 지구적으로 외삽(Extrapolation)합니다.
* 생지화학 모델링(Biogeochemical Modeling): 해양의 물리적, 화학적, 생물학적 데이터를 통합하여 복잡한 컴퓨터 모델을 통해 전체 해양의 광합성 및 산소 생산량을 예측합니다.

이러한 다양한 방법들을 통해 얻어진 데이터는 해양 광합성이 육상 광합성만큼, 혹은 그 이상으로 중요하다는 것을 일관되게 보여줍니다. 특히, 미세조류의 생체량은 육상 식물에 비해 훨씬 적지만, 증식 속도가 매우 빠르고 수명이 짧아 끊임없이 새로 태어나고 죽기를 반복하며 활발하게 광합성을 수행합니다. 이처럼 높은 ‘회전율(Turnover Rate)’ 덕분에 육상 식물과 비교할 수 없을 정도로 효율적인 산소 생산 능력을 가지게 되는 것이죠.

미세조류 산소 생산량에 영향을 미치는 요인들

미세조류의 산소 생산량은 고정된 것이 아니라, 주변 환경 요인에 따라 크게 변동합니다. 이 작은 생명체들이 최적의 환경에서 광합성을 할 수 있도록 영향을 미치는 주요 요인들은 다음과 같습니다.

이처럼 여러 요인이 서로 맞물려 작동하기 때문에, 같은 바다라도 시기와 해역에 따라 미세조류의 산소 생산량은 크게 달라집니다. 그만큼 해양 환경의 작은 변화 하나하나가 지구 산소 순환에 영향을 줄 수 있다는 뜻이기도 합니다.

💬 오늘의 질문
바다의 산소 생산량이 변한다면 우리 생활에는 어떤 영향이 있을까요?
여러분이 사는 지역 근처 바다나 강에서 미세조류(녹조·적조 등)를 본 적이 있다면 어떤 모습이었나요?