미국 일리노이 대학교의 연구진은 미래의 농업 종사자들과 농산물 소비자들에게 안 좋은 소식을 들려 주었다. 이번 세기 동안 대기 중 이산화탄소 수치가 증가함에 따라 일부 곡물과 콩과 식물들의 영양성분 함량이 오늘날에 보유하고 있는 양 보다 급격하게 감소하게 될 것이다.

본 연구 결과는 과학저널 Nature를 통해 발표되었다. 호주, 이스라엘, 일본, 미국 소재 8개 연구기관의 연구자들이 본 연구에 참여하였다.

연구진은 대기 중의 이산화탄소 수치가 21세기 중반에 예측되는 값(현재 대기 중 이산화탄소 수치는 400 ppm에 가까워지고 있으며, 2050년까지 550 ppm까지 상승할 것으로 예측된다)을 주어진 지대에서 자라는 밀, 벼, 완두의 일종인 필드 피(field pea), 대두, 옥수수, 수수의 다양한 종들에 대하여 살펴보았다.

연구진은 대기 중 이산화탄소 수치를 미래에 예측되는 수준에 맞추기 위하여 FACE(Free air concentration enrichment) 기술을 사용하여 야외에서 높은 이산화탄소 수치의 환경을 모사하였다. 본 연구에서는 햇빛, 토양, 수분, 온도 등과 같은 다른 성장에 필요한 조건들은 높은 수치의 이산화탄소 조건에서 자란 식물에 주어진 조건과 동일하게 유지되었으며, 이 식물은 대조군으로 사용되었다. 실험 결과는 전세계에서 가장 중요한 농작물들의 영양적인 품질이 이산화탄소 수치의 증가에 따라 감소하였음을 밝혀내었다.

연구진은 FACE 조건 하에서 작물의 식용 가능한 부위 내의 아연과 철 함량에 대한 데이터를 기존의 연구들보다 10배 이상 많이 얻을 수 있었다고 서술하였다. 연구진은 FACE 실험을 수행하였을 때 작물 내의 아연과 철의 함량이 높은 이산화탄소 조건에서 심각하게 낮은 수치를 보였음을 확인하였다. 또한 아연과 철의 결핍은 이미 적어도 전세계 20억의 인구의 건강에 문제를 일으키고 있다.

아연과 철은 밀, 벼, 필드 피, 대두에서 급격하게 감소하였다. 밀과 벼는 높은 이산화탄소 수치 조건에서 단백질함량 또한 큰 폭으로 감소하였음이 확인되었다. 연구진은 여러 국가의 다양한 환경 조건에서 수행한 연구를 통해 작물의 질이 감소하였음을 확인하였다고 설명하였다.

옥수수와 수수 내의 영양성분은 높은 이산화탄소 수치 조건에서도 상대적으로 안정적으로 유지되었는데, 이는 이 작물들이 C4로 불리는 광합성의 한 유형을 사용하기 때문이며 옥수수와 수수의 잎에는 이 광합성 작용을 통해 이미 이산화탄소가 농축되어 있다.

C4는 일종의 연료를 주입하는 광합성으로 볼 수 있으며, 옥수수, 수수, 기장 등이 이러한 광합성을 이용한다. 연구진의 최근 연구는 이 작물들의 광합성률이 이산화탄소 수치가 높은 조건에 있더라도 자극을 받지 않음을 확인하였다. 이는 이미 작물의 잎에 높은 수치의 이산화탄소를 보유하고 있기 때문이다.

개발도상국에서 자라는 작물들이 그곳의 높은 이산화탄소 수치에 대응하여 어떻게 자라는가를 확인하기 위해서는 보다 많은 연구가 필요하다. 연구진은 열대 토양 조건의 열대 기후에서 이러한 실험들을 하는 것 또한 중요한데, 이는 이 지역이 이미 식량 안보에 있어서 큰 문제를 겪고 있기 때문이라고 덧붙였다.

키워드 : 대기 중 이산화탄소, 식량 안보, 작물 영양성분

출처: KISTI 미리안 글로벌동향브리핑

원문: http://www.sciencedaily.com/releases/2014/05/140507132659.htm

제공:kisti, 다른기사보기기사등록일시 : 2014.05.12 11:28

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