지구온난화가 생태계에 미치는 영향

나무·균류·박테리아 다양한 공생 유지
이산화탄소 배출량 계속 늘어난다면
온대지역·아한대지역 산림에 치명적
균류와 공생하는 나무종 10% 사라져몇 년 전부터 ‘계절의 여왕’ 5월은 신록을 만끽할 수 있는 때가 아닌 무더위가 시작되는 여름의 초입이 됐다. 올해도 어김없이 초여름을 방불케 할 정도로 낮 최고기온이 30도 안팎으로 오르락내리락하는 5월이지만 회색 빌딩숲을 벗어나 나무가 울창한 산림에 가면 맑은 공기와 함께 녹음이 짙어지는 수목의 모습이 몸과 마음을 상쾌하게 만들어준다.

그런데 지구온난화가 지금과 같은 추세로 계속된다면 숲과 나무, 땅속 미생물들 분포까지 변화시켜 울창한 나무가 있는 숲은 점점 보기 어려워질 수 있다는 연구결과가 나왔다.

미국 스탠퍼드대 생물학과, 퍼듀대 산림자원학과, 스위스 취리히연방공과대(ETH) 환경시스템과학과, 중국 베이징임업대, 영국 옥스퍼드대 동물학과를 중심으로 전 세계 181개 연구기관 200여명의 과학자로 구성된 ‘글로벌 산림 생물다양성 이니셔티브’(GFBI) 연구진은 세계 곳곳의 산림지대 110만곳에 있는 2만 8000여종, 약 3100만그루의 나무가 숲 속 균류, 박테리아와 어떻게 공생 관계를 유지하고 있으며 지구온난화가 지속될 경우 자연은 어떻게 변하게 될 것인지를 예측하는 생물 법칙을 만들어 내 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 16일자에 발표했다.

숲 속에 있는 나무들 뿌리와 잎 주변에는 다양한 종류의 균류와 박테리아가 영양분을 교환하면서 함께 공생하지만 연구팀은 식물의 뿌리 속에 사는 수지상균근균(arbuscular mycorrhizal fungi)과 뿌리 바깥에서 존재하는 외생균근균(ectomycorrhizal fungi), 질소고정박테리아 세 종류에 주목했다.

연구팀은 전 세계 약 3100만그루의 나무 위치와 세 종류의 공생균 및 박테리아, 기후, 토양 성분, 식생, 지형 등 다양한 변수를 인공지능 기계학습 알고리즘에 넣고 분석했다. 그 결과 질소고정박테리아는 온도와 토양의 산도(pH)에 좌우되며, 수지상균근균과 외생균근균은 낙엽이 썩는 속도와 같은 유기물 분해율에 영향을 받는다는 사실이 확인됐다. 이 때문에 외생균근균은 온대 지역, 한대 지역 등 고위도 지역의 숲에서, 수지상균근균은 열대 지역 숲에서, 질소고정박테리아는 온대 지역 이하 저위도 지역에서 많이 발견된다. 연구팀은 이번에 발견한 공생 원칙을 공생생물학의 선구자인 영국 셰필드대 동식물과학과 명예교수의 이름을 따 ‘리드 법칙’이라고 이름을 붙였다.

그러나 최근에는 리드 법칙에서 벗어나 수지상균근균이 점점 고위도 지역 숲에서 발견되고 있는데 이는 기후변화 때문인 것으로 분석됐다.

연구팀은 리드 법칙에 따라 이산화탄소 배출량이 현재와 같은 추세로 계속 이어진다면 균류와 공생하는 나무 종의 10%가 사라질 수 있다고 예측했다. 특히 고위도 지역으로 올라갈수록 균류와 공생하는 나무들이 많아 지구온난화는 온대 지역과 아한대 지역의 산림에 치명적일 수 있다. 더군다나 수목종이 사라지면 토양과 나무가 저장하고 있던 이산화탄소가 대기 중에 배출되면서 지구온난화가 가속되는 악순환이 나타날 수 있다고 연구팀은 설명했다.

이번 연구를 주도한 커비어 피이 미국 스탠퍼드대 생물학과 교수는 “이번 연구는 숲 속 나무와 균류, 박테리아들이 다양한 공생 형태를 유지하며 일정한 규칙을 따르고 있음을 보여준 첫 연구”라면서 “이번에 만든 공생 법칙에 따르면 현재와 같은 지구온난화 추세가 지속될 경우 숲의 공생 관계가 깨지고 결국 인간의 생존에까지 영향을 미칠 수 있음을 명확히 보여주고 있다”고 말했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr