교육청 영재원 탐구활동 주제로 ‘가로수의 기공은 오염과 관계가 있을까?’로 정하여 방학동안 관찰한 자료를 소개하고자 한다. 이 주제를 정한 이유는 5학년 과학시간에 식물의 기공에 대해서 배웠고, 작년에 한국생명과학연구소에서 주최한 과학논술대회에서 대상을 받아 부상으로 현미경을 받았다. 이 현미경으로 평소에 관심이 많았던 식물의 기공에 대하여 관찰해 보고 싶었기 때문이다.

상반기 탐구주제로 NASA에서 정한 공기정화식물의 기공관찰을 하였는데, 공기정화식물이 다른 식물에 비하여 일정 단위 면적에서 기공의 수가 잎맥과 관계없이 14개~15개로 일정하다는 것을 발견하였다. 그래서 하반기에는 가로수 별 잎의 크기가 다른데 잎의 크기, 공기오염과 기공은 어떠한 관계가 있는지 궁금하여 탐구하여 보았다. 가로수 중 플라타너스와 은행나무 잎을 비교, 관찰하였으나 본 기사에는 플라타너스 잎의 기공에 대해서만 설명하기로 한다.

기공이란 나뭇잎에 있는 수 많은 아주 작은 구멍으로 광합성에 필요한 이산화탄소가 들어오고 광합성의 결과로 만들어진 산소가 나가는 공기의 이동통로이다. 나뭇잎의 기공은 인체에 아주 해로운 대기 중의 먼지, 아황산가스, 질소화합물을 잎의 기공을 통해 흡수하거나 잎 표면에 흡착시켜 공기를 정화하는 역할을 한다.

플라타너스는 양버즘나무라고도 하며, 이산화황과 이산화질소를 흡수해 공기를 정화하는 힘이 뛰어나며, 널찍한 잎이 무성해 여름철 훌륭한 나무그늘을 만들어 주며 방풍, 방음 효과도 있다고 한다. 대기정화 능력이 느티나무와 은행나무의 3~5배에 이르며, 하루에 0.6Kg의 수분을 잎을 통해 방출해 주변을 시원하게 만든다. 이는 15평형 에어컨 7대를 10시간 가동하는 정도의 효과라고 한다.

이 탐구를 위하여 조사해 본 결과 우리나라의 가로수는 벚나무가 22.1%로 가장 많고, 은행나무 18.7%, 플라타너스가 5.7%를 차지한다고 한다. 또한, 산화탄소 흡수율은 튤립나무가 가장 좋다고 한다. 우리나라에서 가로수로 많이 심고 있는 은행나무는 년 간 35.4kg, 플라타너스는 년 간 55.6kg으로 나타났다. 즉, 이산화탄소 흡수율은 플라타너스가 은행나무보다 약 57%이상 좋다고 한다. 그러나 봄철 꽃가루로 인한 눈병의 전염 등으로 서울지역의 가로수는 플라타너스에서 은행나무로 많이 대체되었다고 한다.

플라타너스 잎의 기공이 지역에 따라 다른지 관찰하기 위해서 공기 오염이 심할 것이라고 판단된 자동차 전용도로인 서부간선도로와 사람과 건물, 자동차가 많은 종로 3가, 주로 주택지역인 성북동의 가로수를 선택하여 같은 날 비슷한 시간대에 잎을 채취하여 현미경으로 관찰하였다. 사진은 같은 단위 면적당 기공의 수와 크기를 현미경 400배로 관찰하여 디지털 카메라로 촬영한 것이다.

400배 현미경 관찰 가로수 종류별 관찰사진

1. 플라타너스

플라타너스 잎의 기공 수는,

서부간선도로: 33개 < 종로 3가: 34개 < 성북동: 36개

플라타너스 잎의 기공 크기의 가로는

서부간선도로: 1.10cm < 성북동: 1.26cm < 종로 3가: 1.52cm

플라타너스 잎의 기공 크기의 세로는

서부간선도로: 0.76cm < 성북동: 0.88cm < 종로 3가: 1.12cm

위와 같이 공기오염이 심한 지역으로 판단되는 서부간선도로 가로수 잎의 기공이 선명하고 기공 수는 적었으며 기공의 크기도 작았다. 아래 사진에서 보는바와 같이 공기가 깨끗한 서울대학교 수목원의 플라타너스 잎의 기공과 비교하여 보아도 같다. 즉, 깨끗한 지역의 기공수가 많고 모양은 선명하지 않다는 것이다.

서울대학교 수목원 플라타너스 잎

공기 오염도에 따라서 같은 나뭇잎이지만 기공의 형태, 기공의 수, 기공의 크기도 다르다는 것을 알게 되었다. 공기 오염이 더 심한 지역의 기공 수가 적다는 것이 놀라웠다. 탐구를 마치고 ‘왜 공기 오염이 심한 지역의 나뭇잎 기공 수가 적을까?“ 생각해 보았다. 이는 기공의 역할이 이산화탄소를 흡수하고 산소를 배출하기 때문에 이산화탄소가 많은 지역에서는 기공이 많지 않아도 광합성 작용을 잘 할 수 있기 때문이라는 생각이 들었다.

그리고 가로수로 심는 나무는 미관상 보기가 좋아야 하고, 해충에 강하여야 하며, 통행에 불편을 주어서는 안되지만, 공기정화를 목적으로 한다면 플라타너스가 은행나무보다는 좋을 것이라는 생각을 하였다.