본지 환경미디어는 산림특집을 맞아 지구 온난화에서의 산림의 역할과 지구온난화가 산림생태계에 미치는 영향에 대해 국립산림과학원 산림생태과 임종환 박사를 통해 이 문제에 대해 보다 깊이 있게 접근해 보았다. -편집자주-
지구온난화에서 산림의 역할
산림생태계, 지구 탄소순환의 중추역할 담당
산림생태계, 지구 탄소순환의 중추역할 담당산업혁명 이후 선진국들은 석유, 석탄 등 화석연료를 대량으로 사용하면서 이산화탄소를 배출하였다. 이것이 대기 중에 누적되면서 유리온실과 같은 효과를 가져와 지구가 더워지는 지구온난화현상이 나타나게 된 것이다.
식물은 광합성을 통해 지구온난화의 주요 원인인 이산화탄소를 흡수하고, 산소를 방출하는 과정에서 나무와 토양에 탄소를 저장하게 된다. 저장된 탄소는 다시 식물의 호흡이나 유기물의 분해를 통해 대기 중으로 방출된다. 또한 식물은 에너지 흐름과 관련이 있는 물의 이동에도 중요한 역할을 한다.
숲 속의 식물은 잎으로 햇빛과 빗물이 지표면에 직접 도달하지 않도록 걸러준다. 또한 광합성 및 증산작용을 통해 토양의 물을 대기 중으로 내보내기도 한다. 이러한 작용으로 식물은 한낮의 고온을 낮추는 등 미세기후를 조절하고, 급격한 기상변화를 완화시키는 역할을 한다. 결국 식물은 지구의 전체적인 기후시스템에 영향을 끼친다.
“지구의 산림면적은 육지면적의 약 1/3 정도입니다. 하지만, 산림은 지구 전체 광합성의 2/3 정도를 담당하며, 육상생태계 탄소의 80%와 토양 내에 있는 탄소의 40%를 보유하고 있습니다. 또한 나무에 저장된 탄소량은 해양과 대륙에 비하면 많은 양은 아닙니다.
그렇지만, 대기와의 교환양이 매우 크고 기후변화와 인간 활동에 대해 민감하게 반응하기 때문에 매우 중요한 요소의 하나입니다.”
’90년대에 전 세계는 화석연료 사용으로 매년 63억톤의 탄소를 배출하였고, 산림훼손으로 16억톤의 탄소를 배출한 반면, 산림에서의 생장으로 30억톤의 탄소를 흡수했다.
현재 산림생태계에 저장되어 있는 탄소량은 5,500억톤 정도이다. 매년 대기와 교환되는 광합성 양은 1,200억 탄소톤으로, 저장량의 22% 정도가 교환되고 있다.
이러한 사실로도 산림생태계가 지구탄소순환에 있어 매우 중요하고 민감한 작용을 한다는 것을 알 수 있다.
광합성 양의 50% 정도는 호흡으로 배출되며, 나머지는 유기물 및 산불 등으로 다시 공기 중으로 배출되거나 산림에 축적된다. 이러한 탄소의 양은 약 20~30억 톤이다.
조림지에서의 수목 생장이나 과거에 훼손된 산림의 복원, 그리고 대기 중 이산화탄소의 농도와 질소 유입량의 증가 등이 이에 대한 원인이다.
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산림은 이산화탄소 흡수원이자 배출원
산림생태계의 주요 탄소저장고는 ‘나무’와 ‘토양’이다. 따라서 산림을 어떻게 관리하고 가꾸며, 보전하느냐에 따라 지구온난화는 달라질 수 있다.
즉, 숲을 잘 가꾸고 보전하면 나무와 토양에 더 많은 탄소를 저장할 수 있다. 그러나 숲이 훼손되거나 온난화로 온도가 높아지면 나무와 토양에 있는 탄소가 대기 중으로 배출된다.
결국, 지구온난화에 대응하기 위해서는 우선 산림의 훼손 및 타 용도로의 변경을 억제하여야 한다.
또한 훼손된 산림생태계는 복원 및 복구하도록 하고, 산불이나 산사태와 같은 산림재해는 예방에 힘써야 한다.
이와 함께 산림경영을 통한 현존산림의 보전이나 이산화탄소의 흡수·저장 능력의 향상을 위한 조치도 필요하다.
지구온난화가 산림생태계에 미치는 영향
지구온난화로 크게 변화하는 산림생태계
지구환경변화에는 지구온난화현상뿐만 아니라 대기 중의 성분변화와 토지이용도의 변화도 포함된다. 이러한 결과로 산림식생대의 분포가 달라지고 생물다양성이 변화하며, 산불과 산사태 및 병해충 발생도 달라질 것으로 예상하고 있다.
아울러 숲의 생산성과 토양유기물의 분해 속도도 변화하게 된다. 결국 대기와 신림 사이의 이산화탄소 교환량이 달라지는 관계로 기후시스템에 영향을 미치게 되는 것이다.
이동하는 산림식생대
산림식생대가 북상하게 된다. 기온이 상승하게 되면, 북반구의 식생대는 남에서 북으로, 그리고 저지대에서 고지대로 이동하게 된다. 우리나라의 경우 남부 해안지역에 분포하고 있는 동백나무가 연평균 2℃만 상승하여도 서울을 포함한 중부 내륙지역까지 생육이 가능하게 된다. 과거 수십, 수백만 년 전의 지질학적 시대의 수종의 이동속도는 100년 동안에 약 4~200km이였다.
그런데 평균기온이 1℃ 상승하면 중위도지역의 경우, 현재의 기후대는 북극 쪽으로 약 150km, 고도는 위쪽으로 150m정도 이동하게 된다. 따라서 미세한 크기의 종자를 가진 식물을 제외하고는 현재 예상하는 기후변화 속도를 따라잡기 쉽지 않을 것으로 보고 있다.
더욱이 오늘날에는 산림을 농지, 주택지 등으로 전환하는 토지이용변화에 따른 서식지 분할, 환경오염과 같은 다른 환경적 압력이 함께 작용하고 있는 상황이다. 따라서 식생의 이동과 적응에 적지 않은 어려움이 예상된다.
이와 함께 고산지대에만 서식하는 식물 종들은 그 분포범위가 축소되거나 소멸될 위험성도 높아지게 되는 것이다.
숲의 구조와 생산성의 변화
향후 기후변화 시나리오에 따르면, 한반도의 경우 기온이 상승하면서 강수량과 대기 중의 이산화탄소 농도가 늘어나게 된다. 그 결과 식물의 생장기간이 늘어나고, 수분이용 효율도 증가하여 산림의 생산성도 증가하게 된다. 따라서 산림생태계에 저장하는 탄소량도 증가하게 된다.
그러나 지구온난화가 지속되면 오히려 호흡량이 증가하고 토양과 산림유기물의 분해속도가 빨라져 탄소의 배출량이 많아질 것으로 예측하고 있다. 즉, 산림생산성이 증가한다고 하더라도 산림생태계 차원의 탄소배출량이 증가할 가능성이 있는 것이다.
어느 한 산림생태계를 대상으로 보았을 경우, 기후가 달라지면 수종별로 다른 생리적인 반응을 나타내게 된다. 따라서 수종간의 경쟁력이 달라지고, 천이의 진행방향도 바뀌게 된다.
결과적으로 현재의 식물 군집구조와는 다른 구조로 변하게 된다. 이런 이유로 기후가 변하면 수종의 구성이 바뀌게 될 것으로 예상하는데, 그렇다고 해서 곧바로 상층에서 우세하던 종까지 바뀌지는 않을 것으로 보고 있다.
그 이유는 상층을 구성하는 수종들은 대부분 수령이 길고, 점진적인 기후변화에 대해서는 적응해 나갈 수 있는 능력이 있기 때문이며, 그래서 이미 중상층을 점유하고 있는 수목들은 생존할 수 있을 것으로 보고 있다.
군집구조의 변화를 위해서는 우선 번식능력과 경쟁력의 차이가 달라져서 하층에서 새롭게 자라나는 어린 나무들의 종조성이 변화되어야 한다.
그리고 중상층의 수목이 고사한 다음 이들이 우점하게 되어야 식생대의 변화가 두드러지게 될 것이라고 밝힌다. 이 때, 이미 정착해 있던 나무는 기온이 부적합하더라도 어느 정도 적응이 가능하다는 것이다.
또한 침입종보다는 햇빛과의 경쟁에서 우위에 있기 때문에 견디어 내면서 생존할 수는 있다. 하지만, 이런 경우 그 숲의 생산성은 저하될 가능성도 있는 것이다.
달라지는 생물계절(phenology)과 생물다양성
기후가 변화하면 나무에서 잎이 나오는 시기가 빨라지고, 개화시기도 앞당겨진다. 현재 우리나라를 포함한 온대지역을 관찰해 보면, 대체로 평균기온이 1℃ 상승할 때, 개화시기가 약 5~7일 정도 빨라지고 있다.
나비류와 같은 곤충류의 발생시기가 앞당겨지고, 1년 동안 발생하는 횟수도 달라질 것으로 예상된다.
최근에는 양서류, 조류 및 포유류에 해당하는 야생동물들의 생물학적인 행동시기의 변화여부에 대해서도 관찰하고 있다. 영국에서의 예로, 양서류가 17년 동안 연평균기온이 1℃ 상승함에 따라 연못에 출연한 시기가 9~10일 정도 빨라졌다는 연구결과가 있다. 그리고 조류의 부화일수가 25년 사이에 9일 가량 줄어든 경우 등도 알려지고 있다.
야생동물의 경우, 기상조건보다는 큰 서식지의 변동과 먹이자원이 되는 다른 식물과 곤충 등의 변화에 크게 영향을 받는다. 생태계는 생산자와 소비자 및 분해자가 상호 관련되어 먹이 사슬을 이루고 있다.
따라서 식생대가 달라지고 식물과 곤충 등의 계절적 특성이 변화하면 야생동물의 행동 특성에도 영향을 미치게 된다. 게다가 생물 종별로 기후에 대한 반응이 다르고, 잎이 나오고 곤충이 변태하는 것과 같은 현상에 영향을 미치는 요인이 기온 이외의 것일 수 있다. 이러한 다양한 차이들로 인하여 먹이사슬과 생물다양성이 훼손될 수 있는 것이다.
산불과 산사태, 병해충 발생의 증가
지구온난화로 기온이나 강수량이 단순하게 증가하는 것이 아니라, 변동의 폭이 커지면서 예전에 없던 폭우 등의 이상기후가 나타날 확률 또한 높아지고 있다.
최근 우리나라에서도 다음과 같은 심각한 사건들이 자주 발생하고 있다. ’98년 겨울철의 이상 고온과 여름철 지리산과 중부지방에서 참사와 연계된 아열대 게릴라성 폭우, ’00년 동해안의 대형 산불, ’03년 순간 최대풍속이 초속 60m인 강풍을 동반한 태풍 매미, ’04년 3월의 폭설, 그리고 갈수록 심해지는 황사. 이 가운데 ’02년 산사태는 ’00년도의 산불피해지에서 더 큰 피해를 일으킴으로써 산사태 발생면적이 더욱 늘어났다. 이러한 결과들은 잇따른 재해로 피해가 기하급수적으로 늘어날 수도 있음을 보여주고 있다.
지구온난화로 인하여 아열대성 병해충이 유입되고 만연할 확률이 높아질 것으로 전망하고 있다. 예로 수목병원균의 하나인 푸사리움가지마름병은 대체로 1월 평균기온이 0℃이상인 지역에 발병하는 병원균이다.
이 병원균은 원래 미국의 남부지역과 멕시코, 하이티 그리고 일본 큐슈 남부 및 오키나와 등지에 분포하였다. 그런데 ’66년에 이 병원균이 우리나라에서 최초로 발견되었고, 현재 전국에 확산되는 추세에 있다.
수목해충으로 국내에서 피해를 일으키는 우리대벌레와 대벌레는 원래 우리나라에 있던 토착종들이다. 하지만, 대벌레류의 원산지가 열대지역인 관계로 기온의 증가는 대벌레류 생존에 보다 유리하게 작용할 가능성이 높다고 경고했다.
따라서 향후 이들에 대한 지속적인 조사와 함께 외국에서 들어오는 생물에 대한 검역 강화 등과 같은 조치가 필요하다는 것이 임종환 박사의 일관된 주장이다.
취재 / 이준채 기자
임종환 박사는...
산림생태학을 전공
(서울대학교 산림자원학과 학부,
석쪾박사 졸업) 했으며, 국립산림과
학원 산림환경부 산림생태과 산림생태연구실장으로 근무하고 있다.
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