단위 속의 탄소는 그램 수 뒤에 대문자 C를 붙여 쓴다: g C/m². 이것은 탄소의 그램 수이지 설탕이나 건조 질량의 그램 수가 아니다. 한 해 동안의 플럭스는 g C/(m²·a)로 쓰고, a는 해를 뜻한다. 비율은 NPP에 대한 백분율로 쓴다. NPP는 식물 자신의 호흡을 뺀 뒤의 일차 생산량이다.
NPP에 대한 비율과 광합성 전체 GPP에 대한 비율은 구별해야 한다. 뒤의 것은 앞의 것의 절반이다. 탄소의 그램 수와 CO₂의 그램 수도 구별한다. 탄소 한 그램은 CO₂ 3.67그램이다. 그리고 해마다의 플럭스와 저장량도 구별한다. 균사체의 질량은 한 철 동안 그곳을 지나간 탄소보다 가벼울 수 있다.
해가 가문비나무 위에서 맥박친다. 호박색 설탕 방울이 줄기와 뿌리를 따라 글자 C로 내려간다. 이 글자는 뿌리 끝을 감싼 균투이다. 방울은 그 열린 쪽에서 균사를 따라 흙 속으로 나아간다. 같은 균사를 따라 초록색 질소 알갱이가 나무 쪽으로 올라온다. 오른쪽 눈금에서는 표시가 16.7 %까지 올라가 번쩍인다. 녹화 표시등이 깜박인다.
단위 시트
균학 개정 2026-10균근 %, g C/(m²·a)
SI 유도 단위 · 양: 식물에서 균류로 가는 단위 면적당 탄소 플럭스와 그것이 생산량에서 차지하는 비율
가문비나무는 설탕으로 균류에 값을 치른다
2001년에 스웨덴 임학자들이 소나무 줄기에서 좁은 고리 모양으로 껍질을 벗겼다. 나무는 곧바로 죽지 않았다. 물은 여전히 바늘잎까지 올라갔다. 그러나 바늘잎의 설탕은 더 이상 뿌리에 닿지 못했다. 두 달 뒤, 그 소나무 아래 흙이 내뿜는 이산화탄소는 이웃한 나무 아래보다 거의 절반으로 줄어 있었다.
그 기체의 절반은 뿌리와 거기에 붙은 균류가 내쉰 것이었다. 가문비나무와 소나무의 뿌리 끝은 균투로 덮여 있다. 거기서 균사가 흙 속으로 뻗는다. 균류는 나무에서 설탕을 받고, 그 대가로 훨씬 넓은 부피의 흙에서 모은 질소, 인, 물을 가져온다. 이런 결합을 균근이라고 부른다.
이 결합의 값은 두 가지 수로 잰다. 첫째는 비율로, 나무의 순생산량 가운데 몇 퍼센트가 균류에게 가는가이다. 둘째는 플럭스로, 숲 한 제곱미터에서 균류가 한 해에 몇 그램의 탄소를 받는가이다. 가문비나무 숲에서는 생산량의 육분의 일쯤, 제곱미터당 한 해에 약 90 g C이다.
01 · 정의
광합성 · 호흡 · 균류의 비율숲은 한 해 동안 공기에서 많은 탄소를 고정한다. 이 총광합성을 GPP라고 한다. 나무는 그 절반쯤을 곧바로 자기 호흡에 쓴다. 나머지, 곧 순일차생산 NPP는 목재의 생장, 바늘잎, 뿌리, 그리고 균류에 내는 값으로 쓰인다.
균근 비율은 균류로 가는 탄소 플럭스를 NPP로 나눈 값이며 백분율로 나타낸다. 플럭스 자체는 제곱미터 한 해당 탄소의 그램 수로 나타낸다. 탄소를 다른 원자와 따로 세는 것은 설탕, 목재, 내쉰 기체를 같은 단위로 더할 수 있게 하기 위해서이다.
비율은 일정하지 않다. 흙에 쓸 수 있는 질소가 많으면 나무가 직접 질소를 얻고 균류에는 덜 낸다. 질소가 적으면 비율이 올라간다. 그래서 비료와 질소 침적은 균근을 줄이고, 척박한 북쪽 흙에서는 균근이 가장 후하다.
나무는 균류에 얼마나 내는가
위쪽은 식물과 흙의 단면이다. 호박색 방울은 설탕으로, 잎에서 뿌리로, 다시 균류로 흐른다. 초록 알갱이는 질소로, 균류가 식물에 넘겨준다. 보라색은 균류로, 뿌리 끝의 균투와 흙 속의 균사를 나타낸다. 슬라이더로 빛, 흙의 질소, 수분을 정한다. '환상박피'는 껍질을 고리 모양으로 벗긴다. 설탕은 벤 자리에서 멈춘다. '¹³C 표지'는 표지한 탄소를 한 덩어리 흘려 보내, 그것이 균류에 얼마나 빨리 닿는지 보여 준다. 아래에는 세 가지 보기가 있다. '플럭스'는 탄소가 어디로 갈라지는지, '¹³C 표지'는 표지가 날마다 어디에 있는지, '질소'는 흙의 질소가 늘 때 균류의 비율이 어떻게 떨어지는지 보여 준다.
균사는 뿌리보다 백 배 가늘다
가문비나무의 잔뿌리는 반 밀리미터쯤이다. 균사는 삼 마이크로미터쯤이다. 같은 양의 탄소로 균류는 훨씬 긴 실을 키워 훨씬 큰 부피의 흙을 돌 수 있다. 그래서 질소가 적은 동안에는 나무가 스스로 뿌리를 만드는 것보다 균류에 값을 치르는 편이 이롭다. '×2 질소' 버튼으로 질소를 더해 보라. 나무가 질소를 직접 얻기 시작하므로 균류의 비율이 떨어진다.
02 · 환산
탄소 · CO₂ · 설탕 · 지구 규모탄소 그램에서 CO₂ 톤으로
균류로 가는 플럭스를 아무 단위로나 입력한다. 첫 번째 탭은 그것을 탄소, CO₂, 포도당, 가문비나무 숲 생산량에 대한 비율로 바꾼다. 두 번째는 이 페이지 모델에 따른 여러 숲의 비율과 플럭스를 보여 준다. 세 번째는 제곱미터당 플럭스를 헥타르, 나라, 지구 규모로 바꾼다.
균류를 지나가는 탄소는 많지만 머무는 것은 적다. 균류는 대부분을 며칠에서 몇 주 안에 호흡으로 되돌려 보내고, 일부는 토양 유기물이 된다. 그래서 해마다 90 g C라는 것이 흙에 해마다 90 g C가 쌓인다는 뜻은 아니다.
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04 · 측정 기기
¹³C 챔버 · 질량분석기 · 환상박피 · 미니라이조트론탄소에 표를 달고 그것을 찾는다
¹³C 표지 챔버
어린 나무에 투명한 챔버를 씌우고, 무거운 동위원소 ¹³C가 든 이산화탄소 공기를 몇 시간 동안 넣어 준다. 나무는 그것을 보통 탄소와 똑같이 고정한다. 그다음 같은 간격으로 바늘잎, 뿌리, 균사, 흙이 내뿜는 기체의 시료를 채취한다. 표지가 어디에 언제 나타났는가를 보면, 탄소의 몇 퍼센트가 며칠 만에 균류로 갔는지 알 수 있다.
동위원소비 질량분석기
시료를 태우면 그 속의 탄소가 모두 CO₂가 된다. 분자를 가속해 자석 사이로 통과시킨다. ¹³C가 든 무거운 분자는 조금 덜 휘어 이웃한 검출기로 들어간다. 검출기들의 전류비로부터, 시료에 표준물질보다 무거운 탄소가 몇 배 더 많은지 장치가 계산한다. 이 수를 퍼밀로 δ¹³C라고 쓴다.
환상박피
설탕은 껍질 밑의 얇은 층을 따라 내려가고, 물은 목재 부분을 따라 올라간다. 줄기에서 껍질을 고리 모양으로 벗기면 설탕은 벤 자리에서 멈추고 물은 계속 흐른다. 나무는 아직 살아 있지만 뿌리와 균류는 탄소를 받지 못한다. 토양 호흡이 얼마나 떨어졌는가를 보면, 그 가운데 얼마를 뿌리와 균류가 맡고 있었는지 알 수 있다.
미니라이조트론
투명한 관을 흙에 비스듬히 묻는다. 관 안을 작은 카메라가 오가며 일주일에 한 번 같은 깊이에서 관 벽을 촬영한다. 사진에서 뿌리가 자라고 죽는 모습과 균사가 돋아나는 모습을 볼 수 있다. 사진에 찍힌 균사의 수와 길이로, 균류가 생장에 얼마의 탄소를 들이고 얼마나 빨리 잃는지 어림한다.
05 · 표기 규칙
탄소 · 기간 · 비율의 기준탄소라는 것, 기간, 무엇에 대한 비율인지를 쓴다
플럭스는 탄소의 그램 수로, 그램 뒤에 C를 붙이고 기간을 밝혀 쓴다. 비율은 무엇에 대한 것인지를 함께 쓴다. NPP인지, GPP인지, 표지한 날의 광합성인지이다.
C도 기간도 없으면 무엇의 그램이고 얼마 동안인지 알 수 없다. '탄소 퍼센트'는 어떤 양에 대한 것인지 말해 주지 않는다. 탄소 91 g은 CO₂ 334 g이지 91이 아니다. 동위원소 조성의 차이는 퍼센트가 아니라 퍼밀로 쓰고 기준을 밝힌다. 그리고 GPP에 대한 비율은 같은 것의 NPP에 대한 비율의 대략 절반이다.
06 · 이웃 단위
균학나무가 균류에 내주는 탄소는 균사체가 된다. 헥타르당 그 질량은 이웃 페이지가 계산한다. 균사가 얼마나 빨리 뻗는지는 균사체 생장 페이지가 보여 준다. 물질의 양으로서의 탄소, 곧 몰에 대해서는 SI 기본 단위 페이지가 이야기한다.
07 · 역사 부문
기록 보관소 · '균근'에서 13기가톤까지결합의 값은 어떻게 어림했나
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탄소 한 그램은 설탕 한 그램이 아니다
설탕인 포도당은 탄소, 수소, 산소로 이루어져 있다. 그 가운데 탄소는 180 중 72이다. 그러므로 탄소 한 그램은 포도당 두 그램 반이다. 같은 탄소를 균류가 내쉬면 CO₂ 3.67그램이 된다.
헷갈리지 않도록 생태학에서는 모든 탄소를 하나의 잣대, 곧 탄소 자체의 그램 수로 맞춘다. 바늘잎, 뿌리, 흙의 시료를 주석 캡슐에 싸서 천 도에서 태운다. 탄소는 모두 CO₂가 되고, 장치가 그 양을 센다. 흙의 탄소를 ISO 10694가 정하는 것도 이런 방식이다.
오른쪽은 같은 생각을 저울에 올린 것이다. 왼쪽 접시에는 설탕 2.5그램, 오른쪽 접시에는 그 속에 든 탄소 1그램이 있다. 저울은 평형을 이루지 않지만, 탄소의 그램 수로 세면 셈이 맞는다.
산 한 방울이 즙의 색을 바꾸고, 소금은 불꽃에 색을 입히고, 물은 한 번 두드리면 언다. 그 아래에 Simetrium의 모든 페이지가 분야별, 가나다순으로 있다.
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