[이미디어= 김한결 기자] 최근 서울여자대학교 생명환경공학과 이창석 교수 연구팀은 국립산림과학원 김아름 박사와 함께 도시화가 가져오는 미기후 변화에 대해 식물의 계절현상이 보이는 반응을 연구하여 얻은 결과를 국제저널 Forests에 실었다. 

흔히 기후변화는 과도한 에너지 사용으로 인한 이산화탄소 배출이 주요 원인으로 알려져 있으나 최근 선진사회에서는 과도한 토지이용이 이산화탄소 배출에 중요한 역할을 한다는 주장이 제기되고 있다. 이창석 교수 연구팀의 연구 결과는 이러한 견해와 맥락을 같이 하여 주목하고 있다.

특히 본 논문에서 이창석 교수 연구팀은 훼손된 생태계의 복원과 기존 자연의 보존이 기후변화 적응은 물론 완화를 통해 기후변화 문제를 해결하는데 중요한 역할을 할 수 있음을 강조하고 있다.

이창석 교수는 "도심지와 비도심지의 온도와 식물 생장의 차이는 분명하게 나타나고 있다"며, "도시는 앞으로 일어날 기후변화의 영향을 파악하고 예측하기 위한 하나의 실험실과 같다"고 말했다. 

▲ (그림 1) 서울의 생태지도. 도시의 중심은 주로 도시화 지역으로 덮여 있고, 녹지는 주로 도시 외곽에 한정 분포하고 있다.

토지와 화석연료의 과도한 사용으로 인한 대기 중 CO2 농도의 증가는 평형 상태에 머물러 있던 지구의 탄소 순환에 이상을 초래하고 있다. 도시화는 세계적인 현상으로서 지구 생태계에 심각한 영향을 미치고 있다. 도시화로 인한 토지이용의 변화는 탄소저장 패턴을 변화시키고, 온실가스를 대기로 방출하며, 탄소수지의 균형을 깨뜨리고 있다. 개발 지역과 인구의 증가는 기상 요인의 변화를 야기하고, 그것이 누적되어 기후변화를 유발한다.

도시화는 기후에 영향을 미치는 중요한 인위적 요인 중 하나로 국지적 기후변화를 유발할 뿐만 아니라 기상 이변을 증가시키기도 한다. 더구나 도시화 및 에너지 소비 증가로 인한 온난화 및 극한 고온 현상은 일부 지역에서 CO2 농도가 배증된 영향만큼 큰 것으로 예측되기도 한다. 그러한 측면에서 도시화로 인한 기후변화는 국지적 차원의 기후변화로 간주될 수 있다.

식물의 계절현상은 기후변화에 대한 생태계의 반응을 모니터링하기 위한 지표로 많이 사용되는데, 그것이 기온 및 강수량과 같은 기상 요인에 민감하게 반응하기 때문이다. 식물의 계절현상은 기상 요인의 변화와 밀접한 관련이 있다. 많은 연구를 통해 수행된 장기간에 걸친 식물의 계절현상 관찰 결과는 기후변화가 식물의 발달 과정에 영향을 미치고 있음을 보여주고 있다.

식물의 계절현상에 대한 연구에서 도시는 미래의 기후변화가 식물의 발달에 미치는 잠재적인 영향을 평가할 수 있는 장소로서 중요한 연구 지역이다. 도시 열섬현상으로 인한 기온상승은 생장기의 시작, 생장기의 종료 및 생장기의 길이와 같은 식물의 계절현상에 영향을 줄 수 있다. 도시 열섬현상은 가까운 미래에 예상되는 온도변화와 유사하기 때문에 그것이 식물현상에 미치는 영향을 이해하는 것은 매우 중요하다. 

▲ (그림 2) 계절 및 연 평균기온의 공간 분포

서울의 생태지도 (그림 1)를 보면, 도시의 중심은 주로 도시화 지역으로 덮여 있고, 녹지는 주로 도시 외곽에 한정 분포하여 도시화 비율이 도심에서 높고 외곽으로 이동함에 따라 낮아지는 것을 확인할 수 있다. 계절 및 연 평균기온의 공간 분포도 (그림 2)를 보면, 토지이용 정도를 반영하여 기온이 도심에서 높고 도시외곽에서 낮은 뚜렷한 열섬현상을 보여주고 있다. 도심과 외곽 사이의 기온 차이는 계절에 상관없이 5℃로 나타나는데, 그 차이는 위도 5°에 해당할 만큼 큰 차이다.

우리나라에서 분포면적이 가장 넓은 식물 중 하나인 신갈나무는 서울에서 장소에 따라 개엽일이 7일 정도 차이를 보였는데, 도심에서는 개엽일이 빨랐고, 도시 외곽으로 감에 따라 지연되었다. 벚꽃의 개화일도 7일 정도 차이를 보였는데, 마찬가지로 도심에서 빠르고 도시 외곽으로 이동함에 따라 느려졌다.

▲ 신갈나무 개엽일 (A), 벚나무 개화일 (B), 소나무 비정상적 가지생장 빈도 (C) 및 소나무 비정상적 가지생장 길이 (D) 등치 곡선 지도. 점 번호는 조사장소 번호를 나타내고, 등치곡선 상의 숫자는 1월 1일에서 시작하는 순차적 일 번호를 나타낸다.

소나무의 가지생장은 보통 4월에 시작하여 7월 초에 마무리되는데 기후변화로 인해 늦여름은 물론 가을을 거쳐 겨울에도 가지생장이 이어진다. 이러한 소나무의 비정상적 가지생장 빈도와 길이는 도심에서 높고 길며 도시 외곽으로 이동함에 따라 낮아지고 짧아졌다.

통계적으로 검토한 결과, 계절 현상을 관찰한 식물들이 위치한 장소에서 반경 5km 이내의 도시화 지역 비율은 해당 장소의 기온과는 밀접한 정(+)의 상관관계, 신갈나무의 개엽일과는 부 (-)의 상관관계 그리고 기온과 신갈나무의 개엽일 사이는 부(-)의 상관관계를 나타내었다. 

▲ 도시화율과 기온 (위 왼쪽), 도시화율과 신갈나무 개엽일 (위 오른쪽) 및 기온과 신갈나무 개엽일 (아래) 사이의 상관관계. 모두 통계적으로 유의한 상관관계를 나타내었다.

한편, 신갈나무의 개엽일, 벚나무의 개화일 및 소나무의 비정상적 가지생장은 서로 밀접한 상관관계를 나타내었다.

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