기후변화가 산림 생태계의 개체목, 수종 분포, 병해충, 산불 및 생물다양성에 미치는 복합적인 영향과 그에 따른 변화 양상 doc_id PCY_201501290907546771_3

기후와 대기가 개체목에 미치는 영향은 임분과 산림생태계로 확대되어 나타날 것이다. 개체목의 적응력은 병해충 및 악천후 등에 대한 민감도에 영향을 주기 때문이다 (Schlyter et al. 2006). 게다가 기후가 따뜻해지면서 초식동물과 병해충의 개체수 및 서식범위도 점차 확산될 것이다(Logan et al. 2003). 예를 들어, 겨울철 기온이 상승하면서 흰꼬리사슴의 겨울철 사망률이 줄어들고 이로 인해 흰꼬리사슴의 먹이가 되는 새순(browse)의 양이 급격하게 줄어드는 등 피해가 나타날 수 있다(Ayers and Lombardero 2000). 록키산맥 지역의 소나무좀(Pine beetle)과 남부지역의 소나무좀과 같은 병해충의 경우, 위도상으로 또한 해발고도상으로 점차 서식범위가 확산될 수 있으며, 이로인해 방크스소나무(Pinus banksiana)와 흰수피소나무(P. albicaulis)까지 피해를 입을 수 있다(Logan and Powell 2001; Williams and Liebhold 2002). 수종의 구성과 분포의 변화는, 앞서 언급한 기온, 강우량, 산불형(fire regimes)의 변화와 함께, 산림생태계의 생물다양성에 지대한 영향을 미친다. 넓은 분포를 보이는 수종에 대해서는 이미 기후변화에 대한 반응들을 기록하고 있다(Parmesan and Yohe 2003). 노령림은 고사율의 증가로 쇠퇴하게 될 것이며, 이로 인해 야생동식물의 서식지도 영향을 받게 될 것이다(van Mantgem and Stephenson 2007). 온난화는 비슷한 시기에 동시다발적으로 일어나는 생태적 이벤트들의 시기가 불일치되는 결과를 가져올 수 있다. 예를 들면 새순이 돋고, 나방이 부화하고, 조류의 먹이 수요가 최대가 되는 생태적 이벤트들의 시기가 어긋나게 되는 것이다(Walter et al. 2002). 개별 종의 분포변화는 산림생태계의 구조를 변화시키게 되고 결과적으로 생태계 내 구성 요소들간의 새로운 관계를 조성한다(Skinner 2007). 생육분포가 좁고 서식지 조건이 까다로운 수종의 경우에는 개체수가 감소하거나 멸종될 가능성이 크다. 강우의 형태와 양이 변하면 산림 생태계 내의 가용한 수자원 양도 달라진다. 또한 기후변화는 악천후의 빈도와 강도를 변화시킬 것으로 예상된다(Opdam and Wascher 2004; IPCC 2007). 기온과 강수량의 변화 및 병해충의 발생으로 인해 개체목과 임분의 적응력이 약해진데다가 높은 빈도와 강도의 악천후까지 가해지면 산림 전체가 영향을 받게 될 것이다. 결과적으로 수종의 분포와 범위가 달라질 것이다(Opdam and Wascher 2004). 악천후, 해충, 병원균 등으로 인해 산림 내에 고사목이 증가하게 되는데, 이러한 현상은 기후 및 강우패턴의 변화와 함께 산불행태에 큰 영향을 주게 된다. 특히 도심지와 인접한 산림(wildland-urban interface)의 경우 사람의 출입이 빈번하기 때문에 산불발생 위험성이 매우 높다. 캐나다의 한 대림 등 일부지역에서는 강우량의 증가로 산불발생이 과거에 비해 감소했을 수도 있으나, 미국 서부에서는 산불의 빈도 및 피해규모가 점차 증가하고 있는데 기후변화가 그 원인으로 인식되고 있다(Westerling et al. 2006). 기후변화로 인한 산불빈도와 강도의 증가는 극단적인 경우 산림을 초지로 전환할 수 있다(Flannigan et al. 1998). 적응은 산림이 기후변화에 대응하는 또 다른 방식이다. 하지만 기후변화가 빠르게 진행되는 상황에서는 산림이 기후변화에 적응할 충분한 시간이 주어지지 않을 것이다(Opdam and Wascher 2004). 적응과 이주의 실패는 결과적으로 수종의 고사 및 멸종 혹은 산림의 초지화로 이어질 수 있다(Iverson and Prasad 2002). 일부 지역을 대상으로 수종의 분산을 조장하기 위한 적극적인 산림경영활동을 적용함으로써 이러한 현상들을 어느 정도 완화시킬 수 있다(Schwarta et al. 2001). 그러나 이러한 적극적인 산림경영활동에도 불구하고 수종의 분포가 지역적, 광역적, 혹은 국가적으로 멸종할 정도로 심각해질 수도 있다. 한 예로, 대기 중의 이산화탄소 농도가 두 배로 증가하는 것을 전제로 다양한 시나리오를 적용하여 산림의 분포를 모델링한 결과, 사시나무류(Populus tremuloides, P. grandidentata), 당단풍(Acer saccharum), 자작나무(Bertula papyrifera), 북미 편백(Thuja occidentalis) 등이 미국에서 멸종할 수 있는 것으로 나타났다(Iverson and Prasad 2002). 기후변화 예측모델들이 모두 산림에 대해 암울한 예측을 제시하는 것은 아니다. 미국 산림청의 서북부 태평양 연구소(Pacific Northwest Research Station)의 연구결과에 따르면, 기후변화로 인해 산불계절이 증가하고 기온은 상승했지만 반면에 강우량이 높아져서 산불의 강도를 다소 낮출 수 있을 것으로 나타났다. 또한 미국 산림청에서 MAPSS(Mapped Atmosphere-plant-soil system)라는 모델을 이용하여 예측한 결과에 의하면, 21세기에 서부지역에서 목질과 초본류 연료가 증가할 것으로 나타났다(USFS 2004). (사막지역에 주로 생육하는) Pinyon Juniper의 생육분포는 미국 서부 쪽으로 확장되고 있는데, MAPSS 모델은 다음 세기동안 침엽수 임상에 큰 변화가 있을 것이라고, 특히 폰데로사소나무림과 같은 건조한 임상에서 변화가 클 것이라고 예측하였다. 앞서 1장에서 언급된 것과 같이 지구의 평균 지표면 기온은 다음 세기에도 계속 증가할 것으로 예상된다. 최저 기온은 최고 기온보다 더 빠르게 상승할 것으로 예상되며, 특히 중위도와 고위도에서는 생육기간이 늘어날 것으로 예상된다(IPCC 2007). 강수량의 변화도 예상되는데, 열대와 고위도 지역에서는 강수량이 증가하는 반면 아열대와 중위도에서는 감소할 것으로 예상된다(IPCC 2007). 열 파장(Heat Waves)의 빈도, 강도, 지속기간이 늘어날 것이며, 반면 강수량은 강도가 높아지는 반면 빈도는 줄어들 것이다. 기후변화와 대기 중의 탄소량 증가는 다양한 수준에서 산림에 영향을 줄 것이다. 우선 개별 입목수준에서는, 대기 중 이산화탄소 농도의 증가로 인해 순 일차 생산량이 높아지고 전체 바이오매스 축적이 늘어날 것이다. 늘어나는 바이오매스 축적의 대부분은 세근이 차지하겠지만 잠재적으로는 목질부 바이오매스 축적 역시 증가될 것이다(Aisnworth and Long 2005; Calfapietra et al. 2003; Norby et al. 2002, 2004, 2005). 지난 10년간 미국 내에서 발생한 대형 산불은 매년 수천만 톤의 이산화탄소와 온실가스들을 대기 중으로 배출해왔으며, 기후변화와 도외지에서의 주택개발, 인간의 산림이용 등으로 인해 문제가 점점 더 심각해질 것이다(Field et al. 2007). 21세기에 들어서 대형 산불의 규모를 넘어서는 초대형 산불이 발생하면서 초대형산불을 구분하기 위한 신조어까지 생겨났다. 예를 들어 “Megafire”는 단독으로 발생한 혹은 여러 산불들이 합쳐져서 발생한 초대형 산불을 정의할 때 사용한다. 또한 특정 지역 내에서 단기간 동안에 연속적으로 발생한 산불들의 경우에는 “Fire complex”라고 정의하여 하나의 산불로 통합 관리한다. 2000년 이후 최소한 12개 주에서 근래에 들어 가장 큰 대형 산불이 발생하였다. 또한 지난 47년 동안 가장 피해면적이 컸던 6대 산불계절이 모두 2000년 이후에 나타났다. 특히 강수량의 감소와 계절별 기상변화(주로 고온건조해진 대기)는 산불 행태에 큰 영향을 미쳤는데, 예를 들어 2006년에는 산불이 잘 일어나지 않는 1월부터 대형 산불이 발생하여 텍사스 주와 오클라호마 주에서 백만 에이커가 넘는 산림이 피해를 입었다.