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질소보다 더 많이 필요한 탄소와 수소, 산소는 어떻게 공급되는 것일까?

그것은 식물의 광합성에 답이 있다

농사 준비를 해야하는 시기가 다가왔다. 이제 곧 절기로는 청명(淸明)인데 ‘부지깽이를 꽂아도 싹이 난다’라고 하는 계절 이 왔다. 올해에도 어김없이 지구온난화의 영양으로 더위가 그 어느 때보다 기승을 부릴 거라 하는데 우리들의 불쾌지 수 또한 높아져 이런 때에는 뭐니 뭐니 해도 몸에 맞는 음식 을 잘 먹어야 한다고 굳게 믿는다. 무더위에 자칫 몸의 균형이 무너지기 쉽기 때문에 건강을 유 지하기 위한 여러 가지 보양식이 많이 있는데 대표적으로 삼 계탕, 장어, 오리고기 등이 그것이리라. 그런데 이런 음식들 은 공통적으로 단백질이 풍부하다는 것인데 단백질은 우리 몸에 질소를 공급해 주는 물질로서 살을 찌우고 골격을 튼튼하게 하는 성분이다.

 

 

 

농사에 서 작물을 잘 자라게 하기 위하여 질소 비료를 많이 주어야 하는 것처럼 사람도 질소 성 분을 많이 섭취해야만 허우대도 커지고 건강해진다. 일반적으로 실험실에서 미생물을 배양할 때 먹이(배지)원으로 포도당, 단백질 그리고 마 그네슘, 칼슘, 철, 망간과 같은 성분들을 넣어준다. 미생물들이 잘 자랄 수 있도록 잘 먹는 먹이원을 주는 것이다. 넣어주는 양은 포도당을 가장 많이 넣고 그 다음이 단백질, 마그 네슘, 칼슘, 철, 망간 순이다. 포도당은 미생물이 성장할 때 에너지로 사용하고 단백질은 미생물의 몸체를 구성하며 마그네슘, 칼슘, 철, 망간과 같은 물질들은 미생물 세포 안에서 대사활동이 잘 이루어질 수 있는 윤활유와 같은 역할을 한다. 사람도 마찬가지이다. 주식(主食)으로 먹고 있는 밥이나 밀가루가 포도당과 같은 에너지원 으로 변환되고 고기나 생선 종류가 우리 몸을 구성하는 데에 사용된다.

 

예로부터 밥에 김 치를 주로 먹었던 우리나라 사람은 체구가 왜소한데 비해 고기를 주식으로 먹는 서양 사 람들은 우리보다 덩치가 큰 것을 보면 그 이유를 보다 쉽게 이해가 된다. 사람이나 미생물, 식물과 같은 모든 살아있는 생물들은 생장에 필요한 원소들이 있는데 일반적으로 열 가지를 주로 꼽는다(10대 원소). 탄소(C)가 가장 많이 필요하고 그 다음으 로 수소(H), 산소(O), 질소(N), 인(P), 칼륨(K), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 황(S), 철(Fe) 순서로 충족이 되어야 한다. 사람의 경우 그 열 가지를 충족해주기 위해 밥을 먹고 숨을 쉬기에 탄소, 수소, 산소의 필요를 채우게 된다. 그 다음에 필요한 질소를 공급받기 위해 고기나 생선, 콩과 같은 음식을 먹게 된다. 그리고 채소나 과일을 통해 그 외 필요한 미량 원소들 을 공급받게 된다. 미생물 세포도 사람과 별반 다를 것 없이 거의 똑 같다. 포도당을 섭취 하여 탄소, 수소, 산소의 필요를 채우고 질소 공급원으로 고기 가루나 콩가루 등을 섭취 하여 미생물 증식에 활용한다. 그 외 다양한 미네랄 성분은 미생물이 원활하게 활동할 수 있도록 윤활제 역할을 해준다.

 

질소는 작물에 있어서 4번째로 필요한 성분

그러면 우리가 재배하는 농작물들은 어떻게 필요한 양분들을 흡수할 수 있을까? 식물도 똑같이 탄소, 수소, 산소, 질소, 인의 순서대로 양분이 필요하다. 그러나 이제까지 작물을 재배하면서 식물에 가장 많이 필요한 탄소, 수소, 산소는 아예 공급해줄 생각도 안하고 질소, 인, 칼륨을 우선적으로 공급해오지 않았는가? 분명히 질소보다 더 많이 필요한 탄 소는 공급하지 않은 채 말이다. 귀에 닳도록 들어온 비료의 3대 성분을 질소(N), 인(P), 칼 륨(K)이라고 배워왔는데 실상 질소는 작물에 있어서 4번째로 필요한 성분이었던 것이다. 어쩌면 우리가 정말 이렇게 중요한 부분을 간과하고 작물 재배를 하고 있어서 농사가 잘 안 되는 것은 아니었을까? 다소 헷갈리는 분들도 있었을 텐데 식물에 가장 많이 필요한 3대 비료 성분은 질소, 인, 칼 륨이 맞다. 그러면 질소보다 더 많이 필요한 탄소와 수소, 산소는 어떻게 공급되는 것일까?

그것은 식물의 광합성에 답이 있다. 모든 식물은 해만 뜨 면 잎에서 광합성 작용이 일어나는데 이때 광합성 작용을 통해서 만들어 내는 물질이 포도당이다. 바로 포도당이 탄 소와 수소, 산소의 필요를 한방에 해결해주는 것이다

 

식물에게 탄소, 수소, 산소 공급해주는 포도당

포도당은 탄소가 6개, 수소가 12개, 산소가 6개 뭉쳐진 물 질이다. 식물은 물과 이산화탄소 그리고 빛만 있으면 잎(세 포)에 있는 엽록소에서 광합성 작용이 활발하게 이루어져 포도당이 무한정 쏟아지는 것이다. 그렇게 자연에서 공짜 로 얻을 수 있는 물과 이산화탄소와 빛을 가지고 포도당과 같이 귀중한 에너지원을 얻을 수 있는 과정이 광합성이다. 이렇게 만들어진 포도당은 식물에게 필요한 탄소, 수소, 산소를 공급해주니까 그 다음으로 4번째 성장 요소인 질 소가 가장 많이 필요하게 되고 그래서 비료의 3대 요소가 질소, 인, 칼륨이 되는 것이다. 광합성에 필요한 물은 식물 뿌리를 통해서 공급받고 이산 화탄소는 대기 중에 있는 것을 활용하면 된다. 식물 뿌리 가 물을 흡수할 때에 물에 용해되어 있는 물질은 덩달아 식물체내로 흡수가 된다. 그래서 식물은 물에 녹는 물질만 을 흡수하게 되는 것이다. 토양에 투입된 유기질 비료가 신속하게 흡수가 안 되고 시 간이 지나야만 흡수가 되는 이유도 바로 여기에 있는 것이 다. 쌀겨나 톱밥이나 볏짚과 같은 유기질 비료는 토양에 서 식하고 있는 다양한 미생물들이 분비하는 효소에 의해 식 물이 흡수할 수 있는 형태인 포도당이나 아미노산 형태로 변환이 된다.

 

철을 먹기 좋도록 녹여주는 Pseudomonas(슈도모나스) 속에 속하는 미생물들

철이라는 성분은 대량 원소들에 비해 상대적으로 아주 작 은 양이 필요한데 철이 없으면 광합성과 새롭게 성장하는 잎의 영양 상태가 불량하게 된다. 그런데 철은 토양에서 흡수하기가 어려다. 그래서 철을 누 가 먼저 흡수하는가에 대하여 경쟁이 엄청 심하다. 토양 미생물들 중에 철을 먹기 좋도록 잘 녹여 녹는 녀석들이 있는데 이 녀석들이 녹여놓은 철을 식물 뿌리가 슬그머니 얻어먹으면서 작물이 성장을 하게 된다. 그런 대표적인 미생물이 Pseudomonas(슈도모나스)속에 속하는 미생물들인데 요즘 실험실에서 분리를 하여 앞으 로 활약이 기대가 되는 녀석이다. 아무튼 미생물들은 불가 능하다 여겼던 일들을 가능으로 바꿔주는 신통방통한 녀 석들이다.

 





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