특히 시골지역에서 지표면의 오존 농도가 높아지는 것은 식물을 먹는 곤충들이 기주 식물을 찾는 것을 방해할 뿐만 아니라 화분매개충 (벌과 같은)들이 꽃을 찾는 것도 간섭할 수 있다는 연구 결과가 펜실베이니아 주와 버지니아대학 (University of Virginia) 연구자들로부터 나왔다.
학술지 ‘환경연구레터스 (Environmental Research Letters)’ 최근호에 실린 연구 논문에서 연구자들은 오존 오염이 식물과 동물 간의 핵심적인 상호작용을 해롭게 바꿀 수 있는 큰 잠재력을 가지고 있다고 말했다. “오존 오염은 식물과 동물 간의 핵심적인 상호작용을 해롭게 변화시킬 수 있는 큰 잠재력을 갖고 있다”고 이 연구자들은 ‘환경연구레터스’ 최근호에서 말했다.
이 연구에서 시험된 곤충은 줄무늬오이딱정벌레(striped cucumber beetle)로서, 오이, 애호박, 호박, 멜론 등과 같은 박과류의 해충이다. 이 곤충은 오이가 발아해서 땅 속에서 올라오는 그 순간부터 과일이 생길 때까지 오이 식물을 먹는 해충이다.
곤충은 안테나에 위치하고 있는 후각 수용체로 냄새를 검출한다고 호세 디 후엔테스(Jose D. Fuentes)는 말했다. 그는 펜실베이니아주립대학교에서 기상학 교수로 있다. 그의 설명에 따르면 이 수용체는 식물이 발산하는 휘발성 유기화합물을 아주 소량이라도 감지할 수 있는데 단 6개의 분자가 그 안테나를 때릴 정도로 낮은 농도도 감지할 수 있을 정도이다.
하지만 오존은 아주 반응성이 높은 물질로서 공기 중에서 휘발성 유기화합물과 섞일 때 곤충이 더 이상 그 후각 체계를 자극할 수 없을 정도로 휘발성 유기 화합물들을 변형시킨다.
후엔테스는 펜실베이니아대학교 기상학과에서 학부생으로 있는 존 젠커 (John Zenker), 버지니아대학교 (Univ. Virginia) 블랜디 시험농장의 연구조교수이면서 큐레이터인 타이 에이치 롤스톤 (T`ai H. Roulston)과 함께 곤충이 나눠진 두 길 가운데 하나를 택할 수 있도록 ‘폐쇄된 와이 (Y) 자’ 형태의 관 기구에서 그 딱정벌레를 시험했다. 연구자들은 이 곤충을 호박과 애호박 식물에서 수집했다. 실험에서는 들소호리병박 (buffalo gourd) 식물이 이용되었다. 이 식물은 반건조 지역을 좋아하는 자연적으로 자라는 야생 호리병박이다.
이 Y자 형 관의 두 개의 분지 속으로는 별개의 공기 흐름이 흘러들어갔다. 각 관에서 선택할 수 있는 공기 종류들은 다음과 같다: 1) 주변의 여과된 공기; 2) 주변의 여과된 공기에 최대 120ppm 의 오존; 3) 주변의 여과된 공기에 휘발성 유기 화합물; 4) 공기 + 120 ppb의 오존 + 그 식물에서 나오는 휘발성 유기 화합물. 이런 혼합 공기, 오존, 휘발성 유기 화합물를 얻기 위해서 관의 가지가 식물 챔버로 흘러가거나 오존 발생기를 사용했다.
연구자들은 100% 공기, 공기 + 오존, 공기 + 휘발성 유기화합물, 공기 + 오존 + 휘발성 유기화합물에 대해서 곤충을 시험했다. 순수한 공기나 휘발성 유기화합물의 공기 흐름에 노출되었을 때 그 딱정벌레는 시험 시간의 80%에서 휘발성 유기화합물을 선택했다. 하지만 오존 수준을 증가시키면서 딱정벌레가 꽃으로의 경로를 선택하는 빈도는 점점 줄어들었다. 공기 혼합물이 오존 함량 80 ppb에 도달하면 딱정벌레는 더 이상 어떤 관에 대한 선호도를 보이지 않았다.
연구자들은 또 휘발성유기화합물과 휘발성유기화합물+오존 처리에 대해서 그 딱정벌레를 가지고 시험했다. 오존 수준이 낮을 때에는 특별한 선호도를 보이지 않았다가 오존 농도가 올라가자 오존이 없는 경로를 점점 더 많이 선택했다. 오존 농도가 80 ppb에 도달하자 딱정벌레가 오존이 섞인 것보다 오존이 전혀 없는 휘발성 유기 화합물을 선택하는 경우가 유의하게 올라갔다.
고도가 낮은 대기에서 오존 수준이 올라가면 포식자 곤충 (해충)이 그들의 기주 (작물)를 못 찾게 되기 때문에 작물의 생산량이 증가할 것이라고 생각할 수 있을 것이다. 그러나 이보다 더 높은 수준으로 올라가면 화분 매개와 같은 상호이익이 되는 곤충-식물 반응도 간섭하게 될 것이다. 국립과학재단이 이 연구를 지원했다.
관련 논문
Jose D Fuentes, T’ai H Roulston, John Zenker. Ozone impedes the ability of a herbivore to find its host. Environmental Research Letters, 2013; 8 (1): 014048 DOI: 10.1088/1748-9326/8/1/014048
출처: KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
원문:
http://www.sciencedaily.com/releases/2013/04/130402150145.htm 제공:kisti, 다른기사보기기사등록일시 : 2013.04.30 16:53
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