토양생태계<2> 원생동물 ?미네랄 순환, 뿌리 발육, 지렁이 재생 촉진자

건강한 토양에는 티스푼에 원생동물이 100만 마리 있는데, 척박한 토양에는 천 마리도 안 된다. 원생동물은 비교적 큰 단세포 생물로서 농경지에는 주로 섬모충, 아메바 및 편모충이 있다.

원생동물은 해양을 포함하여 모든 생태계에서 발견되며, 토양에서 가장 큰 생명체인 지렁이가 가장 좋아하는 먹이다.

토양 표층 15cm 깊이에 주로 존재하는데, 이것은 그들의 주 먹이인 세균의 주요 활동 구역이기 때문이다. 세균과 같이 그들은 근권 주위에 모여서 토양 수분을 찾는다. 이로 인해 토양용액에서 유동성이 극대화된다. 건조기 동안 원생동물은 비가 올 때까지 휴면상태로 살아남을 수 있는, 내성이 강한 낭종을 형성할 수 있다.

원생동물은 주로 세균, 조류, 곰팡이를 먹고 살며, 세균과 조류를 제어하고 생물학적 균형을 유지하는 데 있어 매우 중요하다. 원생동물이 없으면 세균 수가 폭발적으로 증가하며, 질소 순환에 있어 문제를 일으킬 수 있다.

한 생강 재배자는 관개를 통해 많은 질소를 공급했는데, 조직분석에서 질소 과잉을 보이지 않았다. 토양 생물 테스트 결과 세균이 많고 원생동물이 없었다. 이 재배자는 뿌리혹선충을 방제하기 위해 규칙적으로 메틸브로마이드를 사용했다. 이 살선충제 가스는 표적 생물보다 훨씬 많은 생물을 죽인다. 이로 인해 세균의 포식자인 원생동물이 죽고 세균이 폭발적으로 증가했다. 세균은 질소 함량이 많아서 항상 테이블에서 맨처음 먹으며, 시비한 질소로 만찬을 즐긴다. 그 질소는 세균이 죽을 때까지 세균의 몸에 저장된다. 이 식물 질소 도둑으로 인한 비효율성의 해결책은 원생동물을 배양하여 관주하는 것이다. 수 주 안에, 질소 시비 요구가 60%나 감소했다. 원생동물이 도착하자 질소 순환이 회복되었다.

질소, 질소, 질소

질소는 식물이 요구하는 가장 풍부한 미네랄이지만, 작물 요구의 대부분은 비료에서 오지 않는다. 대기와 작물 잔재의 순환이 (질소 고정과 분해 및 식물 단백질의 재순환을 통해) 질소의 대부분을 제공한다. 그러나 모든 생물 중 질소함량이 가장 높은 세균으로부터 유래하는 제3의 질소 흐름이 있다.

세균의 C;N=5:1이며, 이는 그들의 작은 몸의 17%가 순수한 질소로 구성된다는 것을 의미한다. 질소는 그들이 죽을 때까지 그들의 몸에 남아있어서 그 공정을 빨리 추적하고 질소를 재순환하는 데 있어 상당한 이점이 있다. 이 경우에 있어 종결자는 원생동물이다. 비유하자면 수박크기의 원생동물이 매일 완두콩 크기의 세균을 10,000마리 소비한다. 원생동물은 오직 세균에서 발견되는 질소 중 적은 부분만 요구하므로 토양용액에 잉여 질소를 뱉고 식물들은 “당신 아름다워!”라고 노래한다.

질소와 관련하여 과잉 질소의 공유에 그치지 않는다. 원생동물에 의한 세균의 지속적인 소모는 방목이라고 불린다. 연구결과 이 방목은 전정이 과수를 생육을 촉진하는 것처럼 질소고정 세균의 생육을 촉진한다. 질소고정균은 원생동물이 있을 때 번성하므로 대기로부터 무료 질소에 더 많이 접근한다. 이 질소 선물은 암모니아태로 작물에서 바람직한 암모니아:질산태질소 3:1 비율을 맞추게 돕는다. 이 중요한 비율은 식물의 복원력을 증진하고 화학적 개입의 필요를 낮추며, 농사의 즐거움을 늘린다.

세균은 작은 질소 탱크 이상이며, 모든 종류의 미네랄을 함유하며, 원생동물에 의해 순환될 때 그것은 모두 식물에 유효하게 된다. 이 순환은 “미생물 고리”라고 불리며, 오랫동안 토양에서 원생동물의 주요한 이점으로 간주되었다. 식물은 균근균 같은 공생균과 다양한 유리생활 유용균에게 양분이 첨가된 당을 먹이로 제공한다. 이에 대해 토양 생물은 그들의 후원자에게 다양한 보상을 제공한다. 이것은 “네가 나를 보살피면 나도 너를 보살필 것이다”라는 거래다.

식물 뿌리들은 서로 소통하면서 분비물의 성질을 결정한다. 미생물도 지속적으로 서로와 의견을 교환할 뿐만 아니라 식물 뿌리와도 소통한다.

이 복합적인 의사교환과 의사결정으로부터 다양한 영향을 받는다. 예를 들어 이렇게 의견을 교환하는 옥수수는 당 분비량과 조성을 직접 결정한다. 이것은 단순한 상호교환이 아니다.

근권 구조도 이 상호작용에 영향을 받는데, 원생동물이 지극히 중요한 뿌리 발달에 있어 핵심 역할을 한다.            <자료 : NTS>