식물은 무엇을 먹고 어떻게 자랄까?

 하병연 박사 경상대학교 학술교수

옛날 사람들은 동물이 먹이를 먹듯이 식물도 흙을 먹고 자란다고 생각했다. 1648년 네덜란드의 헬몬트는 이와 같은 생각으로 2kg 정도의 버드나무를 90kg 흙이 담긴 용기에 넣어 5년 동안 물을 주고 재배하였다. 5년 후 버드나무 무게는 75kg이 되었지만 흙의 무게는 거의 줄어들지 않았다. 그래서 헬몬트는 식물은 흙을 먹고 자라는 것이 아니라 물을 먹고 자란다는 결론을 내렸다. 하지만 헬몬트의 실험은 당시 일반 사람들의 고정관념을 깨는 데에는 일조하였지만 식물은 물만 먹고 자라는 것이 아니고 물과 이산화탄소, 빛 에너지를 이용한 광합성을 통해서 주로 자란다.
식물의 광합성 식은 다음과 같다
 빛
     6CO2  +  6H2O  →   C6H12O6  +  6O2

그림 박남훈

식물은 낮에 이산화탄소, 물, 햇빛을 이용하여 포도당(C6H12O6)과 산소를 만들어내는 데 포도당은 다시 물에 녹지 않는 녹말 형태로 전환되어 잎에 잠시 저장된다. 밤이 되면 낮에 저장해놓은 녹말을 물에 잘 녹는 포도당 형태로 다시 전환하여 식물의 체관을 통해 뿌리, 줄기, 열매 등과 같은 각 조직으로 이동시킨다. 운반된 양분은 식물이 살아가는 데 필요한 에너지를 얻는 데 이용되거나 식물 몸체 형성하는 데 쓰이며, 남은 양분은 저장 기관에 저장된다.

여기에서 광합성 원료 물질만으로는 식물은 자라지 못한다. 뿌리로 부터 질소, 인, 칼륨 등과 같은 필수 무기원소들이 물과 함께 식물체 안으로 들어와야 정상적인 생육을 할 수 있다. 예를들어 햇빛을 받아 들여 광합성 반응이 일어나는 엽록소의 분자식은 C55H72O5N4Mg으로 탄화수소(C, H, O) 이외 질소(N)와 마그네슘(Mg)이 필요하다. 엽록소의 광합성으로 생성된 포도당(C6H12O6)은 뿌리로부터 흡수된 질소 성분과 결합하여 식물 조직의 단백질과 아미노산을 만들어 식물의 잎이나 줄기가 성장한다. 아미노산(NH2CHRnCOOH)은 20여 종류(Rn)가 있는 데 단백질은 이런 아미노산이 합성되어 만들어진다. 더 자세히 설명하면 아미노산 여러 개가 결합된 것을 폴리펩타이드라 하며, 이 폴리펩타이드 사슬이 길어져서 아미노산의 단위가 50여개 이상 된 것을 단백질이라고 한다. 따라서 단백질과 아미노산 합성을 위해서는 질소 성분이 반드시 있어야 한다.

지구상의 광합성 생물들은 매년 2,500억톤 이상의 탄수화물을 생산하여  지구 온난화 가스인 이산화탄소를 흡수하고 사람이나 동물들의 호흡에 필요한 산소를 내어주며 매년 전 세계 25억톤 규모의 곡물을 생산하여 인류를 먹여 살리고 있다. 그래서 지구상의 식물이 없다면 지구 온난화 문제와 산소 부족으로 지구에서 모든 생물은 생존할 수 없다. 대기 중에 있는 산소가 그냥 만들어진 것이 아니고 식물의 광합성을 통해 만들어진 것이기 때문에 작물을 키우는 농부는 자연을 통해 농사짓는 것이며 다만 사람은 자연에서 부족한 일부만을 채워주고 그 결과물로 농산물 일부를 얻는다는 것을 인식하여야 한다.

농부는 작물 재배를 통해 이산화탄소를 줄이고 산소를 보태주어 이 지구상의 어느 직업보다 귀중하고 소중 직업이다.

-----------------  경상대학교 학술연구교수 하병연