얼음과 눈으로 가득한 남극반도 해안가에 최근 초록빛과 붉은빛이 번지고 있다. 이 색깔의 정체는 눈과 얼음 위에서 살아가는 아주 작은 미세 생물인 ‘눈조류’다. 식물처럼 광합성을 하는 이 미세 생물들이 눈밭 위에서 한꺼번에 자라면서 흰 동토의 땅을 초록색으로 물들이고 있다. 이에 대해 미국 웨스턴워싱턴대 환경과학과, 콜로라도 볼더대 항공우주공학과 공동 연구팀은 남극 해안의 눈을 초록빛으로 만드는 결정적 원인은 다름 아닌 ‘펭귄의 배설물’이라는 사실을 규명했다고 9일 밝혔다. 펭귄이 눈밭에 남긴 배설물이 눈조류에 비료 역할을 하며 폭발적 성장을 이끌어 내고 있다는 것이다. 이 연구 결과는 지구물리학 분야 국제 학술지 ‘지구물리학 연구 저널: 생물지구과학’ 8일 자에 실렸다. 연구팀은 남위 63도에 위치한 디셉션섬부터 남위 68도 스토닝턴섬까지 위도 5도 범위의 남극반도 서쪽 해안 9개 지역에서 초록 눈, 붉은 눈, 깨끗한 흰 눈 등 111개의 눈 시료를 채취해 현미경과 화학 장비로 정밀 분석했다. 그 결과, 초록색으로 물든 눈 속에는 눈조류의 성장에 필수적인 영양소인 인산염이 대량으로 포함돼 있었으며 야생동물의 영향이 강한 곳일수록 인산염 농도가 높고 조류의 번성 정도가 심하다는 점이 증명됐다. 초록 눈의 인산염 농도는 붉은 눈보다 약 10배, 깨끗한 흰 눈보다 무려 70배 높은 것으로 나타났다. 연구팀은 이 인산염의 출처가 펭귄과 바닷새의 배설물인 ‘구아노’라는 사실을 확인했다. 펭귄과 도둑갈매기 같은 바닷새들은 크릴이나 물고기를 잡아먹은 뒤 해안가 눈밭으로 돌아와 배설물을 남긴다. 펭귄들이 눈 위를 뒤뚱거리며 돌아다니는 동안 배설물이 발과 몸에 묻어 눈밭 전체로 넓게 퍼지게 된다. 바다에서 유입된 영양분이 배설물 형태로 육지 눈밭에 공급되면서 눈조류가 자라기 좋은 최적 환경이 만들어진 것이다. 이는 바다의 먹이사슬과 육지 눈 생태계가 서로 깊이 연결되어 있음을 보여주는 중요한 발견이라고 연구팀은 밝혔다. 눈조류는 영양분과 환경 상태에 따라 자기 몸 색깔을 자유롭게 바꾼다. 게다가 펭귄 배설물 덕분에 인산염 같은 영양분이 넉넉하게 공급되면 조류는 광합성을 돕는 엽록소를 세포 속에 가득 채운다. 남극의 짧은 여름 동안 햇빛을 최대한 많이 받아 빠르게 자라기 위해서다. 이 때문에 영양 상태가 좋은 눈조류는 짙은 초록색을 띤다. 초록 눈의 엽록소 농도는 붉은 눈보다 약 7배 높은 것으로 나타났다. 반대로 영양분이 부족해지거나 햇빛이 너무 강하고 혹독한 환경이 되면 조류는 성장을 멈추고 몸을 보호하기 시작한다. 이때 조류는 붉은색 색소인 ‘아스타잔틴’을 만들어낸다. 아스타잔틴은 연어 살이나 새우 껍데기를 붉게 만드는 색소로 강한 자외선으로부터 조류 세포를 보호하는 ‘천연 자외선 차단제’ 역할을 한다. 남극의 눈이 초록색으로 보이는 것은 조류가 영양분을 듬뿍 먹고 활발히 자라는 중이라는 신호이고 붉게 보이는 것은 혹독한 환경에서 버티고 있다는 신호인 셈이다. 눈조류가 번성해 눈의 색깔이 어두워지면 남극의 빙하와 눈이 녹는 속도가 훨씬 빨라진다. 핵심은 물체가 햇빛을 얼마나 반사하는지 나타내는 ‘알베도’(반사율) 개념이다. 깨끗한 흰 눈은 거울처럼 햇빛의 대부분을 반사하지만 눈조류가 자라 눈 표면이 어두워지면 햇빛을 반사하지 못하고 흡수하게 된다. 이를 생물에 의해 눈밭이 어두워진다는 의미로 ‘생물학적 암색화’라고 부른다. 연구팀에 따르면 붉은 눈은 흰 눈보다 햇빛 반사율이 약 20% 떨어졌고 초록 눈은 반사율이 약 40%나 떨어졌다. 반사율이 떨어진 만큼 눈은 햇빛 에너지를 흡수해 스스로 따뜻해지고 더 빨리 녹는다. 초록 조류가 눈을 녹이는 효과는 붉은 조류보다 약 2배나 더 강력한 것으로 확인됐다. 연구를 이끈 엘리아 칸 콜로라도 볼더대 박사는 “기후변화로 해빙이 줄어들면서 젠투펭귄 같은 일부 펭귄 종은 번식지를 남쪽으로 빠르게 옮겨가고 있는데 펭귄 서식지가 남쪽으로 이동하면 펭귄 배설물로 비옥해지는 눈조류 서식지 역시 함께 넓어진다”라며 “남극이 따뜻해질수록 펭귄과 바닷새의 배설물이 만든 초록 눈이 남극 전역으로 넓어져 남극의 눈과 얼음을 한층 더 빠르게 녹여 버리는 연쇄 반응을 일으키게 된다”고 설명했다.

프랑스 알프스 산맥 지역에서 눈 색깔이 붉은색, 바랜 오렌지색, 레모네이드 핑크색 등으로 변해 화제다. 현지에서는 ‘빙하의 피’ ‘수박눈’ 등으로 붉은색 눈을 부르고 있다. 뉴욕타임스는 14일 붉은색 눈은 조류로부터 온 것이라고 보도했다. 최근 전 세계적으로 고산 지대에서 눈조류가 증가하는 현상을 겪고 있다. 눈조류가 왜 발생하는지는 잘 알려져 있지 않지만, 연구진은 알프스 산맥의 조류를 조사한 결과 어떤 종류가 살고, 어떻게 살아남았는지 등을 찾아냈다. 작지만 강하고, 식물같지만 박테리아인 조류는 ‘생태계의 기본’으로 불린다. 프랑스 그르노블 알프스대학의 박사과정생인 아델린 스튜어트는 “조류는 많은 양의 산소를 생산할뿐 아니라 생태계의 기반을 형성한다”고 설명했다. 하지만 왜 조류가 번성하는지는 명확히 알려지지 않았다. 그리고 주로 붉은색이지만 때로 초록, 회색, 노란색 등을 보이는 색깔은 조류가 자외선으로부터 보호하기 위해 띄는 것이다. 조류의 색깔은 햇빛을 더욱 흡수해 눈이 빨리 녹게끔 작용한다. 이러한 변화는 생태환경을 바꿔놓아 빙하가 줄어드는 속도를 가속화하게 되는 것이다. 산에는 다양한 종류의 조류가 살고 번식하기 때문에 프랑스 알프스의 연구진은 어떤 조류가 자라는지에 대해서부터 연구를 시작했다. 이를 통해 조류가 특정 고도를 선호하며, 특히 산구이나로 불리는 조류는 2000m 이상에서만 사는 것을 발견했다. 처음 빙하의 피에 대해 언급한 것은 고대 그리스의 철학자 아리스토텔레스로 그는 눈에서 오랫동안 잠들어있던 털많은 붉은 벌레가 자란다고 생각했다. 하지만 인류가 만들어낸 여러 인자로 인해 눈조류의 발생이 더욱 잦아졌다. 기후온난화와 비료 및 오수의 유입 등이 민물과 바닷물에서 조류의 극심한 발생을 일으키고 있다. 만약 ‘핏빛 빙하’의 원인도 같은 것이라면, 과학자들은 질소와 인과 같은 비료에 많이 포함된 성분이 조류 발생을 낳은 것으로 보고 있다. 하지만 아직까지 이를 입증할 충분한 증거는 발견되지 않았다. 에리 마레샬 그르노블 알프스대 연구원은 “해조류와 마찬가지로 눈조류가 주변 생태계에 해로운 영향을 끼칠지는 알 수 없다”면서 “붉은 눈 현상이 더 많이 일어났다고는 하지만 이를 뒷받침할 충분한 자료가 없다”고 강조했다. 윤창수 기자 geo@seoul.co.kr

지난해 12월 젊은 지구과학자 전재규 대원의 목숨을 앗아간 남극 세종기지 조난사고는 우리 극지 연구의 현주소를 진지하게 생각해 보게 하는 계기가 됐다.남극에 세종기지가 세워진 지 올해로 16년.하지만 남극 현장의 연구 여건은 초라하기만 하다.세종기지 대원들이 극지 연구에 절대적으로 필요한 쇄빙선 하나 없이 고무보트로 거친 남빙양을 항해해야 했던 사실이나 낡은 무전설비들 앞에서 동료들의 생사를 몰라 안타까워했던 모습은 우리의 열악한 현실을 단적으로 보여줬다. ●20년간 남극 지킨 저자의 생생한 체험 `남극 탐험의 꿈’(장순근 지음,사이언스북스 펴냄)은 정부 차원에서 ‘극지 연구 활성화’ 방안이 논의되고 이공계 위기가 사회적 이슈로 떠오르고 있는 요즘 특히 관심을 끌 만한 책이다.저자(한국해양연구원 극지연구소 책임연구원)는 지난 20여년간 남극 탐험의 최전선을 지켜온 극지 연구의 개척자.남극 탐험의 역사와 자연환경,세종기지에 얽힌 이야기 등을 300여장의 현장 사진과 함께 소개한다. 책은 먼저 남극의 역사·지리적 배경부터 살핀다.한국의 세종기지가 들어선 킹조지 섬은 남극의 관문인 사우스셰틀랜드 군도 중에서 가장 큰 섬이다.사우스셰틀랜드 군도는 1819년 영국 탐험가 윌리엄 스미스 선장이 최초로 발견했다는 것이 정설이다.그러나 저자는 ‘서인도 기술’ 등의 문헌을 토대로 1599년 네덜란드 출신 도선사 디륵 게리츠가 처음 발견한 것으로 추정한다.스미스가 발견한 것은 사우스셰틀랜드 군도가 아니라 그 남쪽에 있는 리빙스턴 섬이라는 것이다.책은 해표와 펭귄 고기를 먹고 연명하며 전설적인 생존신화를 남긴 섀클턴 탐험대의 이야기도 흥미롭게 전한다. ●`바다의 3대 악당’ 해적·노예선·물개잡이 사우스셰틀랜드 군도는 남극에선 문명세계에 가장 가깝고 얼음의 장애가 적은 편이라 발견되자마자 사람들이 몰려들었다.가장 먼저 군도를 찾은 사람들은 물개잡이들.19세기 남극의 물개는 남획돼 거의 멸종지경에 이르렀다.해적과 노예선 선원,물개잡이는 ‘바다의 3대 악당’이라 불렸을 정도다. 현재 남극 대륙에는 한국을 비롯한 18개국이 42개의 상주 기지를 짓고 연구를 진행하고 있다.한국은 지난 86년 남극조약에 가입하고 2년 뒤 세종기지를 세워 남극연구 대열에 합류했다.세종기지가 있는 사우스셰틀랜드 군도의 킹조지 섬은 남아메리카 대륙에서 900㎞쯤 떨어져 있다.남극 중에선 그나마 북쪽에 있어 얼음에 덮이지 않은 대지가 있고 연평균 기온도 그리 낮지 않지만 겨울엔 체감온도가 영하 40도까지 떨어진다.또 초속 30m가 넘는 남극의 폭풍 블리자드가 어김없이 몰아친다. ●`탁, 탁’ 노래하는 남극의 얼음 세종기지는 남극의 대기,지질,해양,생물 같은 자연환경에 대한 연구와 남극의 환경변화가 문명세계에 미치는 영향을 알아보는 것이 주된 임무다.지구상의 대륙 가운데 가장 늦게 발견된 남극은 여전히 미지의 땅이다.1360만㎢의 남극 대륙은 평균 두께가 2000m가 넘는 얼음으로 덮여 있다.남극의 얼음은 동글동글한 공기방울이 들어 있어 아주 아름답게 보인다.그 얼음을 물에 넣으면 ‘탁,탁’하는 공기 방울 터지는 소리가 난다.저자는 그것을 ‘얼음의 노래’라고 부른다.일본에서는 특유의 상혼을 발휘,남극의 얼음조각을 넣은 위스키를 비싼 값에 팔기도 한다. 얼음은 귀중한 연구 재료다.공기 방울 속에 지구의 역사가 감춰져 있기 때문이다.남극의 얼음은 물이 얼어서 만들어진 게 아니라 눈이 쌓여 생긴 것이다.얼음 속 공기 방울은 눈 결정 사이에 있던 공기로,눈이 쌓일 때의 공기 성분을 그대로 간직하고 있다.그 공기 성분을 분석하면 당시의 기후와 지형을 알 수 있다. ●눈 속서 자라는 신기한 이끼 `눈조류’ 남극에는 어떤 생명들이 살고 있을까.남극의 혹한 속에서도 꽃이 피고 새가 운다.눈 속에선 눈조류라는 신기한 이끼가 자란다.거대한 코를 가진 코끼리 해표는 기이한 소리를 내고 남빙양 생태계 먹이사슬의 정점에 있는 범고래는 곧추 서 물 밖으로 머리를 내민다.남극이 펭귄의 무대인 것은 물론.저자는 날다 지치면 바다 위에 떠서 쉰다는 국제 보호조 신천옹도 가끔 킹조지 섬 부근에 나타난다고 전한다.책은 이밖에 남극 기지 사람들이 함께하는 남극 올림픽 이야기,영국·칠레·아르헨티나 등이 남극에서 서로 영유권을 주장하며 분쟁을 벌이고 있는 모습,유럽에선 가장 고상한 취미 가운데 하나로 꼽힌다는 극지 봉투수집 이야기 등도 들려준다.2만 5000원. 김종면기자 jmkim@˝