본 기사는 ENN이 전하는 최신 환경뉴스입니다. 앞으로 본지는 ENN은 물론 전세계 환경전문 언론에서 전하는 세계 환경문제도 함께 전달, 보도할 예정입니다. (편집자주)
기후가 따뜻해지면서 나무들이 '숨쉬기'에 어려움을 겪는다는 연구결과
[2024년 2월1일 = ENN] 펜실베이니아 주립대학이 주도한 새로운 연구에 따르면, 나무는 더 따뜻하고 건조한 기후에서 열을 가두는 이산화탄소(CO2)를 격리하기 위해 고군분투하고 있다.
이는 지구가 계속 따뜻해짐에 따라 나무가 더 이상 인류의 탄소 발자국을 상쇄하는 해결책 역할을 하지 못할 수 있음을 의미한다.
"우리는 따뜻하고 건조한 기후에 있는 나무들이 본질적으로 숨을 쉬는 대신 기침을 한다는 것을 발견했다," 라고 미국 국립과학원회보에 최근 발표된 연구의 주요 저자이자 펜 주립대 지구과학 조교수인 맥스 로이드가 말했다.
"이 나무들은 더 시원하고 습한 환경의 나무들보다 이산화탄소를 대기로 훨씬 더 많이 되돌려 보내고 있다. “
광합성 과정을 통해 나무는 대기에서 CO2를 제거하여 새로운 성장을 만들어낸다. 그러나 스트레스가 많은 조건에서 나무는 광호흡이라는 과정을 통해 CO2를 대기 중으로 다시 방출한다.
연구팀은 나무 조직에 대한 전 세계 데이터 세트를 분석하여 따뜻한 기후, 특히 물이 제한적인 경우 광호흡 속도가 최대 2배 더 높다는 것을 입증했다.
연구팀은 아열대 기후에서 이러한 반응의 한계점은 평균 주간 기온이 대략 화씨 68도를 초과할 때 교차되기 시작하고 기온이 더 상승함에 따라 악화된다는 것을 발견했다.
이번 연구 결과는 대기 중 탄소를 끌어내거나 사용하는 데 있어 식물의 역할에 대한 널리 퍼진 믿음을 복잡하게 만들어 식물이 기후 변화에 어떻게 적응할 수 있는지에 대한 새로운 통찰력을 제공한다.
중요한 것은, 연구자들은 기후가 따뜻해짐에 따라 식물이 대기에서 CO2를 끌어내고 지구를 식히는 데 필요한 탄소를 흡수하는 능력이 줄어들 수 있다는 사실을 발견했다는 점에 주목했다.
"우리는 이 필수적인 순환을 상쇄시켰다," 라고 로이드가 말했다.
"식물과 기후는 불가분의 관계에 있다. 우리 대기에서 이산화탄소를 가장 많이 배출하는 것은 광합성 생물이다. 이는 대기 구성에 있어 큰 손잡이 역할로 작은 변화가 큰 영향을 미친다는 것을 의미한다. “
미 에너지부에 따르면 현재 식물은 매년 인간의 활동으로 배출되는 CO2의 약 25%를 흡수하지만, 특히 물이 부족할 경우 기후가 따뜻해지면서 앞으로 이 비율이 감소할 가능성이 있다고 로이드는 설명했다.
"우리가 기후 미래에 대해 생각할 때, 우리는 이산화탄소가 증가할 것이라고 예측하는데, 이것은 나무들이 들이마시는 분자이기 때문에 이론적으로 식물에게 좋다. "라고 로이드는 말했다.
"하지만 우리는 일부 기존 모델들이 설명하지 못하는 절충안이 있을 것이라는 것을 보여주었다. 세계는 점점 따뜻해질 것이고, 이것은 식물들이 이산화탄소를 덜 끌어내릴 것이라는 것을 의미한다. “
이번 연구에서 연구자들은 메톡실 그룹이라고 불리는 나무 부분의 특정 동위원소 풍부함의 변화가 나무의 광호흡 추적자 역할을 한다는 것을 발견했다. 동위원소는 다양한 원자로 생각할 수 있다고 로이드는 설명했다.
바닐라와 초콜릿 버전의 아이스크림이 있는 것처럼 원자도 질량의 변화로 인해 고유한 "맛"을 지닌 다양한 동위원소를 가질 수 있다.
연구팀은 광호흡의 추세를 관찰하기 위해 전 세계 다양한 기후와 조건에서 채취한 약 30개 나무 표본의 목재 샘플에서 동위원소의 메톡실 "맛" 수준을 연구했다.
표본은 1930년대와 40년대에 수집된 수백 개의 목재 샘플이 포함된 버클리 캘리포니아 대학의 기록 보관소에서 나왔다.
로이드는 "이 데이터베이스는 원래 전 세계 여러 곳의 나무를 식별하는 방법을 산림 관리인에게 교육하는 데 사용되었으므로 기본적으로 이러한 숲을 재구성하여 CO2를 얼마나 잘 흡수하는지 확인하기 위해 데이터베이스의 용도를 변경했다."라고 말했다.
지금까지 광호흡률은 살아있는 식물이나 구조적 탄수화물을 보유한 잘 보존된 죽은 표본을 이용해 실시간으로 측정할 수 있을 뿐이었는데, 이는 식물이 규모나 과거에 탄소를 끌어내리는 속도를 연구하는 것이 거의 불가능했다는 것을 의미한다고 로이드는 설명했다.
이제 팀은 목재를 사용하여 광호흡률을 관찰하는 방법을 검증했으므로 이 방법이 연구자들에게 미래에 나무가 얼마나 잘 "호흡"할 수 있는지, 과거 기후에서 어떻게 지냈는지 예측할 수 있는 도구를 제공할 수 있다고 말했다.
대기 중 이산화탄소의 양은 빠르게 증가하고 있으며, 국립해양대기청에 따르면 이는 이미 지난 360만년 중 어느 때보다 많은 양입니다. 하지만 이 시기는 지질학적으로 비교적 최근의 시기라고 로이드는 설명했다.
이제 팀은 화석화된 나무를 사용하여 최대 수천만 년 전의 고대 과거의 광호흡률을 발굴하기 위해 노력할 것이다. 이 방법을 통해 연구자들은 지질 시대에 걸쳐 식물 광호흡이 기후에 미치는 영향의 변화에 관한 기존 가설을 명시적으로 테스트할 수 있다.
"저는 지질학자이고, 과거에 일했다"라고 로이드는 말했다. "그래서, 만약 우리가 기후가 오늘날과 매우 달랐을 때 이 순환이 어떻게 이루어졌는지에 대한 이러한 큰 질문에 관심이 있다면, 우리는 살아있는 식물을 사용할 수 없다. 우리는 우리의 미래가 어떻게 생겼는지 더 잘 이해하기 위해 수백만 년을 거슬러 올라가야 할지도 모른다. “
이 논문의 다른 저자들은 버클리 캘리포니아 대학의 레베카 스타인, 다니엘 스톨퍼, 다니엘 E. 이바라와 토드 E. 도슨, 스미스소니언 국립 자연사 박물관의 리처드 S. 바클레이와 스콧 L. 윙, 아칸소 대학의 데이비드 W. 스탈레이다.
이 연구는 아구론 연구소, 하이징-사이먼스 재단, 그리고 미국 국립 과학 재단에 의해 일부 자금이 지원되었다.
다음은 ENN과 PENN STATE 가 전하는 뉴스링크입니다.
https://www.enn.com/articles/74046-trees-struggle-to-breathe-as-climate-warms-researchers-find
https://www.psu.edu/news/research/story/trees-struggle-breathe-climate-warms-researchers-find/
본지 객원기자(외신) 이상현 소개
서울 영동고등학교를 거쳐 미국 Beverly Hills 고등학교를 졸업하고 Parks College of Aviation & Engineering,에서 항공우주공학 석사를 취득했다.
미국의 McDonnell Douglas (현 The Boeing Company)와 NASA와의 연구 협업 및 파견 근무 등 다양한 경력을 거친 후 현재 국내 지에프오엔엠㈜ / 총괄사업 이사로 근무중이다.
