침묵의 봄 — 살충제 한 방울이 어떻게 먹이사슬을 타고 농축되는가
통합과학2 · 생태계 · 환경공학
책 소개
해양생물학자 레이첼 카슨이 1962년에 펴낸 책으로, 살충제가 자연에 남긴 피해를 처음으로 폭넓게 고발한 저작입니다. 저자는 DDT 같은 살충제가 해충만 죽이고 끝나는 것이 아니라, 토양과 물에 남아 먹이사슬을 따라 이동하면서 새와 물고기, 결국 사람에게까지 영향을 미친다는 점을 여러 자료로 보여 줍니다. 책 제목은 살충제 때문에 새들이 사라져 봄이 와도 새소리가 들리지 않는 마을을 가리킵니다. 환경공학을 오염을 다루는 학문으로 처음 접하는 학생이, '한 곳에 뿌린 화학물질이 어떻게 생태계 전체로 퍼지는가'라는 의문으로 탐구를 시작하기 좋은 책입니다.
책은 살충제가 뿌려진 자리에서 멀리 떨어진 생물에게까지 피해가 번지는 과정을 사례로 설명합니다. 저자에 따르면 DDT는 잘 분해되지 않고 생물의 몸속 지방에 쌓이는 성질이 있어, 먹이를 먹는 단계가 올라갈수록 몸속 농도가 점점 높아집니다.
그래서 살충제에 직접 닿지 않은 맹금류가 오염된 먹이를 오래 먹으면, 알껍데기가 얇아져 알이 깨지고 새끼가 부화하지 못하는 일이 벌어졌습니다. 카슨은 이런 피해가 한 종에서 끝나지 않고 그 생물과 연결된 다른 생물에게까지 이어진다는 점을, 과학 자료를 일반 독자가 읽을 수 있는 글로 풀어 전합니다.
생태계는 생물 요소와 비생물 요소로 이루어집니다. 생물 요소는 스스로 양분을 만드는 생산자(식물), 다른 생물을 먹는 소비자(동물), 죽은 생물을 분해하는 분해자(세균·곰팡이)로 나뉘고, 비생물 요소는 빛, 물, 온도, 토양 같은 환경을 가리킵니다.
생산자가 만든 양분은 소비자가 먹고, 그 소비자를 다시 더 상위의 소비자가 먹는 관계가 사슬처럼 이어지는데, 이 관계를 먹이사슬이라고 합니다. 이때 에너지는 한 방향으로만 흐르면서 단계가 올라갈 때마다 대부분 사라지고 약 10%만 다음 단계로 전달되며, 이를 10% 법칙이라고 합니다. 반면 탄소나 질소 같은 물질은 한쪽으로 사라지지 않고 생물과 환경 사이를 돌고 도는데, 이를 물질 순환이라고 합니다.
한 밭에 뿌린 살충제가 어떻게 그 밭에 살지도 않는 맹금류까지 위협할까요? 통합과학에서 배우는 먹이사슬과 물질 순환으로 그 경로를 설명할 수 있습니다.
살충제가 토양과 물에 들어가면 그곳의 작은 생물이 먼저 흡수하고, 그 생물을 먹은 동물의 몸으로 옮겨 가며, 그 동물을 다시 잡아먹는 상위 포식자에게로 단계마다 전해집니다. 물질은 사라지지 않고 생태계 안을 이동하므로, 잘 분해되지 않는 살충제는 먹이를 먹는 단계가 올라갈수록 상위 포식자의 몸에 점점 더 쌓입니다. 이렇게 분해되지 않는 물질이 먹이사슬을 따라 상위 단계로 갈수록 농도가 높아지는 현상을 생물농축이라고 하며, 이는 교과의 먹이사슬과 물질 순환 개념을 실제 오염에 적용한 사례입니다. 그래서 살충제에 직접 닿은 적 없는 독수리나 물수리가 가장 높은 농도에 시달려 알껍데기가 얇아지는 피해를 입었고, 환경공학에서 화학물질을 평가할 때 그 물질이 자연에서 잘 분해되는지, 생물 몸에 쌓이는지를 함께 따지는 까닭이 여기에 있습니다.
생물농축은 분해되기 어려운 물질이 먹이사슬을 따라 위로 갈수록 생물 몸속 농도가 높아지는 현상입니다. 핵심은 두 가지 성질이 겹칠 때 일어난다는 점입니다.
첫째, DDT 같은 물질은 화학적으로 안정해 자연에서 쉽게 분해되지 않아 오래 남습니다. 둘째, 이런 물질은 물보다 지방에 잘 녹아 생물의 지방 조직에 들어가면 몸 밖으로 잘 빠져나가지 않고 축적됩니다. 먹이사슬에서 상위 포식자는 하위 생물을 여러 마리 먹어야 살아가므로, 먹이마다 조금씩 들어 있던 물질이 포식자 한 마리의 몸에 합쳐져 농도가 단계마다 크게 뛰어오릅니다.
그 결과 사슬 맨 위의 맹금류 몸에서 가장 높은 농도가 나타나고, 칼슘 대사가 방해받아 알껍데기가 얇아지는 식으로 번식까지 무너집니다. 환경공학에서는 이런 위험을 미리 가려내기 위해 새로운 화학물질이 자연에서 얼마나 오래 남는지(잔류성)와 생물 몸에 얼마나 쌓이는지(생물축적성)를 평가 기준으로 삼습니다. 이 책을 출발점 삼아, 잔류성이 큰 오염물질 한 가지를 골라 그 물질이 먹이사슬의 어느 단계에서 어떻게 농축되는지를 생태계의 물질 이동이라는 관점에서 탐구할 수 있습니다.