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News/기후변화-환경

식물의 배신, 지구온난화 가속화의 원인?

by R.E.F 16기 김창준 2020. 10. 28.

식물의 배신, 지구온난화 가속의 원인?

 16기 김창준

 

 지구온난화의 영향으로 작물 재배 북방한계선이 점차 북상하여 제주도에선 바나나, 파파야 같은 열대 과일을 재배하는 농가가 늘어나고 있다. 이런 북방한계선의 북상은 이제 북극의 기후변화에도 영향을 주고 생태계에 변화를 일으키고 있다.

 북극의 기온이 점차 높아지면서 식물이 번성할 수 있는 환경으로 점차 변하고 있다. 북극의 여름 기온이 점차 높아지면서 눈이 더 일찍 녹고 있고 봄은 더 빨리 찾아와 식물의 잎은 매년 더 빨리 자라고 있다. 북극해 연안의 동토 지대인 북극 툰드라의 식물들은 점차 새로운 땅으로 퍼져나가고 있으며 원래 식물이 자라던 곳에서는 식물들이 더 크고 두텁게 성장하고 있는 것으로 알려졌다.

 하지만 이런 변화는 우리가 흔히 알던 식물이 이산화탄소와 산소의 순환으로 온실가스 감소에 도움이 된다는 사실과는 달리 오히려 지구온난화를 가속화하고 있다. 식물들이 기후변화에 적응해가면서 어떤 문제점들이 발생하고, 어떻게 지구온난화를 가속하는지 소개하고자 한다.

[자료1.  캐나다 북극 지방 허쉘 섬 툰드라 지대가 녹지화된 모습]

출처 : 제프리 커비

[북극지방 식물의 높이가 커지고 있다?]

 북극에는 얼음과 눈으로 덮여 식물이 자랄 수 없다고 생각하지만, 사실 수백 종의 키 작은 관목과 풀, 그리고 내한성 식물들이 자라고 있는 곳이다. 이 식물들은 탄소 순환과 에너지 균형에 핵심적인 역할을 하는 것으로 알려져 있다.

 지난 30년간 냉대의 침엽수림대와 극지방 빙설 지대 사이 툰드라 지대 식물들이 기상 변화의 영향으로 키가 커졌다는 사실이 북극 전문 연구팀을 통해 알려졌다. 또한, 북극의 남쪽 지역에서는 키가 큰 식물 종들이 툰드라 지대를 가로질러 퍼지고 있다는 사실도 발견됐다.

 영국 자연환경연구위원회 (NERC)에서 지원한 북극 식물 다양성 연구는 130명의 과학자들이 참여했고, 북극과 툰드라 지역에서 6만 개의 샘플을 채취하고 분석했다. 그 결과 ‘북극과 툰드라 고산지역의 급속한 기후 온난화는 식물계의 구조와 식물상에 변화를 초래하고 있으며, 이는 광대하고 민감한 생태계의 기능에 중요한 영향을 미친다.’라는 결론을 도출했다.

[자료2.  연구에 참여한 과학자들이 캐나다 엘스미어 섬에서 식물들의 크기를 재고 있다.]

출처 : ANNE D. BJORKMAN

 키 작은 식물들은 더 많은 눈을 가두어 놓을 수 있고, 그 눈은 밑에 있는 땅의 단열재 역할을 하므로 겨울에 빨리 얼어붙지 않도록 하는데, 키 큰 식물들이 늘어나면 얼어붙은 탄소 저장고의 해동을 가속해 온실가스 배출량이 늘어나게 된다.

 전 세계 토양 탄소의 30~50%는 북반구 영구동토층에 있다. 즉 키가 큰 식물들이 북반구에 늘어나면, 땅까지 도달하는 햇빛이 줄어들고 땅을 덮고 있던 눈도 덜 녹게 된다. 단열재 역할을 하는 눈이 남아있으면, 땅도 잘 얼지 않게 되고 얼지 않는 북극 땅은 온실가스를 내뿜게 된다.

[식물의 숨구멍이 쏘아 올린 공]

 식물의 기공(숨구멍)은 광합성에 쓸 이산화탄소를 들이마시고 산소를 내뱉는 통로이다. 산소가 나갈 때 식물 몸속 수분도 기공을 통해 나가게 된다. 이 과정을 통해 더운 날 마당에 물을 뿌리는 것과 같이 지면 온도를 낮추는 역할을 한다. 그런데, 이산화탄소가 증가하면서 식물이 숨을 쉴 때 내뿜는 수분량이 감소해 북극의 온도가 올라간다는 흥미로운 연구 결과가 나왔다.

 포항공대(포스텍)는 환경공학과 국종성 교수와 박사과정 박소원 씨, 스위스 취리히대학교 김진수 박사 공동연구팀은 이산화탄소가 증가하면 고위도 지역 식물의 기공이 닫히고 증산량이 줄어들어 북극 온난화를 가속하는 것을 확인했다.

[자료3. 고위도(캐바나, 시베리아, 북극해, 만주)의 높은 기옥 상승폭]

출처 : POSTECH

 대기 중에 이산화탄소가 많아지면 식물은 기공을 조금만 열어도 충분한 이산화탄소를 흡수할 수 있다. 대신 기공을 적게 열면 내보내는 수증기의 양이 줄어드는데, 이런 식물 증산작용이 감소하면 육지 온도가 더 쉽게 오르게 된다. 증산작용 감소는 북반부 육지지역의 폭염 증가의 원인 중 하나로 꼽힌다.

 이런 식생의 반응은 지표면과 대기의 에너지 교환을 조절함으로써 전 지구적 기후변화를 초래하는 데 이를 ‘생리학적 강제력’이라 한다. 하지만 지금까지 생리학적 강제력이 북극 기후 시스템에 미치는 영향을 확인한 연구는 없었다.

 공동연구팀은 지구 시스템 모형 모의실험 결과를 분석하여 이산화탄소가 늘면 육지 식생의 기공 닫힘 현상이 육지의 온난화를 일으키고, 이어 대기 순환 및 지구시스템 과정의 양(Positive)의 피드백 작용을 통해서 육지와 멀리 떨어진 북극에서의 온난화를 가속시킨다는 것을 확인했다. 또한, 이산화탄소 증가에 따른 기공 닫힘 효과가 북극 온난화에 미치는 영향을 정량적으로 평가한 결과, 대기 중 이산화탄소 증가로 인한 온실효과의 약 10% 정도가 생리학적 강제력에 의해 이루어진다고 밝혔다.

[자료4. 지구온난화 악순환의 고리]

 출처 : 엠빅뉴스

 북극 온난화를 다양한 관점에서 연구해온 국종성 교수는 “미래 기후 전망에서 이산화탄소 증가에 따른 기공 닫힘 효과가 충분히 고려되지 않고 있다”라며, “이는 북극 온난화가 현재 제시된 예측보다 훨씬 빠르게 진행될 수 있음을 의미한다.”라고 지적했다. 또, “이산화탄소의 증가는 기존의 알려진 온실효과뿐만 아니라, 식물의 생리작용을 바꿔서 지구 온난화를 가속시키고 있다”라고 경고했다. 한편, 이 연구는 과학 분야 권위 있는 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 실리기도 했다.

[극지방의 기후변화, 전문가들의 경고]

 얼마 전 극지연구소에서 올린 ‘남극의 무더위’라는 이름의 영상에서는 남극에 위치한 세종과학기지 주변의 눈이 모두 녹은 모습이 확인됐다. 1~3월은 남극에서는 여름에 해당한다. 지난 30년간 1~3월 월평균 기온은 영상 1~2도였지만, 올해 1~3월 월평균 기온은 영상 1~3도였다. 1도가 굉장히 작은 숫자이긴 하지만, 남극에서는 1도라는 것은 큰 의미가 있다. 하계시즌에는 겨울 동안 쌓여있던 눈들이 녹아 없어지고 땅이 드러나는 시기인 것은 맞지만, 올해 특히 기온이 높아 그 정도가 조금 더 심해졌다고 한다. 세종과학기지 기상대원은 지난 30년 평균보다 올해가 1도 높아졌다는 것이 어떤 결과를 초래할지에 대해서는 생각해봐야 할 문제라고 말했다.

[자료5.  남극의 무더위 (ft. 남극의 민낯)]

출처 : 극지연구소 유튜브

 올해 시베리아는 통념을 뛰어넘는 이상고온 현상으로 대기의 흐름을 정체시켜 한 달 동안  긴 장마를 내리게 했다. 시베리아의 이번 장마는 세계적인 물 폭탄과 폭염을 몰고 온 진원지로 지목됐다.이 같은 고온현상 이면에는 식물도 있으며, 지금까지 인류가 예상하지 못했던 식물들의 기후변화 적응 움직임이 인간에게 더 위협적인 결과로 돌아오고 있어 서둘러 기후변화에 대응할 준비가 필요하다.

[참고문헌]

[북극지방 식물의 높이가 커지고 있다?]

1) 김병희, “북극식물 키 커지며 온실가스 배출 늘어”, 사이언스타임즈, 2018.09.27.,

https://www.sciencetimes.co.kr/news/%eb%b6%81%ea%b7%b9%ec%8b%9d%eb%ac%bc-%ed%82%a4-%ec%bb%a4%ec%a7%80%eb%a9%b0-%ec%98%a8%ec%8b%a4%ea%b0%80%ec%8a%a4-%eb%b0%b0%ec%b6%9c-%eb%8a%98%ec%96%b4/?cat=128 

2) 윤태희, “북극이 푸르게 푸르게…얼음 녹고 식물 번성하는 이유는?”, 서울신문, 2020.02.03.,

https://news.naver.com/main/read.nhn?mode=LSD&mid=sec&sid1=105&oid=081&aid=0003062904

 

[식물의 숨구멍이 쏘아 올린 공]

1) 이수인, “식물의 광합성 작용과 지구 온난화”, 용인시민신문, 2017.04.17.,

http://www.yongin21.co.kr/news/articleView.html?idxno=54381

2) 김병석, “CO2, 식물 기공닫아 북극 온난화 가속”, 사이언스모니터, 2020.05.11.,

http://scimonitors.com/co2-%EC%8B%9D%EB%AC%BC-%EA%B8%B0%EA%B3%B5%EB%8B%AB%EC%95%84-%EB%B6%81%EA%B7%B9-%EC%98%A8%EB%82%9C%ED%99%94-%EA%B0%80%EC%86%8D/

3) 포항공대 연구팀, "식물이 작게 숨쉬면 북극 온난화 가속", 연합뉴스, 2020.05.11.,

https://news.naver.com/main/read.nhn?mode=LSD&mid=sec&sid1=102&oid=001&aid=0011601347

4) “식물이 먼저 움직이기 시작했다. 지구가 더 크게 요동치고 있다!”, 엠빅뉴스, 2020.08.20.,

https://imnews.imbc.com/original/mbig/5880449_29041.html

 

[극지방의 기후변화, 전문가들의 경고]

1) 극지연구소 유튜브, “남극의 무더위 (ft. 남극의 민낯)”, youtube, 2020.08.21.,

https://www.youtube.com/watch?v=G5ztjbiUKhE

2) 박수진, “최근 화제가 된 '남극 무더위' 사진…이거 진짜야? 세종기지에 직접 물어봄”, SBS뉴스, 2020.08.29.,

https://news.sbs.co.kr/news/endPage.do?news_id=N1005948866&plink=ORI&cooper=NAVER

댓글14

  • 식물은 당연히 자연친화적으로 생각했던 일반적인 통념에 대해 의문을 가지고 접근했던 방식이 실제 의미있는 연구 결과로 나타난 것 같네요. 식생의 반응과 지구온난화라는 환경문제를 연결해서 생각해 본 적이 없었는데 덕분에 새로운 정보를 얻어갑니다. 감사합니다!
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  • 이상 기후에 적응한 식물들이 지구온난화를 가속시키는 역할을 한다니 정말 새롭네요. 기후변화가 정말 심각해지고 있는 만큼 개인이 할 수 있는 역할이 무엇일지 스스로 생각해보는 시간을 가져야 할 것 같아요. 좋은 기사 감사합니다 :)
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  • 식물들은 환경보호에 도움이 되는 줄만 알았는데 오히려 환경에 위협이 되고 있었네요. 이산화탄소의 증가가 식물의 생리작용을 바꿔서 지구 온난화를 가속화하는 건 환경문제에 대한 책임감과 또 다른 경각심을 주는 것 같습니다. 좋은 기사 잘 읽었습니다~
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  • 이산화탄소가 증가함에 따라, 식물의 증산량이 줄어들어 육지 온도가 올라가고 또한 온도가 올라가면서 북극 툰드라 식물들이 더 두텁게 성장하고..

    기후변화로 인해 계속 악순환을 만들어내는 것을 느끼게 해준 기사였습니다. 이에 앞으로 더 경각심을 가지고 기후변화를 개선시키기 위한 노력이 강구되어야 할 것 같습니다. 좋은 기사 감사합니다😊
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  • 식물이라 하면 지구온난화를 억제시키는 요소라 생각했었는데, 기후변화에 따른 식물의 적응이 양의 되먹임으로 돌아올 수도 있음을 새롭게 알고 갑니다! 좋은 기사 감사합니다.
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  • 굉장히 새로운 시각이라 흥미롭게 읽을 수 있었습니다. 식물의 이산화탄소에 대한 부정적 기능은 전에도 몇번씩 언급되고 알려지기도 했지만 자연친화적 존재로서 가장 대표적으로 등장하는 산물이기에 이에 대한 고정적 시각을 깨고 문제들을 인지하기가 쉽지 않은 것 같습니다. 허나 지구온난화의 가속화에도 기여하는 수준임을 알고 상당히 놀랐습니다. 어쩌면 당연시 여겨지는 기존의 통상적 관념들이 실질적 옳고그름을 판단하는데에 장애가 되지않았나 스스로 반성하며 읽게 되었던 것 같습니다.

    또한 북극 내 식물의 역할이라는 새로운 점들을 많이 알게되어서 좋았습니다. 북극 내에 식물이 살 수 있다는 것 조차 알지 못하고 있었는데 그 곳에서 생장할 수 있으며 나아가 탄소 순환과 에너지 균형이라는 중대한 영향을 행사하고 있었다니 놀라웠습니다. 특히 그저 하나의 '식물'로서만 묶어 고려했던 데에 반해 키가 큰 식물과 키가 작은 식물이 미치는 영향또한 서로 너무 상이해서 신기했습니다. 이 기사가 아니라면 한 평생 몰랐었을 수도 있던 재미있는 사실들을 많이 깨닫게 된 것 같습니다. 너무나도 참신하고 흥미로운 주제였습니다.

    생소한 주제인 만큼 자료들을 찾기 쉽지 않으셨을텐데 이렇게 좋은 기사 작성 해 주셔서 감사드리며 김창준님 작성하시느라 고생많으셨습니다.
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  • 식물이 지구온난화를 가속시킨다니 새로운 측면이라 인상깊게 기사 읽었습니다. 극지방의 빙하가 녹으면 또 어떤 바이러스가 나올지 모른다고 하는데, 극지방의 이상고온 현상에 대해 더 많은 연구가 필요할 것 같다는 생각이 듭니다. 좋은 기사 잘 읽었습니다!
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  • 식물 증산작용의 부진으로 인해 기온이 상승할수있다는 생각을 해본적이없었는데 매우 신선한 충격이었습니다!
    좋은 기사 감사합니다^^
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  • 지금까지 생각해보지 못한 면모인것 같습니다. 결국 기후변화라는 지구의 오류를 범하면서 연쇄적인 피해가 생기는 것 같네요 좋은기사 감사합니다!
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  • 식물이 지구 온난화를 오히려 촉진시키고 있을 수 있다는 게 다소 충격적이었습니다. 전혀 생각지 못했던 관점의 기사네요. 좋은 기사 감사합니다!
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  • 마치 게임과 같은 환경의 굴레와 이상 식물들의 모습을 보고 흥미롭게 읽었습니다. 지구온난화 가속화가 갈수록 제곱으로 빨리지는 시대에 경각심을 주는 좋은 기사 김사합니다 :)
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  • 지리학을 공부하며 극지방은 연중 10도 이하의 기온을 유지하여 식생이 자랄 수 없다고 배워왔는데, 최근 극지방의 식생환경의 뚜렷한 변화를 기사로 접해오면서 많이 안타까웠습니다
    식물이 지구온난화를 극복할 수 있다고만 생각해왔는데 가속시킬 수도 있다고 하니 정말 신선했습니다
    유익한 기사 감사합니다 :)
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  • 기후온난화로 인한 자연의 변화에 대해서 자세히 알수있어서 흥미로웠습니다!
    이번년 한국에서도 역대 최대규모의 장마로 많은 사람들이 피해를 받앗는데 그 이유가 지구 온난화로 남극의 따뜻한 공기가 팽창해서 기존 지구의 기류를 깨트렸기 때문이라고 하더라고요 ㅠㅠ..
    기사에서 특히 지구온난화로 식물의 증산작용의 영향을 미친다는 내용이 굉장히 흥미로웠습니다. 기후 온난화는 단지 온도 상승만 의미하는것이 아니라 온도 상승으로 기류, 식물의 증산작용에도 영향을 미치며 지구 메커니즘 전반에 걸친 변화로 인간이 기존에 추척해 놓았던 과학적인 지식에 불확실성을 더더욱 높히고 있다는 생각이 들었습니다! 좋은기사 잘 읽었습니다:)
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  • 식물이 무조건적으로 긍정적인 존재가 아닌, 크기로 인해 피해가 생길 수 있는 존재라는 것이 놀라우면서도 식물이 커지는 것도 결국 인간의 환경 파괴로 인한 결과물이 아닐까 하는 안타까운 마음이 드네요... 전문가들의 경고를 새겨들어서 하루빨리 세계가 온실가스 배출 규제등을 해야한다고 생각합니다...
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