[기고] 동토 융해를 촉진하는 지의류

지난 12월 미국지구물리학회에 동토 융해를 가속하는 지의류의 영향에 대한 연구를 발표했다. 이 발표는 지역 신문과 대학 등에 게재되어 많은 관심을 받았다.
 
동토는 지하 약 1m 이하에 존재하며, 1미터 이하를 활동층이라 부른다. 그런데 동토가 존재하는 지표면의 물이끼 (sphagnum moss)는 수분 조절, 동토 융해 보호 등 중요한 역할을 한다.  동토가 존재하는 한대 산림은 우점종이 흑가문비 나무다. 흑가문비 나무는 성장 속도가 무척 느리고, 성장조건이 다른 식생에 비해 열악한 상황에서 성장한다. 또한, 흑가문비 나무가 있는 한대산림은 불연속 동토지역이다. 이 지역은 동토의 존재 비율이 50%에서 90%이다. 특히, 물이끼가 존재하는 지역은 극지역 대부분을 차지한다.  
 
흑가문비 나무의 성장이 느리다는 것은 동토로 인해 저온의 환경에서 뿌리의 활성도가 다른 식생에 비해 느리다는 것을 의미한다. 흑가문비 나무는 대기중의 이산화탄소를 흡수하는 중요한 역할 (광합성)을 담당하고 있으며, 온실효과기체의 흡수원으로 위치하고 있다. 최근 기후변화에 따른 영향으로 흡수원에서 방출원으로 변하고 있다는 연구 결과가 속속 나오고 있다. 알래스카의 온난화 영향으로 동토 융해를 보호하는 물이끼의 천적인 지의류(lichen)가 확산하고 있다. 이번 학술대회에서 발표한 것이 지의류의 영향으로 물이끼가 본래의 역할을 할 수 없는 환경에서 어떤 변화가 일어나는지를 연구한 것이다.  
 
지의류는 토양수분 증발을 보호하는 물이끼의 역할을 파괴한다. 그리고 지의류는 물이끼만 선택적으로 피해를 준다. 동물 및 바람에 의해 포자가 퍼져나가 오직 물이끼 위에만 착생한다.    
 

이 지의류는 물이끼의 성장을 저해하고 종국에는 죽인다.  물이끼가 존재하는 곳과 지의류의 영향을 받은 곳은 지표면 온도와 수분에서 뚜렷한 차이를 보인다. 정상적인 물이끼는 수분이 많고, 지온은 다소 낮은 편이다. 그러나, 피해를 본 물이끼는 수분이 적고 지온 역시 높다. 이는 균열로 인해 수분이 쉽게 증발하고 대기의 높은 온도가 쉽게 지면으로 전이할 수 있기 때문이다. 이 같은 상황이 계속되면 땅속에 있는 유기물이 쉽게 분해된다.  
 
토양 미생물의 군집이나 활동 능력 또한 차이를 나타낸다. 햇빛이 없는 지하부는 식물의 광합성 반응과는 반대로 늘 호흡을 한다. 호흡은 산소를 체내로, 체내 이산화탄소는 뱉는 것이다. 마찬가지로, 토양 지하부의 미생물이 활동하며 토양 유기물을 분해해서 나오는 부산물이 이산화탄소다. 그래서, 이를 토양호흡 (soil respiration)이라고 명명한다.  
 
지의류 피해를 본 물이끼는 더 이상 광합성을 하지 못해 이전과 다른 환경조건으로 변한다. 이때 토양미생물은 온도에 직접 영향을 받기 때문에 온도가 토양미생물의 활동에 직접 관여한다. 이는 토양에서 생성되는 이산화탄소의 대기 방출 지표로 사용되고 있다.  그래서, 이번 학술대회에서 지의류의 영향을 받지 않는 곳과 받은 곳의 토양기원 이산화탄소를 관측한 결과를 발표하였다. 즉, 지의류 확산으로 자연환경에 이산화탄소가 느는 것은 기후에 정의 피드백 (positive feedback)을 가속한다는 것을 실증한 것이다. 이는 극지를 더 온난화로 이끌 수 있다는 사실이다.  
 
자연환경에서 온실효과기체의 방출원과 제거원을 정확하게 파악하는 것은 중요하다. 이번 발표는 얼마나 많은 이산화탄소가 대기로 방출되는지를 정량적으로 평가한 것으로 높은 관심을 받았다. 지의류의 피해가 커질수록 물이끼의 역할이 줄어 동토의 융해까지도 영향을 준다는 것을 강조한 발표였다. 동토 온도도 상승하고 있는 현재, 지의류의 영향까지 커진다면 더 빨리 동토 융해를 촉진할 수 있다는 것을 시사한다.  
 
6년 전의 야외관측에서 지의류의 확산을 알 수 있었다.  이는 기온이 점점 상승하고 있음을 의미하며, 미래의 극지 환경에 적신호를 보내는 것으로  마음이 편치 않았다.

김용원 / 알래스카주립대 페어뱅크스 교수