기온이 상승한 것이다. 또한 온실가스로 인한 지구 복사열의 흡수가 과다하게 일어나는 온실효과로 인해, 지구의 균형이 무너진 것으로도 볼 수 있다. 온실효과를 유발하는 가스에는 이산화탄소 외에도 오존, 유기가스, 질소산화물 등이 있다.
특히, 현재 사용되고 있는 화석연료량을 유지한다고 보면, 21세기 말까지 지구평균기온이 최대 6.4℃까지 상승할 것이고, 지금보다 59mm이상의 해수면상승을 예상하고 있다. 오늘 날, 지구온난화가 진행됨에 따라 지구 전역에 걸쳐 자연재해의 발생 빈도와 강도가 증가하고 있다. 특히 사막화가 빠르게 진행되고 있다는 것이 심각하다. 급격한 기후변화에 의해 재배 작물의 종류와 생산량도 변한다는 말로 볼 수 있다. 식물은 그 종에 맞는 환경을 가지고 있으며, 그 환경을 갖추지 못할 경우에 생육을 할 수 없게 된다.
‘세계미래보고서 2050’에 따르면, 현재 전 세계인구 중 8억 8499만 명이 깨끗한 물을 이용하지 못하고 있으며, 개발도상국의 질병발생원인의 80%가 깨끗한 물을 공급받지 못해 생긴 것이다. 세계 인구가 증가되는 현 추세라면, 향후 환경문제로 인한 심각한 물 부족 상황이 예견된다. 물은 인간이 삶을 살아가는데 있어 매우 중요한 자원이고, 이 자원의 부족함은 작물에도 부족해진다는 의미가 된다. 또한 이상기후로 인한 전 지구적 재앙이 멀지 않았으며, 물 부족현상으로 인한 사막화를 빠르게 진행되고, 동남아시아, 중동, 북아프리카 등에서 강 하류 국가가 상류지역 국가의 댐을 집중 공격하며 물 전쟁을 치를 것이라고 설명했다. 또한, 지속적인 해수면 상승으로 인한 일부 섬나라와 해안 저지대가 침수될 것으로 보이고, 이로 인해 전례 없는 역사상 최대의 기후 난민이 발생될 것이다. 기하급수적인 인구증가로 식량, 물, 에너지에 대한 수요가 증가하지만, 반대로 수요에 의한 공급 위기가 올 것이다. 2035년에는 지구온난화로 북극 얼음이 사라지고, 2039년의 미국은 지금의 적도처럼 더운 나라가 된다. 이렇듯 환경문제에 대한 규제를 넘어 새로운 에너지개발이 요구되는 시점이다.
2)지구온난화가 작물의 광합성과 호흡에 미치는 영향
광합성에 영향을 주는 환경 요인에는 빛의 세기, 이산화탄소의 농도, 온도 등이 있다. 통상적으로 이 세 가지 요소가 증가할수록 식물의 광합성량은 증가한다. 좋은 것이라고 해도, 무조건적인 과도한 양이 되면 그 효과는 감소된다. 이렇듯 광합성이 잘 일어나는 조건을 갖기 위해서는 여러 가지 요인들이 적절히 조화를 이뤄야 한다.
앞서 언급한 바와 같이, 지구온난화현상은 온실가스에 의해 지구의 평균기온이 상승하는 현상이다. 빛이 강할 경우, 온도가 35℃에 도달할 때까지 광합성 속도는 2배씩 올라간다. 하지만, 그 이상의 온도가 되면 광합성 속도가 현저하게 떨어진다. 지구에 유입되는 일사량은 고도, 위도, 대기의 조건에 따라 다르다. 작물의 생산력은 생육기간과 온도의 차이에 영향을 받으며, 통상적으로 극지방에서 적도 지역을 따라 연평균 기온이 증가함에 생산력도 증가한다. 생산력에 최적인 온도와 광합성의 최적온도는 15～25℃로 일치한다. 이것은 생육기간의 길이가 온도보다 생산력에 더 중요한 영향을 주기 때문이다. 그리고 우리가 알고 있듯이 대기 중 이산화탄소 농도의 상승은 작물의 광합성 효율을 높여 작물 생산성에 긍정적인 영향을 준다. 하지만, 이산화탄소 농도가 높아짐에 기온도 같이 높아지면서 광호흡이 증가되고 이로 인해 광합성 효율이 악화되고, 물 사용 효율까지 떨어지게 된다. 이러한 악순환은 작물의 생산성을 더 나쁘게 만드는 것이다. 그리고 기온상승은 식물의 물 사용 효율을 떨어뜨려 광합성과 생산성에 악영향을 준다. 특히나 대기 중 물의 함량은 기온의 영향을 많이 받는다. 기온 상승만으로도 작물들은 이전보다 많은 물을 필요로 한다. 또한 식물 세포 안의 물 부족을 일으켜 식물의 숨구멍이 닫혀 이산화탄소가 세포 안으로 원활하게 들어가지 못하도록 한다는 점에서, 광합성을 방해하는 요인으로 작용하게 된다. 실제 실험에서 C3작물인 콩과 C4작물인 옥수수를 향후 예상되는 환경에서 측정한 결과, 두 작물 모두 생산량이 줄어드는 것으로 확인됐다. 콩에서는 식물 세포내에 이산화탄소 전도율이 크게 줄어들면서 광합성 효율이 떨어졌고, 옥수수의 경우 광합성으로 생긴 전자 전도율이 낮아진 것으로 밝혀졌다.
실험결과를 미루어 볼 때, 이산화탄소 농도와 기온이 높아진 향후 미래의 환경에서의 작물 생산량은 현재 환경조건에서 보다 현저히 감소될 것이라는 결론에 도달하게 된다.
Ⅲ. 결론 및 고찰
지금까지 살펴본 바와 같이 작물의 생산성은 광합성과 호흡에 영향을 받는다. 그리고 광합성과 호흡은 전 지구적 문제인 지구온난화와 밀접하게 관련되어 있으며, 지구온난화로 인한 온실가스에 의한 평균기온이 상승함에 따라 이산화탄소 농도는 증가하고, 이상기후로 인한 가뭄과 홍수 등의 자연재해는 작물의 생산성에 직접적으로 영향을 줄 수 있으며, 생태계파괴에 큰 원인이 될 수 있다. 특히나 우리나라의 기온상승으로 인한 아열대 작물의 생산지역이 점차 많아지고 있다는 것은 지구온난화의 영향을 이미 받기 시작했다는 것일 수도 있다. 그리고 기온상승에 따른 식물의 물 사용 효율을 떨어뜨려 같은 생산량을 위해서는 더 많은 물을 필요하게 한다. 이처럼 전 지구적 환경문제인 지구온난화와 급격한 인구팽창은 결과적으로 식물의 생태계뿐 아니라 인간의 삶을 위협하는 지구온난화의 심각성을 받아들이고 보다 적극적인 방법과 실천으로 문제를 해결해 나가야 한다.
Ⅳ. 참고문헌
- 국토환경정보센터
- 광합성의 세계, 이와나미 요조, 전파과학사, 2005
- 기후변화의 이해, 정회성/정회석. 환경과문명, 2013
- 기후변화가 광합성과 작물 생산성에 미치는 영향과 최근 연구 동향, 조영범, 2019
- [네이버 지식백과] 지구 온난화 (비상학습백과 중학교 사회 ②)
- [네이버 지식백과] 식물의 호흡 (비상학습백과 중학교 과학 ①)
- 생태학 9판, Thomas M. Smith/Rovert Leo Smith, 라이프사이언스, 2016
- 세계미래보고서 2050, 박영숙/제롬 글렌, 교보문고, 2016