균류가 숲을 지배한다 — 땅속 균사 네트워크 '우드 와이드 웹'
🌲 우리가 몰랐던 생물의 세계 · 10편
균근 네트워크란 무엇인가
우드 와이드 웹의 실체는 균근(菌根, mycorrhiza)입니다. 균근은 균류의 균사와 식물의 뿌리가 서로 결합해 형성하는 공생 구조입니다. 이 단어는 그리스어로 균류를 뜻하는 'mykes'와 뿌리를 뜻하는 'rhiza'에서 왔습니다.
균근 관계는 단순한 접촉이 아닙니다. 균사가 뿌리 세포 사이 혹은 세포 안으로 파고들어 물리적으로 결합합니다. 균류는 뿌리가 닿지 못하는 토양 깊숙이까지 균사를 뻗어 수분과 무기 영양소(인, 질소 등)를 흡수해 나무에 공급합니다. 나무는 그 대가로 광합성으로 만든 당(포도당)을 균류에게 제공합니다. 수억 년 된 물물교환입니다.
네트워크가 하는 일들
| 기능 | 내용 | 확인된 연구 |
|---|---|---|
| 탄소 이동 | 광합성 능력이 부족한 어린 묘목에 주변 성목이 당(탄소)을 공급 | 방사성 동위원소 추적 실험으로 수목 간 탄소 이동 확인 |
| 수분 공급 | 건조한 시기에 수분이 풍부한 나무에서 부족한 나무로 물 이동 | 가뭄 스트레스 실험에서 균근 연결 여부에 따른 생존율 차이 확인 |
| 화학 경보 | 해충 공격받은 나무가 균사망으로 신호 물질 전달, 주변 나무가 방어 물질 미리 생성 | 진딧물 공격 실험에서 연결된 나무의 방어 반응 선행 확인 |
| 인·질소 공급 | 균류가 토양에서 흡수한 무기 영양소를 나무에 제공 | 균근 형성 여부에 따른 수목 성장률 및 영양 상태 비교 연구 |
어머니 나무 — 숲의 허브
캐나다 브리티시컬럼비아 대학의 수잔 시마드(Suzanne Simard) 교수는 수십 년에 걸친 연구를 통해 균근 네트워크의 핵심 개념을 정립했습니다. 그 중 가장 주목받은 것이 '어머니 나무(Mother Tree)' 개념입니다.
오래되고 큰 나무일수록 더 많은 균근 연결을 가지며, 네트워크의 허브 역할을 합니다. 시마드 교수의 연구에서 성목 자작나무는 주변의 어린 전나무 묘목에 탄소를 공급하는 것이 방사성 동위원소 추적으로 직접 확인되었습니다.
시마드 교수 연구팀의 관찰에 따르면, 어머니 나무가 병들거나 죽음이 가까워지면 자신이 저장한 탄소와 방어 신호 물질을 주변 나무들에게 대량으로 방출하는 현상이 나타납니다. 네트워크에 연결된 주변 나무들의 생존율을 높이는 결과로 이어지는 이 현상은, '죽음'조차 숲 전체의 생존을 위한 기여가 되는 사례로 꼽힙니다.
나무들은 정말 '소통'하는가
이 대목에서 중요한 학문적 논쟁이 있습니다. 균근 네트워크를 통한 물질 이동은 분명히 확인된 사실입니다. 그런데 이것을 나무들이 '소통한다', '의도적으로 돕는다'고 표현하는 것이 적절한지에 대해서는 과학자들 사이에서 의견이 갈립니다.
균근 네트워크가 위협받고 있다
오래된 원시림을 벌채하면 수십~수백 년에 걸쳐 형성된 균근 네트워크가 한 번에 파괴됩니다. 단일 수종만 심는 조림(plantation)은 다양한 균근 균류가 서식하기 어려운 환경을 만들고, 복잡한 생태 네트워크 없이는 병충해와 가뭄에 훨씬 취약해집니다.
농경지와 인접한 숲에 질소가 과잉 공급되면 균근 균류의 다양성이 감소합니다. 나무가 토양에서 영양분을 충분히 얻을 수 있게 되면 균류에 당을 제공할 이유가 줄어들어 공생 관계가 약화되고, 장기적으로 숲 전체의 회복 탄력성이 저하됩니다.
기온 상승과 강수 패턴 변화는 특정 균근 균류의 분포와 활성도에 영향을 줍니다. 나무와 균류가 수천 년에 걸쳐 맞춰온 공생 관계가 빠른 기후 변화 속도를 따라가지 못할 수 있다는 우려가 전문가들 사이에서 제기됩니다.
균근 연구가 바꾸는 산림 관리
- 균근 접종 묘목 생산: 조림 시 묘목에 미리 적합한 균근 균류를 접종해 이식 후 생존율과 성장률을 높이는 기술이 일부 국가에서 상용화되고 있습니다.
- 어머니 나무 보존 벌채: 캐나다 브리티시컬럼비아 주에서는 벌채 시 오래된 큰 나무 일부를 의도적으로 남겨 균근 네트워크의 허브를 보존하는 방식이 도입되었습니다.
- 탄소 저장 기여 재평가: 균근 균류 자체가 막대한 양의 탄소를 토양에 저장한다는 연구가 잇따르면서, 산림 탄소 저장량 계산에 균류를 포함해야 한다는 논의가 이루어지고 있습니다.
- 도시 가로수 관리: 도시 가로수도 균근 네트워크를 활용할 수 있도록 토양 환경을 개선하는 연구가 진행 중입니다. 콘크리트 포장 아래에서도 균사망이 형성될 수 있다는 사실이 확인되었습니다.
정리 — 숲은 나무의 집합이 아니다
숲은 나무 개체들이 모여 있는 공간이 아닙니다. 균사망으로 촘촘히 연결되어 탄소와 수분과 신호를 주고받는 하나의 거대한 유기적 시스템입니다. 땅 위에서 보이는 나무들은 그 빙산의 일각이고, 진짜 숲의 본체는 발밑 어둠 속에 실처럼 뻗어 있습니다.
다음번에 숲길을 걸을 때, 발밑에 감춰진 수억 년 된 네트워크를 한번 상상해보세요. 그 위를 걷는 경험이 조금 다르게 느껴질 겁니다.