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생명의 근원이 되는 태양에너지

  • 작성자관리자
  • 작성일2019-10-21 14:23:00
  • 조회185

태양은 지구의 생물체들이 살아갈 수 있는 원동력이 되는 에너지를 제공하고 있다. 즉 식물들은 태양에너지를 이용하여 광합성 작용으로 지구생태계의 먹이감이 되는 뿌리나 줄기, 잎, 그리고 열매 등을 생산하고 있다. 이는 태양에너지를 다른 형태의 에너지인 영양소로 바꾸어 저장한 것이다. 그런 식물을 초식동물이 먹고 육식동물은 그 초식동물을 먹이로 살아간다. 결국 지구에 사는 모든 생물체들은 태양에너지를 기반하여 살아가고 있다고 할 수 있다. 

21세기 현대문명을 이룩한 화석연료(석탄, 석유, 천연가스 등)도 따지고 보면 과거의 생물들이 저장해놓은 태양에너지의 일부라고 할 수 있다. 그런 의미에서 태양에너지는 지구생태계의 생명이며 근원이라고 할 수 있다.  

태양은 지구로부터 1억5천만km 떨어져 있으면서 끊임없이 에너지를 보내주고 있다. 태양을 구성하고 있는 수소는 고온, 고압아래에서 핵융합반응을 일으켜 헬륨으로 변화한다. 그 과정에서 1g의 수소가 헬륨핵으로 전환될 때 약 0.007g의 질량이 줄어들게 되고 이때 줄어든 질량만큼이 에너지로 전환하게 된다.  

태양의 약 70%를 차지하고 있는 수소가 모두 헬륨으로 변하는 것은 아니고 이 중 약 15% 만이 핵반응을 하고 있다. 이것만 모두 핵융합해도 태양은 1백억년 이상 현재의 복사 에너지를 낼 수 있다. 그런데 지금 태양의 나이가 대략 50억 년 정도이니 앞으로도 50억년간 태양은 복사에너지를 계속 지구로 보낼 수 있다.  

한편 달은 태양이 비출 때는 섭씨 100도를 넘고 반대로 태양이 비추지 않을 때는 영하 섭씨 200도까지 내려가 심한 일교차를 나타난다.   

 
또한 금성은 두터운 대기층과 96%의 이산화탄소로 구성되어 표면온도가 420도나 된다. 태양 주변을 돌고 있는 행성들은 거의 대부분 어떤 생물체들도 살 수 없는 환경을 갖고 있는데 어떻게 지구는 평균기온 15도를 유지시켜 모든 생물체들이 안정된 삶을 누릴 수 있는 것일까? 이는 무엇보다 지구의 대기권에 존재하는 온실가스들이 태양에너지를 흡수·저장하는 온실효과를 나타내기 때문이다.  

태양에너지는 대부분 가시광선의 형태로 지구에 들어온다. 이 중 약 22%는 우주에서 흩어져 없어지고 나머지 78%가 지구표면에 도달하게 된다. 지구표면에 도달되면 34%가 구름이나 먼지 등에 의해서 흡수되고 지표면에 도달하는 것은 겨우 44%가 된다. 이를 이용해서 지구에서 살아가고 있는 모든 생물체들은 생명을 유지하는 에너지를 생성한다.  

 

한편 지표면 도달된 태양에너지의 잔류분인 복사광선은 적외선 또는 열복사의 형태로 다시 우주로 내보내진다. 이때 대기 중의 수증기나 이산화탄소와 같은 온실 가스가 이 열을 흡수하여 대기를 따뜻하게 해주는 역할을 담당하게 된다.  

즉 온실가스가 지구 위에 오랫동안 머물러 있으면서 마치 유리온실과 같이 복사광선의 유출을 방지하는 보온효과를 나타내고 있다. 이것이 바로 지구의 온도를 안정적으로 유지시켜 생물체들이 살아갈 수 있는 환경을 조성하고 있는 것이다.  

지구상에 거의 모든 동식물들은 이산화탄소를 배출하고 있으나 이는 심각한 환경문제를 야기시키지 않는다. 즉 동물이 배출하는 이산화탄소는 그 동물이 먹은 먹이에서 나온 것이며, 결국 식물이 광합성을 통해 대기 중에서 흡수한 이산화탄소에서 온 것이다. 

동물이 배출하는 이산화탄소는 탄소의 대순환 과정에 포함되므로 동물이 아무리 이산화탄소를 배출하더라도 대기중의 이산화탄소 농도를 바꾸기는 어렵다. 다만 가축의 경우 메탄가스를 방출하는데, 메탄가스가 산화되어 물과 이산화탄소로 분해되기 전까지는 이산화탄소보다 훨씬 큰 온실효과를 일으키고 있다. 그래서 축산업에서 배출되는 온실가스가 지구온난화에 큰 영향을 주고 있다.

한편 인간이 화석연료를 태워서 배출한 이산화탄소는 기존의 탄소의 순환 과정에서 없었던 ‘이례적인’ 유입이다. 그래서 지구의 온실가스 농도를 높이는데 절대적으로 기여하고 있다. 즉 동식물의 순환과정에서 발생되는 이산화탄소는 일시적으로 증가했다가도 결국에는 다시 흡수한다. 때문에 지구 전체 온실가스 농도에는 큰 영향을 미치지 않는다.  

그렇지만 화석연료를 태운 경우 순환과정과 관계없이 일시적으로 크게 늘어나는 것으로 온실가스 농도가 급속도로 높아지는 원인이 되고 있다. 때문에 화석연료로부터 벗어나야 온실가스 농도를 낮출 수 있다고 할 수 있다.  

나무의 경우 계속 성장하며 성장한 만큼 탄소를 몸체 내에 계속 잡아두는 셈이 된다. 그렇지만 나무가 죽어서 썩거나 불에 타면 그 탄소는 다시 배출하게 되어 지구 온실가스를 높이는 원인이 된다.

바다에서도 식물성 플랑크톤이 광합성을 하지만 역시 죽어서 분해되거나 동물성 플랑크톤 등에게 먹히고 나면 탄소가 배출하게 된다. 따라서 자연순환체계에 의해서 탄소배출과 흡수가 반복되기 때문에 온실가스 농도에는 별다른 영향이 미치지 않는다. 그렇지만 퇴적층에 묻혀서 오랫동안 저장되었던 화석연료를 태워 탄소가 배출된다면 그 만큼 탄소총량이 늘어나 지구온난화의 원인이 되는 것이다.

또한 온난화로 증가한 에너지(1971-2010년)의 90%를 해양에서 흡수하였다. 그런데 해양의 이산화탄소 흡수로 인한 급격한 해양 산성화됨에 따라서 1970-2000년 30년간 1.3%씩 이산화탄소 증가하던 추세가 2000-2010년간 연평균 2.2%로 크게 늘어나 지구온난화가 급격히 진행되는 원인이 되고 있다. 이와 같은 화석연료 사용으로 이산화탄소가 온실가스 배출량 증가의 78% 차지하고 있다.

이산화탄소 배출이 크게 늘어남에 따라서 지구환경이 더욱 악화되어 생물종 멸종, 식량생산 저하, 질병 증가, 사회적 갈등 증가 등 재난위험이 크게 늘어나고 있다. 따라서 전 세계적으로 비용효과적인 온실가스 감축 방안을 마련하여 온실가스 배출을 감축시키는 일이 지구환경을 되살리는 일이 된다.

생태계에서 인간은 최종 소비자에 해당된다. 상위단계 개체가 하위단계 먹게 될 때 그 생물체의 생물농축물질을 섭취하게 된다. 따라서 최종 소비자인 인간이 환경오염의 가장 큰 피해자가 되는 것이다.

내 자신이 건강한 삶을 위해서 생태계를 보전시켜 나가야 한다. 그런데 인간은 생태계가 멸종되고 있는 것에 별다른 관심을 갖고 있지 않다. 이로 인하여 생명이 위협받고 있다는 사실을 잊고 살아가고 있는 것이다.  

모든 생태계는 사실상 먹이사슬로 연결되어 상호의존관계에서 벗어날 수 없다. 즉 한 생물종이 멸종하게 되면 이와 연결된 다른 생물종도 멸종위협을 받게 되는 것이다. 이것이 연쇄반응을 일으켜 점차 더 많은 생물종이 멸종하는 계기가 마련된다. 그래서 지구 전체가 생태계가 멸종되는 죽음의 겨울을 맞이하게 되는 것이다.  

우린 인간의 잘못된 행동으로 지구온난화가 일어나고 있고 그로 인하여 지구생태계가 멸종되고 있다는 사실을 인정하고 이를 반성하여야 한다. 그리고 지구생태계의 다양성을 보전시켜 멸종위기에 있는 생태계를 되살려내야 한다. 이것이 인류가 구제받을 수 있는 길이며 지구생태계를 되살려 나갈 수 있다는 사실을 명심해야 할 것이다.  

 

출처 : 브릿지경제(http://www.viva100.com/main/view.php?key=20191021010006336)

김종서 기자

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