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- 2014년부터 2020년까지 수집된 북반구 428개 도시 지역의 위성 데이터를 분석
- 평균적으로 빛 공해가 증가하면 도시 식물은 시골 지역보다 3주 이상 더 오래 자란다.
- 지난 10년 동안만 해도 도시의 야간 조명이 매년 10%씩 증가
- 도시에서는 성장기가 농촌 지역보다 평균 12.6일 일찍 시작되어 11.2일 늦게 종료
- 나무의 에너지 균형을 깨뜨리고 조기에 고사. 지역 생태계도 교란

도시 조명이 식물 생명에 미치는 영향
빛 공해는 도시 나무의 생장 기간을 연장한다

빛의 성장 촉진제:
한 연구에 따르면 가로등과 기타 조명 장치의 인공조명은 도시 식물의 생장 기간을 연장한다. 평균적으로 빛 공해가 증가하면 도시 식물은 시골 지역보다 3주 이상 더 오래 자란다. 도시 나무의 경우 봄이 일찍 시작되고 가을에 잎이 늦게 진다. 이는 나무와 도시 전체 생태계에 영향을 미친다. 

▲ 밤에 조명이 켜진 여수 장군도. © thr Science plus

도시 지역은 시골 지역보다 더 따뜻하고 밝다. 한편, 인구 밀집 지역의 콘크리트 건물과 포장 도로는 인구 밀도가 낮은 지역보다 태양 복사열을 더 많이 흡수하여 대기 중으로 방출한다. 결과적으로 도시는 시골 지역보다 낮과 밤 모두 더 따뜻한 기후를 보인다. 반면, 도시 거리는 더 많은 주택, 가로등, 광고판 및 기타 조명 장치로 조명되어 시골 거리보다 더 밝으며, 이러한 추세는 증가하고 있다. 지난 10년 동안만 해도 도시의 야간 조명이 매년 10%씩 증가했다.

북반구에서 도시 나무는 언제 자랄까요?

이러한 높은 기온과 인위적인 자연광 연장은 식물 성장을 촉진하고 나무가 더 빨리 자랄 수 있도록 한다. 도시에서는 나무가 농촌 지역보다 일찍 새싹과 꽃을 피우고, 늦은 시기에 화려한 잎을 낸다. 그렇다면 도시 환경으로 인해 나무의 여름 성장 기간은 얼마나 길어질까? 중국 우한 대학교의 왕 루브(Wang Lvlv)가 이끄는 연구진은 이 질문에 관한 연구를 진행했다.

이를 위해 연구진은 2014년부터 2020년까지 수집된 북반구 428개 도시 지역의 위성 데이터를 분석했다. 뉴욕, 토론토, 파리, 베이징과 같은 주요 도시와 소규모 도시가 포함되었다. 데이터에는 야간 밝기, 기온, 식물 성장 및 광합성에 대한 적외선 데이터가 들어 있다. 왕과 동료들은 이 데이터를 도시 외곽 및 주변 농촌 지역의 데이터와 비교했다.

▲ 연구 개요도 (출처:Published: 16 June 2025 / Artificial light at night outweighs temperature in lengthening urban growing seasons / nature cities)

성장에 거의 한 달 더 소요

분석 결과, 연구 대상 도시에서는 성장기가 농촌 지역보다 평균 12.6일 일찍 시작되어 11.2일 늦게 종료되는 것으로 나타났다. 성장의 시작과 종료는 대륙 내 모든 도시에서 유사했지만, 지역별로 차이가 있었다. 나무는 유럽에서 가장 일찍 자라기 시작했고, 그다음으로 아시아, 마지막으로 북미 순으로 자랐다. 북미 도시들이 밤에 가장 밝았음에도 불구하고 말이다.

그렇다면 어떤 요인들이 중요한 역할을 할까? 지금까지는 도시의 높은 기온이 이러한 식생 효과의 주요 원인으로 여겨졌다. 그러나 현재 분석 결과는 더욱 차별화된 모습을 보여준다. 밤하늘의 광도는 농촌 지역에서 외곽을 거쳐 도심으로 갈수록 기하급수적으로 증가한다. 기온 또한 도시-교외-농촌의 기울기를 보였지만, 기하급수적인 변화는 없었으며, 농촌으로 갈수록 훨씬 더 급격히 감소했다.

"농촌과 도시 지역의 야간 조명과 온도의 공간적 패턴은 농촌과 교외 지역 간의 성장 변화가 주로 온도 차이에 의해, 교외 지역과 도시 지역 간의 성장 변화는 주로 빛의 차이에 의해 결정됨을 시사한다"고 연구팀은 말했다.

도시에서의 빛과 온도의 상호작용

왕(Wang)과 동료들은 대부분 도시에서 식물 생장의 전체 기간은 주로 야간 조명에 달려 있다고 결론지었다. "도시의 생장 기간이 길어지는 이유를 높은 기온 때문이라고 주장했던 이전 연구들과는 달리, 이번 연구는 인공 야간 조명이 도시 식생의 생물 계절 변화에 중요한 역할을 한다는 점을 강조했다.“

그러나 식물 생장의 시작과 종료 시점에 있어서는 지역 기후와 도시-농촌 간 온도 차이가 더 큰 영향을 미친다. 광공해와 도시 열섬 현상 중 어느 요인이 더 큰 영향을 미치는지는 도시마다 다르다.

▲ 도시의 나무는 농촌의 나무보다 더 빨리 자라며, 일년 중 더 오래 산다. © the Science plus

따라서 빛과 온도는 항상 함께 작용하여 현재 도시 나무가 농촌 나무보다 거의 한 달 더 성장할 수 있는 시간을 제공한다. 연구팀은 이러한 효과가 앞으로도 계속 증가할 것으로 예상했다. 많은 곳에서 조명이 고압 나트륨 램프에서 LED로 전환되었다. 왕과 동료들은 식물이 이러한 현대적인 인공 광원에 더욱 강하게 반응할 가능성이 있다고 추측한다. 이것이 사실인지는 후속 연구가 필요하다.

자연과 인간에게 미치는 영향

그러나 긴 생장 기간은 단점도 있다. 나무의 에너지 균형을 깨뜨리고 조기에 고사하게 만든다. 식물 순환을 교란하는 것 외에도 지역 생태계도 교란된다. 연구팀은 "인공 야간 조명으로 인한 조기 잎 출현과 잎 노화 지연은 봄과 가을에 서리 피해 위험을 높이고, 식물과 수분 매개자 간의 상호작용을 방해하며, 꽃가루 알레르기 증상의 조기 발생으로 이어질 수 있다"고 예시를 들었다.
(Nature Cities, 2025; doi: 10.1038/s44284-025-00258-2)
출처: Nature

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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