@農자료창고

북부 대평원의 옥수수 생산을 관찰한 연구에서 곤충의 생물다양성이 더 낮은 농경지가 해충 문제에 더 취약함이 밝혀져, 곤충의 다양성이 농약의 필요성을 줄일 수 있으며 다시 한 번 생물다양성이 회복력과 지속가능한 식량생산 체계에 중요함을 보여주었다. 

그 연구 논문인 <해충 문제에 대한 생물다양성의 이용Trading Biodiversity for Pest Problems>은 7월 31일 Science Advances에 게재되어, 현행 화학물질 집약적 농법이 농약 사용 양태와 토지 이용 강화, 경관 단순화를 낳았으며 이 모든 것이 생물다양성과 근처의 농장을 위협하게 되었는지 탐구한다. 연구결과에서는 곤충의 생물다양성을 증진하는 일이 왜 위해한 농약을 사용하지 않고도 해충을 효과적으로 조절하는 농법인지 제시한다.

미국 농림부 농업연구서비스의 곤충학 박사 Jonathan Lundgren 씨와  사우스 다코타 주립대학 경제학과 교수 Fausti 씨는 사우스 다코타 동부의 농장 53곳의 옥수수밭에서 곤충의 다양성을 관찰했다. 연구진은 옥수수의 곤충 개체군에 영향을 미칠 수 있는 살충제나 유전자가 변형된 작물을 사용하지 않는 밭을 평가했다. 또한 그들은 곤충 개체군과 해충 문제가 가장 심할 때인 옥수수의 생애주기 동안 나타나는 곤충을 구체적으로 식별하여, 이 농장들에서 106가지 분류학적 집단을 기록했다.

그들은 분석에서 연구진은 생물다양성이 풍부한 옥수수밭에서 해충이 더 적고, 종의 다양성이 가장 많고 종의 풍부함이 고르게 분포한 곳에서 해충이 가장 적다는 걸 발견했다. “초식곤충과 포식자의 관계라 옥수수의 해충이 생태계에 의해 조절되거나, 생태계가 감소된 경우 옥수수의 해충이 번성할 수 있다”고 Fausti 씨가 미네소타 퍼블릭 라디오(MPR News) 에서 이야기했다.

연구진에 의하면, 이번 연구는 현장에서 곤충 네트워크의 중요성을 정량화하는 첫번째 연구 가운데 하나이다.  선행연구들이 다양성, 토양 경운의 감소, 돌려짓기 작물의 다양성 증가, 덮개작물의 포함 등이 해충을 저지하는 중요한 요소라는 것을 밝힌 반면, 늘 어떻게 이러한 방법들이 해충이 감소하도록 작동하는 것인지 전체적인 그림을 그릴 수 없었다. (Daily News story의 글리포세이트가 지렁이와 토양생물에 미치는 영향과 Beyond Pesticides’ review 유럽 아카데미 과학 자문위원회 보고서 생태계와 농업, 네오니코티노이드를 참조하라)

연구결과는 옥수수밭의 다양성을 감소시키는 농법이 시간이 지남에 따라 해충 문제를 악화시킬 것이라는 점을 제시한다. 흥미롭게도,연구진들은 또한 불필요한 농약 투입과 농업생태계의 단순화가 생물다양성의 기능을 상실시켜 먹을거리 생산체계를 유지하기 위해 더 많은 농약을 필요로 하게 될 것이라고 강조한다. 

옥수수와 대두 같은 주요 작물에 사용하는 농약이 크게 증가한 것과 함께 단순해진 작부체계로 대표되는 최근 농업의 추세는 생물다양성을 매우 위협하고 있다. 옥수수는 미국에서 가장 집약적으로 생산되는 작물의 하나로서, 저자들에 의하면 전국 토지의 약 5%를 덮고 있다. 연구자들은 2013년 미국의 농민들이 32억 달러를 옥수수 해충을 통제하기 위해 지출했다고 추정한다. 침투 살충제, 특히네오니코티노이드는 해충의 위협이 없어도 그러한 작물에 가장 일반적으로 사용되어 자연적인 해충 제어와 식물의 수분을 포함한 생태계 서비스를 제공하는 유기체들에게 악영향을 미치게 된다. 그 결과는 농민들이 생물다양성이 어떻게 농경지에 이로운 영향을 미칠지 이해하면 농약을 덜 사용하거나 아예 사용하지 않을 것이라는 점을 시사한다. 

“장기적 식량안보는 해충 같은 자극에 탄력적인 생산체계를 고안하는 데 달려 있다”고 The Conversation.에 논문을 게재한 저자들은 쓰고 있다. “먹을거리 체계 안의 생물다양성은 해충 관리와 같은 것이 하나로, 정량화할 수 있고 값비싼 서비스를 사회에 제공한다.”

연구는 생물다양성이 친환경적인 생산성, 안정성, 탄력성을 촉진한다고 강하게 나타낸다. 일반적으로 더 많은 생물다양성을 지닌 토양 생물의 군집이 더 많은 바이오매스(전체 유기체가 결합된 무게)를 생성하고, 가뭄과 같은 환경적 교란에 더 탄력적이며, 그러한 교란에 영향을 받은 뒤라도 더 빨리 제자리를 찾는다. Beyond Pesticides의 보고서 Preserving Biodiversity, As if Life Depends on it에서는 각각의 종 –생산하기 위한 농상품과 공각하는 해충 모두– 을 대상으로 화학물질 집약농법은 생물다양성의 혜택을 희생시키고  그를 구성하는 많은 종들을 위태롭게 한다고 강조한다. 생물다양성에 해를 끼치는 원인이 되는 한편, 화학물질 집약적인 농법이 효과적인 유기농법에 비추어 필요한 것이라고 입증되지는 않았다. 

Beyond Pesticides는 생물다양성을 촉진하기 위한 수단으로 유기적인 관리방법을 오랫동안 옹호해 왔고, 연구를 통해 유기농민이 화학물질 집약농법보다 생물다양성을 보호하는 데 더 낫다는 것을 밝혔다. 살충제를 예방적으로 사용하고 때만 되면 살포하는 대신, 책임감 있는 유기농장은 해충 천적과 기타 익충의 서식지를 조성하고, 주의 깊게 관찰하여 병해충을 처리하는 기준을 정하고, 문화적,구조적, 기계적, 생물학적 제어를 시도하며 효과가 입증된 경우에만 독성 농약에는 최소한으로 의지하는 데 집중한다. 생물다양성의 보존은 유기적인 토지 관리의 핵심 전제이다. 유기적 관리가 생물다양성을 어떻게 보존하는지에 대한 더 많은 내용은 Beyond Pesticides의 유기농업 홈페이지를 방문하라. 생물다양성을 보호할 수 있는 방법에 대해서는 Do-it-Yourself Biodiversity를 참조하라.

논에 물을 대기 위해 인위적으로 조성한 습지인 둠벙이 논 생태계의 생물다양성을 증진하는데 크게 기여하는 것으로 나타났다.   * 둠벙: 웅덩이의 방언

농촌진흥청(청장 이양호)은 둠벙이 논 생태계 생물다양성 증진에 미치는 영향을 연구한 결과, 둠벙이 있는 논이 둠벙이 없는 논에 비해 수서무척추동물이 2.7배 정도 많이 서식하는 것으로 나타났다고 밝혔다.

이번 연구는 2010년부터 2012년까지 8∼9월에 걸쳐 전국 5개 지역(경기 화성, 충남 예산·홍성, 경북 울진, 전남 담양)별로 둠벙논 1개소와 둠벙없는 논 1개소를 선정해 비교·조사했다.

연구결과, 둠벙논에서는 수서무척추동물이 총 59종, 5만 274개체가 확인됐으며, 둠벙이 없는 논에서는 둠벙논보다 훨씬 적은 50종, 1만 8,662개체가 확인됐다.

또한 수서무척추동물 분류군의 대부분이 둠벙없는 논에 비해 둠벙논에서 높은 서식 밀도를 보였으며, 연체동물문, 환형동물문, 하루살이목, 잠자리목, 딱정벌레목 등은 종의 수도 둠벙논이 더 많은 것으로 나타났다.

특히, 둠벙에 의한 논 생태계 생물다양성 증진 효과를 분류군별로 비교한 결과, 물속에서만 이동이 가능한 연체동물문과 환형동물문에서 그 효과가 가장 큰 것으로 나타났다.

5개 지역별로 비교했을 때에도 둠벙논이 둠벙없는 논보다 생물다양성 증진 효과가 큰 것으로 조사됐다.

한편, 둠벙은 1970∼1980년대 이후 경지정리사업 과정에서 급격히 사라졌다가 최근 논 생태계 내 생물다양성 증진, 수질 개선, 가뭄 해소 등을 위한 방안으로 많이 만들고 있다.

농촌진흥청 기후변화생태과 김명현 연구사는 “최근 둠벙 조성사업이 활발히 이뤄지고 있지만, 둠벙이 논 생태계 생물다양성 증진에 어떠한 영향을 미치는지에 대한 과학적 근거가 부족했다.”라며 “이번 연구를 통해 그 근거를 마련함으로써 앞으로 친환경농업지역의 둠벙 조성사업뿐만 아니라 논 생태계 생물다양성 복원기술 개발에 큰 도움을 줄 것으로 기대한다.”라고 말했다.

[문의] 농촌진흥청 기후변화생태과장 소규호, 기후변화생태과 김명현 031-290-0234

둠벙의 논 생태계 생물다양성 증진 효과 검증

□ 연구배경

○ 최근 생물다양성에 대한 관심 증대와 친환경 농업의 확대로 인한 논 생태계 내 둠벙 조성 사업의 증가

- 최근 지자체 중심의 논 생태계 내 둠벙 조성 사업이 증가됨

- 특히, 전라남도의 경우 올해 약 300개의 둠벙을 새로이 조성하고 있으며 신안군, 무안군, 창녕군 등에서도 둠벙 조성 사업이 진행 중

- 현재까지 둠벙 내 생물다양성에 대한 연구는 드물게 이루어졌으나, 둠벙의 조성이 논 생태계 내 생물다양성 증진에 어느 정도 기여하는지에 관한 연구는 이루어진 바 없음

□ 연구방법

○ 2010년부터 2012년 8∼9월에 걸쳐, 전국 5개 지역의 둠벙논과 둠벙 없는 논에서 수서무척추동물 조사

□ 연구결과

○ 조사기간 동안 전체 논 생태계에서 출현한 61종의 수서무척추동물 가운데 둠벙논에서 59종 50,274개체가 확인된 반면, 둠벙 없는 논에서 50종 18,662개체가 확인됨

둠벙 유무에 따른 저서성 대형무척추동물 종 다양도와 밀도(Log10 변환) 비교

○ 대부분 수서무척추동물 분류군이 둠벙논에서의 밀도가 높은 것으로 나타났으며, 연체동물문, 하루살이목, 잠자리목, 딱정벌레목은 종수에서도 둠벙논에서 높은 것으로 나타남

○ 둠벙에 의한 논 생태계의 생물다양성증진효과는 분류군별로 달랐으며, 물 속에서만 이동 가능한 연체동물문과 환형동물문에서 특히 높은 것으로 나타남

분류군별 생물다양성증진효과지수(BEEI) 비교

○ 둠벙은 논 생태계 내 대부분의 수서무척추동물 다양성 증진에 기여하는 것으로 나타났으며, 조사된 지역에서 모두 다양성 증진 효과가 있는 것으로 나타남

지역별 생물다양성증진효과지수(BEEI) 비교

□ 기대효과

○ 둠벙 조성으로 인한 수서무척추동물의 다양성 증가로, 전반적인 농업생태계의 생물다양성 증진 기대

○ 농업생태계 내 생물다양성 증진으로 안정적인 먹이망 형성을 통해 병해충의 자연조절, 잡초억제, 물질순환 증진 등에 기여, 지속가능한 농업환경의 유지가 가능할 것으로 기대

○ 둠벙 조성을 통한 생물다양성 증진과 개선 효과를 농업생태관광 등과 연계해 농가의 새로운 소득원으로 발전시킬 수 있을 것으로 기대

우려스러운 세계의 생물다양성 감소는 잘 알려져 있다. 일부 전문가는 우리가 6번째 대멸종으로 향해 가고 있으며 세계 동식물 종의 절반이 2100년까지 사라질 수 있다고 이야기한다. 

그런데 생물다양성에 가장 중요한 위협의 하나는 거의 관심을 받지 못하고 있다. 그것은 우리의 발 아래 놓여 있다. 

지난 10여 년에 걸쳐 과학자들은 새로운 분석기술을 사용하여 세계의 토양이 가장 큰 생물다양성의 보고 가운데 하나임을 밝혀 왔다. 유럽연합의 공동연구센터에 따르면 토양에는 살아 있는 유기체의 약 1/3이 포함되어 있지만 확인된 미생물은 약 1%이며, 무수한 생물형 사이의 관계에 대한 이해도 부족하다.

토양은 대지의 생물다양성이 지은 집의 토대가 된다. 튼튼한 토양생태계 없으면 세계의 먹이그물은 문제가 생길 것이다. 

더 자세히 알아내기 위하여 과학자들은 최근 토양생물에 관해 알려진 것을 평가하기 위하여 멸종위기종이 정확히 어디에 있는지와 토양이 제공하는 필수적인 생태계 서비스의 상태를 조사하는 세계 토양생물다양성 계획Global Soil Biodiversity Initiative이라 부르는 사업에 착수했다. 

그들은 멀리 떨어진 곳에서 토양을 관찰하고 있는 것이 아니다. 집중적인 연구의 하나가 뉴욕의 센트럴파크에서 일어나고 있다. 

연구의 초점은 상호관계의 복잡한 그물망을 형성하며 토양에 살고 있는 생물인 미생물, 균류, 선충, 진드기, 심지어 땅다람쥐에까지 맞춰져 있다. 

한 자밤의 흙에는 5000가지 유형의 다양한 수백만 마리의 미생물과 수천 종의 균류와 원생동물, 선충, 진드기 및 두 종의 흰개미가 존재할 수 있다. 어떻게 이러한 수많은 것들이 함께하는지는 여전히 큰 수수께끼이다.

“땅속에는 각각의 역할을 하는 토양 동물과 미생물을 지닌 수많은 조직이 있습니다”고 지난 20년에 걸쳐 남극과 캔자스에서 토양의 생물다양성을 연구한 콜로라도 주립대학의 교수 Diana H. Wall 씨는 말한다. 그녀는 이 사업의 과학자 대표이다. “낙엽을 지렁이와 흰개미들이 지속적으로 갈갈이 찢고, 미생물과 균류가 식물에게 양분을 전달합니다.”

“흙 같은 멍청이(dumb as dirt)”라는 말은 잊어버려라. 복잡한 토양생태계는 고도로 진화하고 정교한 것이다. 그것이 토양에서 유기물 폐기물을 처리한다. 그것이 먼지와 병원균을 보관함으로써 우리가 마시고 숨쉬는 물과 공기의 대부분을 여과하고 정화한다. 그것이 대기의 이산화탄소를 처리하는 데 얼마나 큰 역할을 하는지 모른다. 그것이 지닌 유기물 모두와 함께 토양은 바다 다음으로 지구의 가장 큰 탄소저장고이다. 해마다 깊이갈이와 침식, 기타 잘못된 처리로 이산화탄소의 형태가 방출되고, 기후변화를 가속화시킨다.

지난 10년의 연구로 핵심개념이 뒤집혔다. 수십 년 동안 토양학자들은 “모든 것이 어디에나 있다”고 이야기해 왔다. 이는 전 세계의 토양이 거의 똑같다는 것을 뜻한다. 그것이 매우 잘못된 것임이 입증된 것이다. 

Ecosystems이라는 저널에 실린 2003년의 연구는 지구의 토양이 오늘날보다 훨씬 덜 탐사되고 연구기술도 훨씬 덜 개발되어 매우 보수적인 추측이었지만, 전국 토양의 약 5%의 생물다양성이 “농업과 도시화 때문에 상당한 손실 또는 완전한 멸종의 위험에 처해 있다”고 추정했다. 

그것은 몇몇 중요한 기능을 담당하는 주요 종이 이미 사라졌거나 사라져 간다는 것을 뜻할 수 있다. 그것이 바로 세계의 토양 평가가 긴급한 문제가 되는 까닭이다.

토양의 생명에 대한 수많은 위협이 있다. 근대의 깊이갈이 농법은 큰 문제이다. 그로 인해 땅이 마르고 살충제와 제초제 및 합성 질소를 뿌려서 토양 생물에게 필요한 먹이인 유기물을 빼앗기 때문이다. 교외의 토양을 아스팔트와 콘크리트로 "밀폐"하여 무거운 기계와 오염으로 토양의 생명을 파괴한다. 산성비 같은 오래전의 모욕조차 토양을 산성으로 만듦으로써 아직도 토양의 생명에 타격을 주고 있다. 

문제는 세계적이다. 예를 들어 아프리카의 거의 절반에서 지나친 방목과 집약적 농업이 겉흙을 파괴하여 사막화를 야기하고 있다. 

그러나 몇 가지가 건강한 토양의 생명보다 더 중요하다. 우리의 식량 공급은 토양에서 시작된다. 야생식물이 잘 자라기 위해서는 건강한 토양이 필요하고, 다른 종은 그 잎과 씨앗과 열매를 먹을 수 있으며, 육식동물은 초식동물을 먹을 수 있다. 

건강한 토양은 인간의 질병을 막을 수 있다. 미국의 남서쪽에서 발견되는 계곡열은 토양이 건조해져 공기로 운반되어 폐로 들어가는 균류에 의해 발생한다. 그것이 급속도로 증가하고 있다. 토양에서 그 생활주기의 일부로 살고 있는 콜레라와 균 수막염 및 기타 질병의 확산에 어떤 역할을 하는지 제대로 이해한다면, 토양생태계가 열쇠가 될 수 있다고 생각된다. 

또한 건강한 토양은 일부 질병에 대한 치료법을 지니고 있다. 항생물질의 화합물은 서로 경합하는 토양 미생물의 화학무기이고, 우리가 사용하는 항생물질의 대부분은 거기에서 왔다. 과학자들은 현재 항생제 내성 질병을 처리할 수 있는 새로운 항생물질을 찾기 위해 여러 곳에서 토양을 조사하고 있다. 누가 아는가, 그 답이 센트럴파크의 분수와 인도 아래에 있을지. 

과학자들이 토양 미생물의 유전자를 연구하고 토양생태계를 통과한 미세한 양의 탄소와 질소를 추적할 수 있는 새로운 과학기술이 토양생태학의 지식이 도약할 수 있게 돕고 있다. 하지만 더 많은 과학자들이 자신이 알고 있는 것이 얼마나 적은 것인지 깨닫는 것을 배우고 있다. 

지구온난화가 토양의 생물다양성에 큰 위협이라는 점은 의심의 여지가 없다. 식량안보는 큰 관심사이다. 지구가 더 더워지면 작물에 무슨 일이 일어날 것인가? 온도와 습도에 약간의 변화는 토양 생물의 구성과 재배할 수 있는 식물의 유형을 바꾸어 토양에 지대한 영향을 미칠 수 있다. 예를 들면, 우리는 더 이상 캔자스에 밀을 심지 못할 수 있다. 

어떤 식물은 따뜻해지면서 점차 더 추웠던 북쪽으로 이동할 것으로 예상되지만, 다른 것들은 새로운 토양 군집에 적응하지 못할 수 있다. “땅 위의 세계와 아래의 세계는 매우 긴밀히 연결되어 있습니다”라고 Wall 씨는 말한다.

또한 과학자들은 건강한 토양생태계는 화학 투입재 없이도 자연적으로 식물을 기를 수 있다는 것을 발견했다. “토양의 생물다양성이 더 풍부해지면 식물에 병이 더 적어집니다”라고 코넬대학에서 토양과 질병의 생태학을 연구하는 Eric B. Nelson 씨는 말한다. 그는 건강한 토양에서 자라는 식물에는 해충도 적다고 한다.

농민과 텃밭 농부들이 자신의 토양을 보호하기 위해 무엇을 할 수 있을까? 무경운 농법을 실천하는 것이 그 하나이다. Wall 씨는 해마다 깊이갈이를 하지 않고 죽은 식물이 분해되도록 한다는 것을 뜻한다고 말한다. 텃밭 농부들도 똑같이 할 수 있다. 합성 화학물질도 사용하지 않는 것이 중요하다. 퇴비, 특히 지렁이 분변토를 넣으면 토양 생태계를 더욱 튼튼하게 할 수 있다. 

그것이 지닌 가치가 관심을 받기 시작하고 있다. Wall 씨는 20만 달러가 수여되는 타일러 환경상을 수상하여 자신의 연구에 사용할 계획이라고 말한다. “이제 토양 생물다양성을 위한 시간입니다”라고 Wall 씨는 말한다.

http://www.nytimes.com/2013/05/12/opinion/sunday/the-hidden-world-of-soil-under-our-feet.html?pagewanted=1&_r=2&ref=opinion