호수의 과학(3)

녹조현상이란?

녹조류 아닌 남조류 식물플랑크톤 번성한 것

여름이면 여러 호수에서 물이 녹색으로 변하고, 수면에 녹색의 가루를 뿌린 것 같이 보이기도 하는 현상이 나타나는데 이를 ‘녹조(綠潮)현상’이라 부른다. 흔히 ‘녹조라떼’라는 우스갯소리로 더 잘 알려져 있고, 간혹 녹조(綠藻)현상이라고 잘못 쓰기도 한다. 학술적으로 정확히 표현하자면 녹조현상은 남세균 플랑크톤이 대랑 번성하는 현상이라고 말할 수 있다.
물속에는 작은 미소생물들이 떠서 살고 있는데 이를 부유생물 또는 플랑크톤이라 부른다. 플랑크톤 가운데 광합성을 하는 종류를 식물플랑크톤이라 하고 광합성을 하지 않는 종류를 동물플랑크톤으로 구분한다. 식물플랑크톤은 광합성을 하여 동물플랑크톤의 먹이가 되고, 어류에 에너지를 공급하므로 육상의 식물과 같이 수중생태계의 궁극적인 에너지원이다.

규조류 다음으로 많은 남조류

호수의 식물플랑크톤 가운데에는 분류학적으로 여러 종류들이 출현하는데 규조류, 남조류(藍藻類), 녹조류(綠藻類), 와편모조류 등 우리가 상상하는 것보다 훨씬 더 다양한 생물이 살고 있다. 육상의 식물은 모두 초록색을 띠고 있지만 식물플랑크톤은 광합성 색소의 종류가 다양하여 녹색, 갈색, 붉은색 등 다양한 색을 띤다. 식물이 초록색을 띠는 것은 엽록소라는 색소를 가지고 있기 때문인데 식물플랑크톤의 종류에 따라 가지고 있는 색소가  다르다. 규조류와 와편모조류는 갈색을 띠는 색소도 가지고 있고, 녹조류와 남조류는 녹색을 띠기 때문에 육안으로도 확연히 구별할 수 있다.
식물플랑크톤 중에서 가장 흔히 출현하는 종류가 규조류인데 바다와 담수에 살고 있는 규조류의 종수가 수만 종이 넘으니, 우리가 모르는 물속의 미소생물 세계에서도 매우 치열한 생존경쟁과 활발한 진화과정이 일어나고 있다는 뜻인데, 규조류가 그 가운데 가장 성공적으로 번성한 종류라 할 수 있겠다. 규조류는 유리의 성분과 같은 규소로 단단한 껍질을 만들고 죽은 후에는 호수 바닥에 껍질이 남아 규조토가 된다. 규조류세포는 원통형, 막대형, 뾰족한 창모양 등 다양한 모양을 가지는데 물에서 잘 가라앉지 않게 하고 동물플랑크톤이 잡아먹기에 불편하도록 진화한 결과이다.
호수에서 둘째로 흔히 출현하는 것이 남조류라고 부르는 종류인데 남세균이나 시아노박테리아가 학술적으로는 더 정확한 표현이다. 남조류는 주로 연녹색을 띠며 세포들이 모여 커다란 군체를 형성하기 때문에 육안으로도 작은 알갱이들이 보이는 경우가 있다. 남조류는 세포 내에 기포를 가지는 경우가 많아서 수면에 잘 떠오르고 마치 물감을 풀어 놓은 듯한 스컴을 형성한다. 남조류는 녹색으로 보이지만 세포 속에는 청색 색소가 숨겨져 있어, 세포가 죽어서 터지면 청색이 퍼져 나온다. 그래서 남색을 띤다는 의미로 남조류라 부르게 된 것이다.

▲ 남조류에 의한 녹조가 낀 수면에서 시료로 쓸 물을 담고 있다.

▲ 남조류 세포의 모양. 여러 세포들이 실 모양이나 공 모양의 군체를 이룬다.

▲ 남조류는 기포를 가지고 수면에 떠오른다.

녹조현상은 학술용어 아닌 언론에서 만든 말

남조류가 번성하는 현상을 녹조현상이라고 부르게 된 것은 20여 년 전부터 보도매체에 등장하면서 시작되었다. 식물플랑크톤이 번성하여 물의 색이 변하는 현상을 영어로는 'water bloom(물꽃)'이라 하고, 일본에서는 ‘미즈노하나(水の華)'라 부르는데 남조류가 번성하는 현상에 대해서는 특별히 '아오꼬(靑粉)'라는 용어를 사용하는데 이는 청색 가루라는 뜻이다. 겉보기에는 녹색으로 보이지만 죽거나 건조하면 청색의 색소가 나타나 물가의 돌 표면에 푸른색 가루가 말라붙어 있는 형태를 보이기 때문에 지어진 아주 정확한 관찰력을 보여 주는 용어이다.  우리나라 학계는 이를 번역해 '물꽃현상' 또는 '수화현상'이라 불렀다. 그런데 붉은색 플랑크톤이 증식해 바닷물이 붉게 물드는 '적조(赤潮)현상'과 대비하여 '녹조현상'이라는 용어가 어디선가 만들어져 일반에게 쉽게 이해되는 용어로 널리 호응을 받게 된 것이다.
간혹 ‘녹조(綠藻)현상’이라고 잘못 쓰는 경우가 있는데, 물의 흐름을 뜻하는 조류(潮流)와 물속에 사는 광합성생물을 뜻하는 조류(藻類)를 혼동하는 데에서 비롯된다. 녹조류(綠藻類)라는 플랑크톤과 남조류는 둘 다 녹색을 띠지만 전혀 다른 종류이다. 녹조류는 남조류보다 좀 더 짙은 녹색을 띠며 독소가 없어 클로렐라와 같이 사람이 먹기도 한다. 반면 남조류는 호수에서는 녹조류보다 연녹색을 띠다가 건조되면 청색을 띠며, 수면에 떠올라 고밀도의 '스컴(scum·떠 있는 찌꺼기)'을 형성하므로 육안으로도 구분되며, 남조류는 녹조류와는 달리 독소를 생성하기도 하고 악취를 내는 유해한 조류이므로 반드시 구분할 필요가 있다.

녹조 낀 물에서 낚은 물고기는 반드시 내장 제거

녹조현상은 수질이나 수중동물과 밀접한 관련이 있기 때문에 많은 환경관련자들의 관심 대상이다. 남조류는 흙냄새, 곰팡이 냄새 등의 불쾌한 냄새를 생성하는데 수돗물에서 냄새가 나지 않게 하려면 정수장에서 숯가루를 많이 사용해야 하므로 정수비용이 많이 든다. 남조류는 독소를 생성하기도 하는데 동물의 간에 손상을 주며, 간암 발생률을 높이는 물질로서 자신을 보호하는 기작이라고 볼 수 있다. 남조류 독소는 다행히 정수과정에서 제거되는 물질이므로 정수과정을 잘 거친 수돗물에서는 피해가 없지만, 어류, 새우, 조개 등의 수중동물의 내장에 축적되어 어류나 야생동물의 간에 손상을 주고, 서서히 수중생태계의 건강성을 악화시킨다. 어류 체내에서는 주로 간과 내장에 분포하므로 녹조현상이 발생한 호수에서 잡은 어류를 먹을 때는 내장을 잘 제거해야 한다. 끓여 먹으면 되겠지라고 생각하는 사람도 있지만 남조류 독소는 열에 강한 물질이어서 매운탕을 끓여도 분해되지 않는다.
녹조현상이 발생하면 물이 혼탁해지고 심층의 산소가 고갈되는 생태학적 피해도 나타난다. 플랑크톤이 침강하여 바닥에서 분해되는 과정에서 산소를 소비하기 때문에 산소부족현상이 종종 나타나므로, 남조류가 번성하면 내성이 강한 붕어는 상대적으로 증가하고 계류어 등의 민감한 어류는 감소하여 붕어낚시인은 잡어의 성화가 없어졌다고 좋아할지 모르겠지만 수중 동물의 종수와 다양성은 크게 감소한 것이다.
남조류는 높은 수온을 좋아하기 때문에 주로 여름에 나타나고, 비료, 퇴비, 분뇨, 하수 등이 유입하여 부영양화된 호수에서 번성하며, 남조류의 번성은 호수가 부영양화되었다는 증거지표라고 보면 된다. 하천에서는 곧 떠내려가기 때문에 살 수 없다. 우리나라 호수의 대략 반 정도는 부영양호라고 볼 수 있으며, 녹조현상은 호수생태계를 악화시키는 가장 주된 요인이다. 육상에서는 식물이 무성하게 자라면 생태계가 건강한 것으로 평가하지만 수중에서는 식물플랑크톤이 과다 번성하면 산소 고갈, 독성녹조현상 발생 등의 피해가 나타나므로, 육지에 뿌리는 비료가 아이러니하게 호수에서는 오히려 독이 된다.