KISTI의 과학향기

먹이를 주지 않고도 키울 수 있는 애완동물이 있다면? 게다가 동물이나 식물 한 종류만이 아니라 생물과 환경이 어우러진 전체 생태계의 메카니즘을 한꺼번에 배울 수 있다면?

밖에서 먹이를 주지 않고도 계속 생물들이 살아갈 수 있는 생태 환경은, 외부와는 독립된 하나의 폐쇄적인 생태계를 이루고 있다는 말이 된다. 이런 독립된 하나의 생태계를 에코스피어(Ecosphere)라고 부른다. 에코스피어는 규모에 상관없이 성립될 수 있어서, 이를테면 지구도 바깥 우주와는 독립된 하나의 거대한 에코스피어이다.



미국 항공우주국(NASA)에서는 작은 규모의 에코스피어를 만들어 우주식민지의 가상 시뮬레이션으로 실험한 바 있는데, 바로 이것이 생태 환경 메카니즘을 학습하는 상품으로 개발된 바 있다.애리조나주의 대니얼 하모니, 미첼 하모니 부부가 둥근 유리공 안에 하나의 작은 우주를 만들어 넣고 상품명을 ‘에코스피어’라고 붙여서 판매한 것이다.



먼저 둥근 유리공 안의 3분의 2 정도를 바닷물과 약간의 자갈, 모래로 적당히 채워 넣고 거기에다 아주 작은 새우 몇 마리를 떨어뜨린다. 그리고 녹색 바닷말도 넣는다. 그 다음 유리공의 구멍을 녹여서 밀봉하는 것이다.

유리공 에코스피어는 완전히 밀봉되어 있기 때문에 새우들에게 먹이를 줄 수도 없고, 물이 더러워져도 갈아 줄 수 없다. 모든 것이 그 안에서 해결돼야 한다. 그러나 단 한 가지, 밤과 낮은 일정한 주기로 찾아오도록 신경을 써주어야 한다. 유리공이 외부에서 공급받는 단 한 가지가 바로 햇빛이기 때문이다.



워싱턴의 환경교육센터 사무실에 있던 유리공 에코스피어 수십 개가 죄다 죽어버린 적이 있었다. 새우와 바닷말이 다 죽어서 썩어버렸던 것이다. 원인을 살펴 본 결과, 환경교육센터의 업무가 폭주해서 매일같이 야근을 하다보니 하루에 20시간 이상은 항상 불이 켜져 있었기 때문이었다. 즉, 낮이 너무 길었던 것이다. 그 결과 햇빛이 과잉 공급되어 바닷말들이 이상 증식을 했고, 결국은 이 식물들이 광합성을 하는데 필요한 이산화탄소도 부족해지고 또 새우들도 산소부족으로 질식하여 결국은 다 죽어버렸던 것이다. 즉 식물 플랑크톤이 이상 증식하는 부영양화(富營養化) 현상이 일어난 셈이다. 매년 여름에 양식장에 큰 피해를 입히는 바다의 적조현상도 이 같은 원리로 일어나는 일이다.

반면에 에코스피어가 잘 유지된 경우 새우들이 새끼를 낳아 자체 번식이 이루어졌다. 이런 경우는 유리공을 만든 하모니 부부조차도 미처 예측하지 못했던 것으로, 처음에 넣었던 수보다 더 불어나기도 한다.



이 작은 에코스피어처럼 인간 역시 우주식민지에서는 외부와 완전히 격리된 독립공간에서 살아나가야 한다. 그 안에서 공기와 음식물, 인간의 배설물, 각종 쓰레기 등 모든 물질대사가 외부의 도움 없이 자체적으로 공급, 순환, 정화되어야 한다.



이 유리공 에코스피어는 지구의 축소판이기도 하다. 에코스피어는 일반적으로 생물권, 대기권, 암석권, 수권 등이 서로 조화와 균형을 이루며 계속 유지되는 것인데, 유리공 에코스피어에서는 자갈과 모래, 그리고 유리공 그 자체가 지구의 땅에 해당된다. 물은 바다고 공기는 대기권이며 새우와 바닷말, 그리고 미생물들은 지구의 생물권과 같다.



그런데 실제 지구에는 이밖에 두 가지가 더 있다. 먼저 얼음. 남, 북극 양극에 거대한 얼음덩이가 있고 또 세계 각지의 높은 산들도 일년 내내 눈에 덮여 있다. 이들은 물과는 성격도 다르고 영향력도 다르므로 별도의 권역으로 분류된다.



그리고 마지막으로 지구에는 인간들이 있다. 이 부분을 소련의 과학자 버나드스키는 ‘지능권(Noosphere)‘이라고 이름붙인 바 있다. 지능권은 지구를 이루고 있는 각 요소들 중에서 가장 최근에 생겨났지만 가장 급속하게 그 영향력을 증대시키고 있는 곳이다. 그 결과 지구의 자연적인 정화 능력을 훨씬 초월하여 무척 빠른 속도로 여러 부분을 오염시키고 있다.



과연 지구라는 에코스피어의 수명은 얼마나 될까? 미야자키 하야오 감독의 애니메이션 <바람 계곡의 나우시카>는 인간들이 초래한 환경오염을 막고자 지구의 식물들이 자체 정화를 시작하는 먼 미래를 다루고 있는데, 과연 그런 시나리오가 현실로 다가오지는 않을까? (글 : 박상준 - 과학 칼럼니스트)