정원의 숨겨진 절반의 힘

뿌리의 진화는 지구의 생명을 변화시켰고, 뿌리를 이해하면 더 탄력 있는 식물을 키울 수 있습니다.

4억 년 전, 아주 얇은 흙 한 조각에서 작은 식물이 혁명적인 일을 했습니다. 그것은 가지 중 하나를 아래로 자라게 했습니다 .

그 모험적인 가지와 그 뒤를 이은 가지가 세계 최초의 뿌리가 되었으며, 지구상의 삶을 영원히 변화시켰습니다 . 이전에는 식물이 뿌리에 가장 가까이 있어야 하는 것은 얕고 털이 많은 주자 였습니다. 그러나 뿌리가 진화함에 따라 그들의 기술은 그 이상으로 확장되었습니다. 식물은 완전히 새로운 초능력을 얻었고, 지하에서 물과 영양분 을 찾아 그 자원 을 사용하여 나무 크기까지 쏘고 , 지하 동맹 을 형성하고, 형태 가 없는 늪지를 구불구불한 개울과 강 으로 만들고 , 토양을 재작업 하고 심지어 변화시키기까지 합니다. 분위기 .

이러한 활동은 숲과 공원, 채소밭, 화분에서 여전히 우리의 코 아래에서 이루어지고 있습니다. 그러나 과학자와 정원사는 잠재력을 완전히 발견하고 더 탄력 있는 식물을 키우는 데 사용하기 시작했습니다.

에든버러 대학의 고생물학자이자 뿌리 진화 전문가인 Sandy Hetherington은 "뿌리는 잡초를 제거하지 않는 한 많은 경우에 대해 잘 모르는 식물의 숨겨진 반쪽입니다."라고 말합니다. . 그러나 "식물을 보다 근본적으로 이해함으로써 많은 것을 배울 수 있습니다. 그리고 진화 과정에서 볼 수 있는 많은 것들은 사람들이 정원에서 실제로 경험할 수 있는 것들입니다."

 

시간에 얼어붙은

Hetherington과 그의 동료들은 스코틀랜드 Aberdeenshire의 Rhynie 마을 근처에서 매우 잘 보존된 4억 7백만 년 된 화석 퇴적물인 Rhynie chert에 대한 연구 덕분에 뿌리에 대한 몇 가지 획기적인 발견을 했습니다.

식물이 뿌리를 자라게 하는 방법을 알아내자, 첫 번째 숲이 비교적 빨리 자라났습니다. (Credit: Alamy)

처트(chert) 또는 암석은 중대한 변화의 정점에 있는 생태계의 일부를 포착하여 "이 풍경이 어떠했을지 시간이 정지된 관점"을 제공한다고 Hetherington은 말합니다. 화석화된 생태계에는 완전히 진화된 뿌리가 없습니다. 그러나 처트에 있는 한 식물인 Asteroxylon mackiei 에는 가지와 뿌리 사이에 있는 일종의 작업 중인 뿌리가 있습니다. 아래쪽으로 자라지만 현대 뿌리 의 끝을 보호하는 뿌리 덮개가 아직 없습니다.이 초기 뿌리가 진화하고 자라면서 주변의 다소 척박하고 척박한 세계를 정복하기 시작합니다. "기본적으로 모든 생명체가 있는 지구 표면의 얇은 베니어판인 임계 영역이라는 개념이 있습니다."라고 Hetherington은 말합니다. "뿌리가 거기에 있고, 그것들은 그것을 엔지니어링하고 절대적으로 변형시키고 있습니다."

그 후 수백만 년 동안 더욱 강력한 뿌리가 지표면을 반죽하여 암석을 부수고 깊어진 토양을 함께 고정합니다. 임계 영역은 불과 몇 밀리미터에서 몇 미터로 자라며 미생물로 가득 차기 시작합니다. Hetherington은 현대 정원 식물의 양치류 같은 조상보다 우뚝 솟은 고대 식물군인 거대한 석송의 새로운 풍경을 묘사합니다.

그리고 이 모든 것은 진화론적 관점에서 눈 깜짝할 사이에 일어났습니다. 약 4억 700만 년 전 라이니 처트 시대부터 "아마 2000만 년 정도 앞으로, 3억 8000만 년, 3억 9000만 년 전으로, 갑자기 숲과 나무가 생겼다. 그래서 화석 기록이 보인다. 이것은 정말로 식물 형태의 폭발의 시기였음을 나타내기 위해"라고 Hetherington은 말합니다.  

사실, 뿌리는 식물이 적어도 두 번 완전히 분리된 경우에 뿌리를 생각해 낸 아주 좋은 전략이라고 Hetherington과 그의 동료의 연구에 따르면 나타났습니다. Lycophytes - Rhynie chert에 A. mackiei 를 포함하는 그룹과 건조되어도 살아남을 수 있는 현대의 부활 식물 - 점차적으로 뿌리가 발달했습니다. 대부분의 정원 식물을 포함하는 그룹인 종자 식물도 나중에 이를 개발했습니다.

오늘날에도 그 먼 과거에 개발된 전략과 미생물 동맹이 여전히 우리 세계를 형성하고 있으며 정원사는 더 생산적이고 영양가 있고 탄력적인 식물을 키우기 위해 이를 사용하고 있습니다.

콩과 식물은 뿌리 결절에 서식하는 박테리아 군체에서 질소를 얻을 수 있습니다(제공: Alamy)

가능성이 없는 친구

런던 큐 왕립 식물원(Royal Botanic Gardens)의 숨겨진 구석에서 수석 주방 정원사 Hélèna Dove가 프랑스 콩 식물이 든 작은 플라스틱 냄비를 뒤집고 흰색 뿌리가 얽힌 것을 드러냅니다. 그 사이에 작은 회색빛이 도는 분홍빛 공이 점으로 되어 있습니다. 곤충 알이나 비료 구슬로 쉽게 오인할 수 있습니다. 그러나 그들은 실제로 아주 오래된 우정의 일부로 형성된 친절한 박테리아의 집입니다.

콩, 완두콩, 땅콩, 병아리콩, 클로버 등의 콩류 는 공기 중의 질소를 고정하고 암모니아로 전환할 수 있는 박테리아 와 공생 관계를 형성합니다 . 그것의 잎과 씨앗. 전통적으로 과자와 시럽에 사용되는 뿌리인 감초 도 콩과 식물이며 동일한 질소 고정력을 가지고 있습니다.

그 대가로 식물은 신비한 작은 공인 뿌리 결절에 박테리아를 수용하고 설탕과 산소를 ​​제공합니다. (결절은 우리 혈액에서 산소를 운반하는 헤모글로빈과 유사하게 레그헤모글로빈 이라고 하는 산소와 결합하는 분자가 적색이기 때문에 결절이 분홍색을 띠게 됩니다.)

그 상호 유익한 관계는 약 6천만 년의 역사 를 가지고 있습니다. Hetherington에 따르면, 클로버를 직접 보고 싶다면 제초할 때 클로버 뿌리에 있는 혹을 찾아볼 것을 권장합니다.  

Dove는 이 우정이 세계 영양에 중요한 역할을 한다고 지적합니다. "그들은 세상을 먹여 살리는 데 정말 중요한 작물입니다." 그녀는 조심스럽게 식물을 화분에 집어넣으며 말했습니다. "완두콩, 콩, 병아리콩은 이러한 관계가 있기 때문에 더 많은 단백질을 섭취하므로 식물성 식단을 섭취하면 정말 좋습니다. 그래서 그 관계가 정말 중요합니다." 그것은 또한 콩과 식물 이 질소 비료를 필요로 하지 않는다는 것을 의미 합니다.

식물 종의 85% 이상에 의해 형성되는 식물 과 균류 사이 의 길고 상호 유익한 관계인 균근 공생 (mycorrhizal symbiosis )과 같은 다른 관계는 훨씬 더 오래 되었습니다 . 뿌리와 마찬가지로 균류도 이제 비로소 완전히 이해되고 인정받기 시작했습니다.

"곰팡이는 [대부분] 땅 아래에 살기 때문에 일반적으로 보이지 않고 우리는 그들에 대해 아는 것이 거의 없습니다."라고 Kew and Wakehurst 왕립 식물원의 균학자인 Laura Suz는 말합니다. 다양한 생태계. "토양은 수년 동안 커다란 블랙박스였습니다."

이끼와 같은 석송이 오늘날에도 여전히 살아 있습니다. (Credit: Alamy)

식물 은 수백 종의 곰팡이 와 연결고리 를 형성할 수 있다고 알프스 에서 Suz 와 그녀 의 동료 가 수행한 연구 에 따르면 . "이 균류는 뿌리에 비해 가늘고 길기 때문에 뿌리에서 더 멀리 갈 수 있고 융합할 수 있으며 매우 작은 구멍에 들어갈 수 있고 식물이 접근할 수 없는 영양분에 도달할 수 있습니다. 더 먼 곳에서 물을 모을 수 있으므로 회복력을 돕습니다." 이것은 알프스의 높은 산과 같이 가혹하고 영양이 부족한 환경에서 특히 중요합니다. "또한 뿌리의 아주 미세한 부분을 덮기 때문에 해충에 대한 물리적 장벽 역할을 합니다. 그래서 정말 도움이 됩니다." 그 대가로 식물은 광합성을 통해 당을 제공합니다.

전혀 다른 서식지의 식물들이 모여 있는 평범한 정원에서도 균류와 함께 공동체를 형성하고, 또한 뿌리에 연결된 균류를 통해 서로 간에 군집을 형성합니다. 넓은 콩 식물은 전쟁을 위해 균근 네트워크를 사용하여 서로 진딧물 공격을 경고 하므로 아직 영향을 받지 않은 식물이 방어를 준비할 수 있습니다. 식물 은 경쟁자의 땅을 독살시키기 위해 그러한 거미줄을 사용하기도 합니다 . Suz는 핵심 요소가 반드시 식물이 함께 진화했는지 여부가 아니라 동일한 유형의 균류 와 연결 되어 영양소에 접근하기 위해 동일한 네트워크 를 활용할 수 있는지 여부라고 말합니다. 장미와 풀과 같은 다른 식물도 이런 식으로 연결할 수 있다고 그녀는 말합니다.

그렇다면 뿌리와 균류로 움직이는 정원을 가꾸는 비결은 무엇일까요? 한 가지 해결책은 놀라울 정도로 탄력 있고 뿌리 친화적인 정원 가꾸기 방법을 발명한 전통 공동체로 시간을 거슬러 올라가는 것입니다. 수백만 년이 아니라 불과 몇 세기입니다.

 

탄력있는 식물

세계에서 가장 견고하고 오래 지속되는 정원 중 일부는 나무, 관목 및 그늘에 강한 지상 식물의 구성을 모방하여 숲에서 뿌리 건강에 대한 교훈을 얻습니다. 그녀의 채소밭과 그 너머에 있는 거대한 식물원을 가리키며 Hélèna Dove는 다음과 같이 설명합니다. "만약 우리 모두가 사라지고 거기에서 아무 것도 먹이지 않는다면 뿌리가 더 아래에 있는 큰 다년생 식물이 음식을 찾을 수 있을 것입니다."

그들은 종종 숨겨져 있지만 뿌리는 처음 진화한 이후로 지구의 표면을 근본적으로 변화시켰습니다(제공: Alamy)

수천 년 전으로 거슬러 올라가는 소위 숲 정원의 잔재가 고대 마야 도시에서 발견되었으며, 그곳에서는 정원사가 커스터드 사과 와 코훈 야자 에서 추출한 압착유를 먹으며 잔치를 벌였습니다 . 버려진 지 수백 년이 지난 후에도 Maya 숲 정원은 여전히 ​​살아 숨 쉬며 주변 숲과 다른 다양한 재배 식물이 싹을 틔웠습니다. 다른 사람들은 오늘날에도 여전히 Maya 산림 정원사 들에 의해 양육되고 있습니다 . ( 일부 정원이 오랜 기간 방치된 경우에도 수세기 동안 어떻게 살아남았는지 자세히 읽어보십시오 .)

캐나다에서는 원주민 공동체가 심은 산림 정원이 관리인보다 150년 이상 더 오래 지속되는 것으로 나타났습니다. 침식하는 침엽수림으로 둘러싸여 있음에도 불구하고, 사이트에는 여전히 헤이즐넛, 크랩애플, 엘더베리 및 크랜베리와 같은 토착 정원의 전형적인 나무와 관목이 있습니다.

삼림 정원이 탄력을 받는 한 가지 주요 이유는 매년 뽑아서 다시 심는 것이 아니라 지하 깊은 곳에서 물과 영양분을 섭취할 수 있는 살아있는 뿌리 의 큰 네트워크에 의해 유지 되기 때문입니다. 이것은 물을 수있는 정원사의 자비에 덜 의존합니다. 그것은 또한 복잡한 토양 구조가 방해받지 않는다는 것을 의미합니다.

최근 몇 년 동안 산림 정원은 현대 가정 정원사들 사이 에서 인기를 얻고 있습니다. 온화한 기후에서는 최대 7개의 층을 포함할 수 있습니다 . 맨 위에는 밤나무, 배 또는 사과 나무가 있고 맨 아래에는 감초와 같은 식용 뿌리가 있습니다. 그 사이에 블랙커런트 또는 구스베리 관목, 땅을 덮고 있는 딸기, 세이지, 레몬 밤 또는 야생 마늘 , 등반하는 포도 또는 한련은 뿌리를 통해 다양한 깊이에서 영양분에 도달합니다. 혼농임업이라고 하는 유사한 접근 방식 은 농작물 사이 또는 목초지에 나무를 심음으로써 농업에서 점점 더 많이 사용되고 있습니다 .

모든 유형의 정원에 적용할 수 있는 또 다른 뿌리 친화적이고 토양 보호적인 원예 기술은 Dove가 Kew의 주방 정원에서 따르는 소위 "노 파기" 접근 방식 입니다. 그것은 땅을 파지 않고 표면에 뿌리 덮개나 퇴비 층을 펼치는 것을 포함합니다.

첫 번째 뿌리는 가장 얇은 토양층만 가지고 있었을 것입니다. (Credit: Alamy)

Dove는 "모든 것을 끌어내리기 위해 완전히 적응한 유기체가 많이 있습니다. "벌레는 이 아름다운 웜홀을 만드는 데 절대적으로 오랜 시간을 보내므로 토양에 많은 산소가 있고, 통과하면 모든 것을 부숴 버립니다. 그리고 다양한 종류의 벌레가 있다는 것을 기억하십시오. 맨 위에 사람이 있습니다. , 중간에 사람이 있고 아래에 사람이 있습니다. 그들은 모두 조직적입니다! 우리가 토양에 더 많이 할 수록 우리는 그들의 시스템을 더 많이 망가뜨리고 있습니다."

냄비의 진화

아마도 놀랍게도 모든 뿌리가 자유롭게 돌아다니는 것을 좋아하는 것은 아닙니다. Dove는 토양이 거의 없는 암석이 많은 풍경에 적응하도록 진화한 식물이 화분과 같이 이 서식지를 모방한 제한된 환경에서 실제로 잘 한다고 말합니다. 주변에 흙이 너무 많으면 수분을 모두 흡수하지 못하고 흙이 물에 잠기고 뿌리가 썩습니다.

비둘기는 나에게 한 줄로 화분에 심은 나무와 번성하는 녹색 포도나무와 꽃이 만발한 석류 나무를 포함한 등반 식물을 보여줍니다. 그녀는 둘 다 자신이 진화한 암석 서식지에 뿌리가 제한되는 것을 기쁘게 생각한다고 말합니다. 화분에 심은 식물의 뿌리가 빙글빙글 돌기 시작하거나 표면 위로 작은 뿌리가 나올 때만 이동을 권장합니다. 더 큰 화분에 옮기거나 뿌리를 가지치기합니다. 가지 치기는 상위 성장을 제한하고 식물이 화분과 사용 가능한 토양에 적합한 크기를 유지하는 데 도움이됩니다. 이러한 뿌리 제한 식물은 여전히 ​​큰 과일을 생산할 수 있습니다. Dove는 Kew의 부엌 정원과 이웃한 분재 수집품이 한때 우호적인 석류 재배 대회를 개최한 방법을 설명합니다. 가장 큰 석류를 키운 것은 뿌리가 심하게 잘린 훨씬 작은 분재 나무였습니다.

완벽한 서식지를 제공하는 열쇠는 식물의 진화 역사를 조사하는 것인데, Dove가 지적한 것처럼 지금 우리가 식물을 보는 방식과 매우 다를 수 있습니다. 예를 들어, 지금은 서늘한 기후에서 널리 재배되고 있지만 당근은 아프가니스탄, 이란, 파키스탄에서 유래한 것으로 생각됩니다 . 특정 야생 당근의 내열성 특성 중 일부 는 변화하는 기후에 맞는 품종을 개발하는 데 도움이 될 수도 있습니다 .

넓은 콩 식물은 잠재적 위협에 대해 서로에게 알리기 위해 루트 시스템 사이의 곰팡이 네트워크를 사용합니다(제공: Alamy)

Dove는 "당근은 냄비에 정말 잘 어울 립니다. 다육질의 중앙 부분보다 훨씬 길고 가는 실로 가늘어지는 전체 길이의 뿌리에 공간을 제공하는 한"이라고 말합니다 . 바닥에는 뿌리를 보호하고 토양을 탐색하는 데 도움이 되는 장치인 루트 캡이 있습니다.. 이것은 암석 지대의 깊은 수역에 도달하는 데 유리할 수 있지만 정원사에게는 좌절의 원인이 될 수 있습니다. 예를 들어 묘목을 이식하거나 뿌리가 돌에 부딪치면 당근이 갈라지거나 기형이 됩니다. 해결책은 파리 시장이나 낭트와 같은 뭉툭한 품종을 선택하고 최종 당근보다 약 5-10cm(2-4인치) 긴 화분을 선택하고 씨앗을 화분에 직접 파종하는 것이라고 Dove는 말합니다. "사실 화분에서 많이 키웁니다."

뿌리 제한은 미래에 훨씬 더 중요한 역할을 할 수 있습니다. 과학자들은 우주 공간에서 음식을 재배하기 위한 옵션으로 달콤한 피망 식물의 뿌리 제한을 실험했습니다 . 아이디어는 육즙이 많고 비타민 C가 풍부한 고추를 생산하면서 우주 비행을 위해 식물을 작고 가볍게 유지하는 것이었으며 효과가 있는 것처럼 보였습니다. 제한된 뿌리로 인해 캐노피가 적고 식물이 짧아졌습니다. 비좁은 우주 정거장에서 좋은 일입니다. 반면 과일 생산에는 큰 영향을 미치지 않았습니다. (참고로 우주비행사들은 지난해 처음으로 국제우주정거장에서 고추 재배 에 성공했다.)

Hetherington은 뿌리의 오랜 역사를 자신의 일상 생활에 짜넣었습니다. 그의 공유오피스와 정원은 양치류, 석송, 약 2억년의 역사를 지닌 은행나무 등 흥미로운 진화 역사를 지닌 식물로 가득하다.

그리고 그는 테라스를 정리할 때 다양한 뿌리를 연구하고 물을 찾아 민들레의 깊은 수돗물을 감상하거나 표면에 더 가까운 먹이를 찾는 헝클어진 얕은 풀의 뿌리를 감상하는 것을 즐깁니다. 당신이 제초할 때의 약간의 감사."