탄소 대사 방식이 조금은 남다른 C4 식물 옥수수




세계 3대 곡물로 밀, 벼, 옥수수가 알려져 있는데요. 이들 중 세계에서 가장 많이 생산되는 곡물은 무엇일까요? 



세 곡물 중 세계 총 생산량 기준 1위는 단연 옥수수입니다. 



ag4impact.org




2014년 기준으로 벼와 밀은 7억톤 가량이 생산되었지만, 옥수수는 3억톤이 더 많은 10.4억톤이 생산 되었거든요.



응? 우리 쪽은 밥을 먹고, 저쪽은 빵을 먹고 하니까, 쌀과 밀의 생산량이 더 높아야 하는 거 아닌가? 싶은데,



옥수수는 콘프레이크 같은 대용식으로, 우리도 먹고 저쪽도 먹고, 그리고 사료로 가공되어 가축들도 먹기 때문에 그렇댑니다. 



심지어는 친환경 에탄올 연료의 재료로도 쓰이니, 본격 1타 4피 곡물의 위엄 두둥.



옥수수의 생산량이 많은 이유는 소모되는 시장이 커서이지만, 옥수수라는 품종 자체가 워낙 많은 곡물을 생산해 내기 때문입니다.




en.wikipedia.org




씨앗 하나를 심으면, 벼 이삭 하나에서 100여개의 낱알이 열리지만,



옥수수는 씨앗 하나를 심으면 100개가 뭡니까. 옥수수 하나에서 무려 300개의 낱알이 열리거든요. 넘사벽의 재배 효율을 가진, 농업계의 원탑이라고 봐도 무방할 수준입니다.



실제 우리나라의 경작면적당 생산량만 봐도,



밀은 1헥타르당 3.7톤을 거둬들이는데, 옥수수는 1헥타르당 4.9톤을 거둬들여, 압도적인 생산 효율을 가졌음을 알 수 있지요.





smartfarmerkenya.com




옥수수는 어째서 이런 독보적인 수확량을 갖게 된 것일까요.



우선 첫째는 옥수수 자체의 구조적인 특성입니다. 



식물은 크게 생화학적으로 C3 대사, CAM 대사, C4 대사를 하는 종으로 나뉘는데요. 



벼와 밀은 C3이고, 옥수수는 C4 식물입니다.



http://ib.bioninja.com.au





C3는 탄소 세 개짜리 화합물인 3탄당을 대사에 사용하기 때문에 C3,


C4는 탄소 내 개짜리 화합물인 4탄당을 대사에 사용하기 때문에 C4,


CAM은 C4와 비슷하지만, 조금 다른 대사구조를 가지고 있다고 해서 별도로 분류되는데요.



흠... 다소 복잡해 보이지만, 탄소를 복잡하게 쓰는 녀석일 수록, 뭔가를 만들어내는 능력이 뛰어나다고 보면 대충 맞습니다. 



옥수수가 C4 식물 임으로 벼와 밀에 비해 높은 생산효율을 갖게 되는거고요.



식물이 이산화탄소를 흡수하여 햇빛으로 광합성을 하시는건 다들 아실겁니다.



이산화탄소는 식물에게는 없어서는 안되는 밥줄로, 사실 이산화탄소를 흡수하기 힘든 열대나 아열대 지방은 식물에게는 버티기 힘든 지역인데요. 



mployees.csbsju.edu




(이산화탄소 흡수를 위해 기공을 마구 열었다간 수분 증발로 말라죽기 쉽상입니다.) 



C4는 이런 척박한 환경에서 살아남기 위해 보다 더 적은 이산화탄소 만으로도 광합성이 가능하도록 진화했습니다.



C3식물이 이산화탄소 농도가 높았던 고생대와 중생대 사이에, 



C4 식물은 이산화탄소 농도가 감소했던 중생대 백악기 (약 1억 3500만 ~ 6500만 년 전)에 출현했음이 이를 증명해 줍니다.



(a) CAM (b) C3 (c) C4 - www.geo.hunter.cuny.edu




둘 중 어떤 식물이 고등 식물인지는 설왕설래가 많지만, 



여튼 C4인 옥수수는 척박한 환경에서 잘 자라도록 진화한 식물의 일종이고, 햇빛만 충분히 쬐어 준다면 C3인 벼와 밀의 생산량을 훌쩍 뛰어넘는 생산효율을 낸다고 보면 됩니다.



C3와 C4의 탄소고정 대사에 대해 더 깊이 아시고 싶으신 분은 아래의 위키 링크를 참고해 주세요. 저도 몇 번을 읽었는데 어려워서 머리에 완전히 들어와지진 않네요 ㅡ,.ㅡ



위키백과 링크


>> C3 식물


>> C4 식물


>> CAM 식물




옥수수 수확량의 두 번째 원인은 바로 인간입니다. 옥수수의 이삭이 많이 열리도록 개량해왔거든요. 그것도 무려 1천년 전 부터요.



옥수수의 원산지는 북부 멕시코로, 원품 종인 야생 옥수수 테오신테 (테오신트 teosinte)는 강아지풀 수준의 작물이었다고 합니다. 



en.wikipedia.org




이걸 무한 교배를 통해 지금의 옥수수로 발전시킨게 약 12세기 전후로 알려져 있는데요. 



테오신테와 지금의 옥수수가 완전히 다른 형상을 하고 있어서, 이게 대체 어떻게 개량과정을 거쳤는지는 아직 학계에서도 정확한 결론을 내리지 못하고 있댑니다.



치와와와 말라뮤트가 같은 종이라고 보기 어려울 정도의 덩치 차를 보이지만 그래도 같은 개이니, 옥수수도 뭐 비슷 하다고 보면 되겠죠.ㅋ



straykernels.wordpress.com




여튼 중남미가 고향인 옥수수는 대항해 시대 이후 유럽으로 전파되면서 전 세계급 곡물로 거듭났고, 



이후 계속된 개량으로 인해 팝콘용 옥수수, 감칠맛 나는 옥수수, 스위트콘용 옥수수등 다양한 종자로 진화 되었습니다.



다만, 이런 옥수수도 치명적인 단점이 있는데, 바로 지력입니다.



무지막지한 생산량 덕분에 주변의 토양의 지력을 순식간에 고갈시키는 괴력을 발휘하는데요. 



질소비료가 없었던 예전에는 무작위로 재배를 하다가 '토양이 쇠퇴' -> '화전으로 개간' -> '산림 파괴' -> '자연 재해' 로 이어리는 크리가 터지는 경우도 많았답니다.



fineartamerica.com




마야 문명 멸망의 간접적인 원인으로도, 청나라의 자연재해 간접적인 원인으로도 바로 옥수수의 재배 폭등이 꼽힐 정도이니까요.



덕분에 질소비료가 있는 지금도 옥수수와 콩 그리고 호박을 섞어심는 윤작으로 지력을 유지한다고 하는데요. 



특히 콩의 경우 토양에 질소를 고정시키는 뿌리혹 박테리아가 서식하고 있어, 옥수수 재배시 없어서 안되는 보충 작물로 대접받고 있다고 하는군요.



en.wikipedia.org




이런저런 이야기를 풀어놨는데, 슬슬 글을 마무리 지어야겠어요.



우리에게는 기호식품 정도로만 인식되는 옥수수가 사실은 막강의 생산효율을 가진 세계 3대 곡물의 끝판대장이었다는 사실. 



인터스텔라에서도 가장 마지막까지 살아남은 곡물이 옥수수였던걸 상기하면, 결고 가볍게 봐서는 안 될 식물이 아닌가 싶습니다. ^^



오늘의 한 줄 결론



C4 식물인 옥수수는, 12세기 인간의 개량에 의해 무지막지한 생산량을 갖게 되었음.



www.splendidtable.org






Posted by 위저드아이언 wizard_IRON