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- 1980년부터 2100년까지 전 세계적으로 식물이 물로 성장이 제한되었던 곳 범위 분석
- 지구 온난화는 식물 성장을 촉진한다. 이산화탄소 비료 효과로 잎면적과 바이오매스 증가
- 2100년까지 이 제한의 영향을 받는 생태계의 면적은 6백만 평방 킬로미터까지 증가
- 잠재적 영향: 식량과 물 부족, 초목에 의한 CO2 흡수 감소, 열 및 가뭄 완충 감소

생태계는 더 목마르다.
에너지 투입 증가로 초목이 물에 더 의존하게 됨

기후 변화는 많은 지역에서 기후를 더 건조하게 만들 뿐만 아니라 식물도 점점 더 많은 물을 필요로 한다. 그 결과, 물은 육지 표면의 73%에 대한 생태계의 제한 요소가 점점 더 커지고 있으며, 즉 물이 더 필요하다는 의미다. 연구자들이 "자연 기후 변화"에 보고한 바와 같이 이러한 물이 제한된 생태계의 면적이 증가하고 있다. 이 증가하는 "갈증"으로 가장 큰 타격을 받는 곳은 아마존 분지, 러시아 서부 및 중부 유럽의 일부를 포함하는 울창한 숲 지역이다. 

▲ 특히 산림은 점점 더 목마르고 물이 부족한 생태계가 되고 있습니다.

기후 변화는 온도를 변화시킬 뿐만 아니라 많은 지역에서 물의 가용성도 변화시키고 있다. 비가 덜 내리고 가뭄 기간이 더 자주 발생한다. 동시에 증발과 증산 증가로 인해 토양과 식물이 더 많은 물을 잃는다. 그 결과 토양이 건조해지고 지하수위가 낮아지고 있다. 다른 한편으로, 지구 온난화는 또한 식물 성장을 촉진한다. 이산화탄소의 비료 효과로 인해 잎 면적과 바이오매스가 증가하고, 더 강한 태양 복사는 식물에 광합성을 위한 더 많은 에너지를 제공한다.

물 의존도가 높아지고 있다.

예나에 있는 막스 플랑크 생지화학 연구소(Max Planck Institute for Biogeochemistry)의 Jasper Denissen과 그의 동료들은 이제 이러한 반대 경향이 지구 식생에 의미하는 바를 조사했다. 이를 위해 그들은 1980년부터 2100년까지 전 세계적으로 식물이 입사 방사선 에너지나 물에 의해 성장이 제한되었던 곳과 범위를 분석했다. 지수(ELI : ecosystem limitation index)를 사용해 기후 변화의 영향으로 이것이 어떻게 변하는지 결정했다.

▲ 생태계 수질 제한의 글로벌 분포 및 동향.(출처: 그림 2 Widespread shift from ecosystem energy to water limitation with climate change)

결과:
"우리는 전 세계의 생태계가 점점 더 목마르고 물에 더 의존하고 있음을 발견했다"라고 Denissen은 보고했다. 구체적으로, 열에너지 부족으로 제한되는 생태계의 확장은 전 세계적으로 감소하고 있지만, 전 세계 육지 표면의 73%에 대해 물의 제한 효과는 증가하고 있다. 이러한 영향을 받는 지역에서 식물은 물이 부족하기 때문에 실제보다 적게 자란다.

특히 영향을 받는 산림 지역

"우리의 연구는 또한 생태계 에너지 제한에서 물 제한으로의 광범위한 체제 전환을 보여준다."라고 팀이 보고했다. 이것은 2100년까지 이 제한의 영향을 받는 생태계의 면적을 6백만 평방 킬로미터까지 증가시킬 것이다. 동시에 시간제한도 바뀌고 있다. "온난한 육지 지역의 43%에서 물이 제한된 계절의 기간이 최대 6개월까지 늘어난다"라고 Denissen과 그의 동료들은 말했다.

▲ 육지-대기 변수에 대한 ELI 경향의 기여도. (출처: 그림 4 Widespread shift from ecosystem energy to water limitation with climate change / nature climate change)

특히 이러한 변화의 영향을 받는 지역은 이미 척박하고 건조한 지역일 뿐만 아니라 무엇보다도 숲이 우거진 지역이다. 이러한 미래의 핫스팟에는 아마존 열대 우림, 러시아 서부의 숲 및 중부 유럽의 일부가 포함된다. Denissen의 동료인 René Orth는 "이러한 공간적, 시간적 이동은 식물이 더 넓은 지역에서 더 오랜 기간 동안 물에 의존한다는 것을 의미한다"라고 요약했다.

인류에게도 미치는 결과

과학자들에 따르면, 이러한 결과는 기후 변화가 생태계의 장기적인 안정성과 건강을 위협하는 복잡하고 때로는 상호 강화 효과를 가지고 있음을 강조했다. 잠재적 영향에는 식량 및 물 부족, 초목에 의한 CO2 흡수 감소, 열 및 가뭄 완충 감소가 포함된다.
(자연기후변화, 2022, doi: 10.1038/s41558-022-01403-8)
출처: Max-Planck-Institut für Biogeochemie / 막스 플랑크 생지화학 연구소

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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