[지구칼럼] "식물도 생물다양성에 의해 형성되는 화학적 네트워크 통해 소통"…생물다양성 상실, 생태계 붕괴 위기 가속

[뉴스스페이스=이종화 기자] 식물은 서로 일대일로 대화하지 않는다. 대신 광범위하게 연결된 화학적 네트워크를 통해 소통하며, 이러한 보이지 않는 대화의 풍부함은 주변 종의 다양성에 직접적으로 달려 있다는 새로운 연구 결과가 나왔다. 미국 국립과학원회보(Proceedings of the National Academy of Sciences)에 발표된 연구는 "식물의 화학적 소통이 일련의 개별적 교류라기보다는 군집 전체의 방송 시스템처럼 작동한다"는 것을 입증했다. 이는 생물다양성 손실이 생태계 전체를 어떻게 불안정하게 만들 수 있는지를 이해하는 데 중요한 의미를 갖는다. ​ pnas.org, discovermagazine, ice.mpg, idw-online, the-jena-experiment, functionalecologists, phys.org에 따르면, 막스 플랑크 화학생태학 연구소와 킬 대학교 연구팀이 독일 예나 실험(Jena Experiment)의 초원 생태계에서 실시한 야외 실험 결과, 식물 군집의 종 다양성이 높아질수록 휘발성 유기화합물(VOC) 방출량과 종류가 급격히 증가하는 것으로 확인됐다. 연구팀은 종 다양성 1종에서 60종에 이르는 80개 이상의 플롯에서 투명 케이지와 개별 플라스틱 백을 이용해 군집 전체와 질경이(Plantago lanceolata) 개체의 VOC를 정량 분석했으며, 고다양성 플롯에서 VOC 총량이 저다양성 플롯 대비 최대 2배 이상 방출되고 화합물 다양성 지수(Shannon index 기준)가 1.5배 높아진 수치를 기록했다. ​ PNAS(Proceedings of the National Academy of Sciences)에 2026년 1월 15일 게재된 이 논문(Pamela Medina van Berkum 등)은 "종 다양성 증가 시 군집 수준 VOC 방출이 복잡해지며, 이는 개체 수준 신호에도 간접 영향을 미친다"고 결론지었다. 예를 들어, 녹색 잎 휘발성 물질(GLV)이 풍부한 이웃 식물이 많은 환경에서 질경이는 자체 GLV 방출을 30-50% 줄였으나, 테르펜(terpenes) 중심 이웃에서는 테르펜류 신호 다양성이 40% 이상 증가했다. 이러한 변화는 단순한 개별 교류가 아닌 '네트워크형 방송'으로 작동하는 식물 화학 소통의 본질을 드러내며, 고다양성 초원에서 확인된 VOC 종류는 50종 이상으로 저다양성 대비 2-3배 많았다. ​ 예나 실험, 20년 장기 데이터로 입증한 '숨겨진 네트워크' 세계적 장기 생물다양성 연구인 예나 실험(2002년 시작, 2026년 기준 24년 차)은 종 다양성 구배(1, 4, 16, 60종)를 인위 조성한 초원 플롯을 통해 생태 기능을 탐구해 왔다. 이번 연구는 이 실험의 '휘발성 물질 프로젝트' 일부로, 기존 온실 연구의 한계를 넘어 야외 조건에서 VOC를 포집·분석한 최초 사례다. 연구원 파멜라 메디나 반 베르쿰(Pamela Medina van Berkum)은 "자연 생태계에서 식물은 수십 종과 공존하며 상호작용하므로, 1-2종 이웃 실험으로는 네트워크 효과를 포착할 수 없다"고 강조했다. 분석에 사용된 최첨단 기기(GC-MS 등)는 VOC 농도를 ng/g 잎 무게당으로 정량화했으며, 고다양성 플롯의 테르펜류(α-pinene, β-pinene 등) 방출량이 monoculture 대비 평균 2.5배 높아 pollinator 유인 효율을 강화하는 것으로 나타났다. Discover Magazine 보도에 따르면, 이러한 신호 복잡화는 초식동물 방어와 토양 미생물 상호작용을 강화하지만, 다양성 50% 감소 시 VOC 네트워크 안정성이 60% 이상 저하될 수 있다. ​ 보전 전략, '다양성 복원'으로 화학 네트워크 되살리기 연구 수석저자 지빌레 운지커(Sybille Unsicker) 킬대 식물학 교수(전 MPG Plant-Environment Interactions 그룹 리더)는 "생물다양성 손실은 종 멸종 이상으로, 보이지 않는 화학 소통망을 파괴해 생태계 기능을 위협한다"고 경고했다. 구체적으로, 저다양성 환경에서 VOC 감소는 수분 매개자 유인율 20-40% 하락과 초식 피해 증가를 초래할 전망이며, 이는 기후 변화와 결합 시 생태 불안정성을 가속화한다. ​ 국제 매체 반응도 뜨겁다. Phys.org는 "지속가능 농업(플라워 스트립), 작물 다양화, 제초제 감축으로 VOC 네트워크를 복원할 수 있다"고 강조했으며, IDW(독일의 과학정보 서비스, Informationsdienst Wissenschaft e.V.)는 후속 연구로 곤충 유인 패턴 변화를 탐구할 계획이라고 보도했다. 한국 환경부의 생물다양성 전략(2025 보고서)과 연계 시, 국내 초지·농경지 다양성 증진 정책이 시급하다는 지적이다. 연구팀은 향후 생태 기능 영향 실험을 예고하며, "VOC의 생태적 중요성 규명을 위한 후속 연구가 필수"라고 밝혔다.