광합성

윤세연

출처: 대한민국 문화재청

가을 숲 속에서 싱그러운 나무들을 본다면 누군가는 시 한 편을 누군가는 글 한 편을 쓰고 싶어 집니다. 하지만 글쓴이와 같은 뼛속까지 과학만을 생각하는 사람들은 광합성이란 단어부터 떠올립니다. 그래서 이번 글의 주제는 광합성입니다.

광합성은 매우 친숙한 단어입니다. 초등학생부터 노인에 이르기까지 이 단어를 모르는 사람들은 거의 없는 편입니다. 광합성하면 가장 먼저 떠오르는 것은 이산화 탄소를 산소로 변환시켜주는 유용한 현상이라는 것입니다. 햇빛과 물, 그리고 이산화 탄소 만으로 산소의 생산과 자체적 생존을 가능하게 만드는 식물의 능력은 다른 생물을 섭취하지 않고 양분을 스스로 생산한다는 점에서 매우 독특한 면모를 지닙니다.

누구도 해치지 않고 스스로 살아가는 힘이라니 멋지지 않나요?

출처- 더사이언스플러스

이 놀라운 힘에 대해 자세히 알아보기 위해서는 식물 잎 속 작은 기관을 들여다보아야 합니다. 이 작은 기관들은 세포 소기관이라고 부르는데, 이들 중 광합성을 가능하게 만드는 것이 우리가 널리 알고 있는 엽록체입니다. 엽록체는 단일 식물세포에 약 30개 정도 들어있고 엽록체 속에는 동전을 쌓아놓은 듯한 모양이 있습니다. 이 부분은 매우 작으므로 분자 단위로 화학결합이 가능한 곳입니다.

이 동전 모양을 “그라나”라고 부르는데요 이 그라나의 표면에는 우리에게 익숙한 엽록소가 있습니다. 엽록소는 식물의 색이 초록색으로 보이게 하는 원인인 동시에 엽록소는 빛을 흡수하고 화학반응에 참여시키도록 유도하는 기능을 수행하며 광합성에 있어서 필수적인 물질입니다.

엽록소는 산화 환원 반응을 통해 이산화 탄소와 물을 포도당으로 변환합니다. 산화 환원 반응에 대해 간단히 설명하자면, 금속은 수소를 얻어 환원되고 비금속은 수소를 잃어 산화되는 현상입니다. 광합성의 과정에서 빛 에너지로 인하여 수소를 잃는 산화반응이 일어나는데 이때 수소를 얻는 환원 반응도 동시에 일어나므로 산화 환원 반응은 항상 짝지어서 발생합니다. 이 때문에 수소를 얻은 이산화 탄소는 포도당이 되고 수소를 잃은 물은 산소만 남아 기체 형태로 방출되는 것입니다. 이러한 원리에 의해 산소와 채소의 포도당이 저장되며 이는 수많은 생물들의 먹이와 생존조건을 만드는 데 주요한 역할을 합니다.

놀라운 사실은 연간 식물이 생산해내는 포도당이 1500억 톤에 달한다는 것입니다. 우리 주위에서 언제나 볼 수 있는 초록색 잎에서 만들어지는 전 지구적 식량인 포도당은 거의 모든 생물의 먹이이자 생태계를 유지시켜주는 기초적인 자원이라는 사실이 놀랍지 않나요?

이런 생산량이 가능한 이유는 무기물인 물질을 유기물인 포도당으로 전환하는 식물의 광합성 덕분이라고 말할 수 있습니다. 광합성만으로 지구의 생물들의 식량을 책임지고 숨 쉴 수 있는 산소까지 만들어내는 식물과 조류들은 지구 생물에게 정말 필수적인 요소입니다. 하지만 요즘 들어 산업화와 환경오염으로 인해 바다의 조류들이 떼죽음을 당하고 숲은 벌목되고 있습니다. 또한 이산화탄소량은 매년 증가하고 있기 때문에 빠른 조치가 이루어지지 않는다면 생태계 전반에 있어 치명적인 상처를 입게 될 것입니다.

이러한 상황을 막기 위해선 개인의 노력도 중요하지만 국가적인 노력과 국가를 넘어선 전 세계적인 대책이 필요하다고 생각합니다. 단순히 생태계를 지키자는 협상이 아닌 확실한 투자와 기술의 개발로 광합성을 하는 생물들의 개체수나 이산화 탄소 증가량을 감소시키는 기술이 나오길 바라며 글을 마치도록 하겠습니다.