숲을 살리기 위해 나무를 북쪽으로 옮기기

청명한 9월의 어느 날, 미네소타의 그림 같은 노스우즈 지역에 있는 붉은 소나무 숲의 반짝이는 단풍 아래 브라이언 팔릭의 발걸음이 부드럽게 울려 퍼집니다. 성숙한 붉은 소나무, 즉 노르웨이 소나무는 하늘을 향해 가지를 뻗은 채 곧게 서 있어 북쪽 풍경을 배경으로 인상적인 실루엣을 만들어 냅니다. 이 나무는 미네소타 주를 상징할 뿐만 아니라 내구성과 다용도로 목재 산업에서 높은 인기를 누리고 있습니다.

레드파인은 기후 변화의 영향으로 인해 시간이 지남에 따라 그 분포가 줄어들 수 있습니다. 기온이 계속 상승함에 따라 이 나무들은 따뜻한 계절의 연장, 극심한 추위 감소, 가뭄의 장기화, 강력한 폭풍, 파괴적인 화재, 해충 침입 등 다양한 위협에 대한 취약성이 높아질 가능성이 높습니다. 안타깝게도 이러한 변화가 일어나는 속도는 적송과 같은 나무가 진화하거나 재배치하는 능력을 앞지르고 있는 것으로 보입니다.

미국 농무부 산림청 북부 연구소의 산림 생태학자 팔릭 은 붉은 소나무 캐노피 아래에서 약 10 피트 높이의 코끼리 눈만큼 크고 8 년 된 넓은 잎 낙엽수 인 비터넛 히코리를 멈추고 새로 온 사람을 가리 킵니다. “정말 잘 자라고 있어요.“라고 그는 말합니다.

그랜드 래피즈 근처의 미네소타 중북부에 있는 컷풋 실험림 에서 이 비터넛 히코리가 번성해서는 안 될 것 같습니다. 혹한이 덜 심한 남쪽에 있는 일리노이주의 묘목장에서 묘목으로 시작되었을 가능성이 높습니다. 일반적으로 남부에 적응한 묘목을 지금처럼 추운 기후에 심으면 서리 피해를 입어 생존에 위협을 받을 수 있습니다. 하지만 새로 온 이 나무는 무성하고 푸른 잎에서 건강함이 느껴집니다.

기후 변화를 겪고 있는 지구의 맥락에서 산림의 영속적인 성장을 목표로 하는 이니셔티브의 시작은 이러한 노력의 미래 전망에 긍정적인 신호가 됩니다.

2016년, 컷풋 실험림의 범위 내에서 팔릭 박사는 남쪽으로 수백 마일 떨어진 여러 지역에서 조달한 씨앗에서 추출한 묘목을 의도적으로 재배하는 연구를 시작했습니다. 이 연구의 목적은 북미 북부 지역에 자생하는 8가지 나무 종의 성장 패턴과 적응성을 조사하는 것이었습니다. 이 중에는 이스턴 화이트 파인, 노던 레드 오크, 버 오크, 레드 메이플 등 친숙한 네 가지 품종이 포함되었습니다.반대로 화이트 오크, 비터넛 히코리, 블랙 체리, 폰데로사 소나무로 구성된 나머지 네 종은 이 지역에서 덜 흔하거나 이국적인 나무였습니다.

20년 전만 해도 이 남부 나무 묘목이 이 지역에서 번성하기는 어려웠을 것입니다. 그러나 오늘날 팔릭과 그의 팀은 그들이 심은 대부분의 남부 나무가 인상적으로 성장하는 것을 관찰하고 있습니다. 팔릭은 “나무들이 활발하게 자라고 있다"고 말하며, 이는 과학자들이 아직 장기적인 생존 가능성을 확인하지는 못했지만 환경이 나무의 성장에 적합하다는 것을 시사한다고 말합니다. 8종 중 7종의 생존율은 85~90%에 달합니다.

팔릭 씨의 관찰에 따르면 20년 전에는 만연했던 남부 미네소타의 기후 특성이 이제는 북부 미네소타에서도 관찰되고 있습니다. 불과 20년 만에 기후 조건이 북쪽으로 약 200마일 이동한 것입니다.

팔릭의 프로젝트는 기후 변화로 인한 서식지 온난화에도 불구하고 삼림이 적응하고 번성할 수 있도록 나무를 재배치하는 산림 지원 이주 실험입니다. 지원 이동을 옹호하는 임업인들은 일반적으로 특정 종을 구하는 것이 목적이 아니라 나무를 이동시켜 탄소 저장, 물 여과, 야생동물 서식지, 휴양지, 목재 등 다양한 혜택을 위해 생산적인 숲 을 유지하도록 돕고 싶어 합니다.

지원 이주를 탐구하려면 자연 과정에 대한 관점의 전환이 필요합니다. 일반적으로 생태 복원은 훼손된 환경을 복원할 때 과거의 사례에 의존하지만, 보조 이주 전략에 참여하는 임업인들은 미래의 기온 상승이 예상되는 상황에서 생존과 성장 가능성이 더 높은 따뜻한 기후 조건에 적응한 수종을 도입하는 것을 선택합니다.

과거에는 사유지에서 목재 생산량을 늘리기 위해 임업인들이 나무를 재배치해 왔습니다. 그러나 공공 토지의 생물 다양성을 보존하기 위한 수단으로 보조 이동을 활용하는 데 있어 산림 관리자들은 보수적인 접근 방식을 채택해 왔습니다. 이러한 노력의 대부분은 나무 종의 역사적 범위 한계에 가까운 지역으로 더 짧은 거리를 이동하는 파일럿 프로그램과 관련이 있습니다.

하지만 이제 기후 변화로 인한 미래의 산림 파괴에 대한 우려가 커지면서 보존을 위한 이동 지원 연구가 더욱 대담해지고 있습니다. 스페인 , 캐나다와 멕시코에서 연구가 진행되면서 이 운동은 국제적으로 확산되고 있습니다. 현재 팔릭의 연구는 기후 변화에 대한 적응적 양묘(ASCC) 이라는 이름의 네트워크에 속한 14개 연구 프로젝트 중 하나입니다.보조 이동을 실험하는 대부분의 임업인들은 북쪽으로 더 멀리 나무를 심거나 낮은 고도의 나무를 높은 고도에 심고 있습니다. 북미 전역의

사이트에는 몬타나주 플랫헤드 국유림의 서부 낙엽송-혼합 침엽수림, 조지아주 이차우웨이 존스 센터의 다양한 소나무-경목 숲, 콜로라도 주립림 의 스프루스-전나무 숲, 캐나다 온타리오주 페타와 연구림 의 혼합 소나무-경목 숲이 포함됩니다. 팔릭을 비롯한 일부 산림청 과학자들은 지원 이주가 연구 대상에서 표준 관리 전략으로 전환될 것으로 예상하고 있습니다.

이러한 추세에 따라 산림청과 다른 많은 연방 및 주 정부 기관은 이 전략을 수용하기 위해 정책 수정을 검토하고 있습니다. 예를 들어, 미국 어류 및 야생동물 관리국에서는 임업 관리자가 종의 역사적 범위를 넘어 .

숲을 재배치하면 침입 가능성 및 생태계 불균형과 같은 특정 위험이 발생할 수 있지만, 일부 생물학자들은 기후 변화에 대응하지 않을 때 발생하는 위험이 이러한 우려보다 더 크다고 주장합니다. 팔릭은 급변하는 환경 속에서 생물 다양성을 보호하기 위한 선제적 조치의 중요성을 강조하며 이러한 의견을 피력했습니다.

다양화 또는 감소

지원 이동은 1980년대에 일부 생물학자들이 생태계가 빠른 속도로 변화하여 유기체가 충분히 빠르게 적응하지 못할 수 있다는 점을 인식하고 처음 제안한 개념입니다. 최근의 제안에는 멸종 위기에 처한 종을 생존 가능성이 더 높을 것으로 예상되는 대체 지역으로 옮기는 것이 포함되며, 멕시코 회색 늑대를 애리조나, 뉴멕시코 또는 텍사스 내 북부 지역으로 이식하거나 카너 블루 나비를 미시간 남부를 넘어 북쪽으로 옮기는 것 등이 그 예가 될 수 있습니다.

임업 분야의 팔릭과 그의 동료들은 멸종 위기에 처한 삼림 생태계를 보존하기 위한 대안을 고안해냈습니다. 따뜻한 기후에 더 적합한 나무 종을 도입하여 이러한 환경의 회복력을 강화하여 미래의 도전에 견디고 계속 번성할 수 있도록 하는 것이 이들의 목표입니다.

미네소타대학교 산림생태학센터의 저명한 산림 생태학자 리 프렐리히는 “숲이 놀라운 속도로 죽어가고 있는 반면, 재생 속도는 달팽이처럼 느리다"고 말합니다. 기후 변화의 지속적인 영향을 고려할 때, 특정 숲은 완전히 사라지고 대신 번성하는 숲이 일반적으로 지원하는 생물 다양성이 풍부한 서식지가 없는 광활한 초원으로 변할 수 있습니다. 따라서 실현 가능한 유일한 방법은 새로운 식물 종을 도입하거나 자연적인 진행을 받아들이는 것인데, 극심한 기후 변화의 조건에서는 오랜 기간 동안 성숙한 숲이 아닌 초목이 자랄 가능성이 더 높습니다.

기후 변화는 이미 급속한 산림 손실에 기여하고 있습니다. 최근 수십 년 동안 숲이 우거진 모든 대륙의 숲 은 기후 변화로 인해 극심한 폭염과 가뭄을 겪었습니다 , 독일 율리우스 쿤 산림보호연구소의 생태생리학자이자 2022년 연례 식물 생물학 리뷰의 산림 소멸 개요에 대한 주 저자인 헨릭 하트만(Henrik Hartmann)은 말합니다.

극한은 숲의 생활사에서 자연스러운 부분이며 나무는 일반적으로 이에 적응하지만 이번에는 다릅니다 . “이러한 극한 상황은 나무를 기능의 한계점 또는 한계점 이상으로 끌어올리기에 충분했습니다.“라고 Hartmann은 말합니다.

미네소타 노스우즈와 같은 추운 겨울 땅은 기후 변화의 영향을 불균형적으로 받아 더 짧은 겨울, 더 건조한 여름, 더 긴 화재 시즌 을 초래하고 있습니다 .

미네소타는 북극의 영향을 많이 받기 때문에 미국 하류 48에서 가장 추운 기후 중 하나입니다 . 그러나 북극은 1979년 이후 지구의 다른 지역보다 4배 더 빠르게 따뜻해졌으며, 현재 미네소타주는 48개 주에서 가장 빠르게 온난화되는 겨울을 보내고 있습니다. 1970년 이후 미네소타의 겨울 평균 기온은 화씨 5도 가까이 상승했습니다.

미네소타는 다양한 식생대를 묘사하는 여러 개의 두드러진 생태 경계가 특징인 뚜렷한 지형적 다양성을 보여줍니다. 영토 경계 내에는 노스우드로 알려진 북부 지역에서 발견되는 한대 침엽수종이 지배하는 지역이 있습니다. 주 중부와 남부 지역으로 이동하면 도시화와 시골 풍경이 혼합된 가운데 번성하는 참나무와 단풍나무와 같은 온대 낙엽수로 주로 구성된 과도기적 지역을 만나게 됩니다.서쪽과 남서쪽에는 광활한 대초원이 비옥한 농경지로 변모했지만, 아스펜과 공원의 잔재가 간헐적으로 남아 있습니다.

다양한 생태계 사이의 경계가 점점 더 불분명해지고 있습니다. 온난한 기후로 인해 온대 낙엽수가 북부 지역의 침엽수 식생 영역을 잠식하고 있습니다. 따라서 적송과 같이 이 지역에 서식하는 수많은 수종이 기온 상승으로 인해 서식지가 더 남쪽으로 침식될 수 있습니다. 과학자들 사이에서는 이렇게 감소하는 나무 개체군을 낙엽수종으로 대체하는 작업이 불충분한 속도로 진행된다면 건강하지 않은 불연속적인 산림 피복 패턴이 무기한 지속될 수 있다는 우려가 존재합니다.

가속화되는 기후 변화로 인해 노스우즈 생태계의 섬세한 균형이 악화되고 있습니다. 북부 지역의 침엽수림은 장기간의 가뭄과 병충해 발생과 같은 극심한 기상 조건으로 인해 단기간 내에 급격한 감소를 경험하여 회복력이 약화될 수 있습니다. 또한, 이러한 교란은 이전의 기후 조건에 적응한 토착 수종의 재생을 방해하여 장기적으로 산림 경관을 변화시킬 수 있습니다.

최근 프렐리히와 그의 동료들은 2070년까지 미네소타 산림에 대한 기온 상승으로 인한 영향 의 범위(주로 이산화탄소 배출 시나리오에 따라 달라짐)를 연구한 결과, 기온 상승이 미네소타 산림에 미칠 수 있는 영향의 범위가 에 달했습니다. 1979~2013년 평균 기온보다 섭씨 1도 상승하면 활엽수림이 노스우즈에 더 많이 침입할 수 있습니다. 섭씨 6도가 상승하면 대초원이 미네소타 대부분을 덮고 북동쪽 구석에는 활엽수림만 살아남을 것입니다.

미네소타는 독특한 식생과 동물 군집이 특징인 주목할 만한 다양한 생태계를 포괄하고 있습니다. 이러한 서식지는 독특한 환경 조건을 나타내며 지역 내 특정 틈새에 적응한 다양한 종에게 필수적인 피난처 역할을 합니다.

자연의 속도를 높이다

전 세계적으로 나무는 기후 변화에 장기적으로 대응하여 남북으로 이동하고 산을 오르내리며 씨앗은 바람에 의해 흩어지고 동물에 의해 운반됩니다 .

하트만에 따르면, 일부 숲이 새로운 환경으로 이전할 때 생태적 균형을 이루려면 최대 천 년이 걸릴 수 있다고 합니다. 그러나 숲은 시간이 지나도 이동이 가능하기 때문에 이는 숲 자체에 문제가 되지 않습니다.오히려 이러한 지역에서 하이킹과 같은 레크리에이션 활동을 즐기는 사람들에게는 도전이 되고 있습니다. 하트만은 독일에서 주말이면 사람들이 여가를 즐기기 위해 언덕, 산, 숲으로 향하지만, 최근 발생한 사건으로 인해 생명이 없는 숲만 남은 달 표면과 비슷한 황량한 풍경에 깜짝 놀란다고 지적합니다.

특정 나무 종의 성숙 기간은 초기 종자 생산량까지 최대 20년 반까지 연장될 수 있습니다. 이러한 정보를 고려할 때, 향후 10년 이내에 산림을 이전 상태로 복원하고자 한다면 대체 전략을 고려하는 것이 중요합니다. 익숙한 산림 생태계에 국한하지 않고 더 넓은 범위의 산림 생태계를 포괄하는 보전 조치를 채택하는 것이 현명할 것입니다.

미네소타대학교 둘루스의 진화 유전학자인 줄리 에터슨은 당시 네이처 컨서번시의 메러디스 코넷, 미네소타대학교 확장대학의 데이비드 아바즈와 함께 산림 지원 이주 프로젝트 를 공동 설립할 때 이런 생각을 갖고 있었습니다. 에터슨은 토종 나무의 쇠퇴로 인해 침입 식물 종에 대한 틈새가 생길 것을 우려했고, 남방 나무를 점진적으로 이동시켜 숲을 보존하는 방법을 모색했습니다. 산림 보조 이주 프로젝트는 에터슨과 코넷의 연구 원칙에 따라 지역 농장과 양묘장에서 재배한 기후 적응형 나무 묘목의 지역 시장을 구축하는 것을 목표로 합니다.

한 연구를 위해 에터슨과 동료들은 미네소타 북부와 주 중심부에 가까운 두 기후대에서 수집한 씨앗에서 자란 레드 오크와 버 오크의 묘목을 확보했습니다. 작업자들은 네이처 컨서번시 재조림 프로젝트의 일환으로 북부 종자 지역 두 곳의 16곳에 묘목을 심었고, 3년 동안 나무의 생육을 측정했습니다. 약간 더 따뜻한 기후에 적응한 남부 종자에서 얻은 레드 오크는 북부 종자에 비해 생존율이 % 더 높았고, 성장 속도도 % 더 빨랐으며, 기타 장점도 더 많았습니다. 남부 떡갈나무의 결과는 더 혼합적이긴 했지만 일반적으로 북부 떡갈나무보다 더 좋았습니다.

에터슨의 보조 이주 실험, 자연보호협회 및 공공 및 부족 기관과 협력하여 수행한 , 주에서 진행 중인 재조림 노력에 기후 적응 나무를 포함시키는 과학적 기반을 제공합니다: 예를 들어, 2023년에 네이처 컨서번시는 2024년 말까지 공공지에 1,000만 그루의 묘목을 심는다는 여러 파트너의 목표의 일환으로 미네소타 북부 전역에 140만 그루의 묘목을 심었습니다.나무를 심을 때 작업자들은 전통적인 방식으로 묘목의 약 4분의 3을 선택합니다. 기후대에서 씨앗을 채취하여 해당 지역에서 묘목으로 키운 다음 그 지역에 심는 것입니다. 나머지 묘목은 더 남쪽에 있는 숲에서 채취한 모종에서 가져옵니다.

둘루스의 네이처 컨서번시에서는 변화하는 기후에 적응할 가능성이 가장 높다고 판단되는 종을 활용하고 있다고 산림 회복력 부국장인 크리스 던햄은 말합니다. 그러나 자연 시스템과 관련된 내재적 불확실성으로 인해 진전이 조심스럽게 진행되고 있습니다.

다른 이유로 다이얼이 느리게 돌아가고 있습니다: 주 내 양묘장에서 ‘기후 스마트’ 나무에 대한 수요 증가를 충족할 만큼 충분한 현지 묘목을 공급하지 못하고 있기 때문입니다. 그래서 아바즈는 종자 수집가, 묘목 재배자, 구매자로 구성된 광범위한 공급망을 조직하기 시작했고, 농장 및 산림 재배자 협동조합 를 100명의 농부와 양묘장 네트워크로 확장하여 각각 연간 1만 그루의 남부 적응형 현지 나무 묘목을 재배한다는 5년 목표를 세웠습니다. 그런 다음 이 프로그램은 카운티 산림청과 같은 복원 기관과 구매 계약을 확대할 것입니다.

산림 보조 이주 프로젝트는 모든 것을 고려하여 에터슨의 조사 작업, 전문가 자문, 다양한 형태의 촉진된 종 재배치에 의해 결정된 잠재적 성장 패턴에 따라 분류하여 특정 위치에 적합한 묘목을 선택하는 데 체계적인 접근 방식을 사용합니다.

생태 과학자들은 현재 진행 중인 기후 변화에 적응하기 위한 전략으로 산림 지원 이주에 대한 세 가지 접근 방식을 포함하는 조사를 진행하고 있습니다. 이러한 방법론에는 토착 나무 개체군을 현재 서식지보다 기온이 다소 낮은 지역으로 이식하는 인구 이동 촉진, 기존 지리적 경계를 벗어나지만 종자 분산이 여전히 가능한 지역을 포함하는 유기체의 실험적 재배치, 보조 범위 이동이라고 하는 종자 기반 확장 능력을 훨씬 뛰어넘는 지역으로 전체 식물 또는 동물 종을 이동하는 보조 종 이동이 있습니다.

미네소타 북부에서는 “녹색"으로 간주된 묘목은 해당 조건에서 번성할 수 있는 능력이 입증되었기 때문에 재배에 적합한 것으로 간주됩니다. 그러나 남부 토착 종의 경우, 개체군 이동 지원이라는 보다 전략적인 접근 방식이 사용됩니다.이 묘목들은 북쪽으로 더 멀리 이식되지만 여전히 전통적인 서식지 범위 내에 있습니다.

노란색으로 지정된 나무는 더 많은 주의가 필요합니다. 이것은 기후 변화에 따라 현재의 역사적 범위를 벗어나도록 종을 이동시키는 지원 범위 이동입니다 . 이 과정은 또한 자연적인 종자 분산이 할 수 있는 일을 모방합니다. 아바즈는 “동부 헴록과 미국 너도밤나무처럼 우리 지역에 이제 막 들어왔거나 개체 수가 매우 적은 종들이 여기에 해당합니다.“라고 말합니다.

남부 묘목은 지역 기후 조건에 대한 고유한 적응력으로 인해 튼튼한 초목으로 발전하는 경향이 더 큽니다. 이러한 적응 덕분에 일 년 중 더 이른 시기에 개화를 시작하고 가을 후반에 성장을 종료하여 더 넓은 기간 동안 광합성 활동 능력을 확장할 수 있습니다.

마지막으로, 산림 보조 이주 프로젝트에 의해 적색으로 분류된 나무는 지리적 제약으로 인해 미네소타 북부까지 장거리 자연적으로 종자를 번식할 수 없는 나무입니다. 이러한 나무의 재배치는 보조 종 이동의 사례에 해당합니다. 예를 들어, 미네소타 최남단 또는 아이오와 북부 지역에서 유래한 묘목은 이 분류에 해당하며 현재로서는 고려할 수 없는 것으로 간주된다고 아바즈는 설명합니다.

폰데로사의 교훈

설명된 기준에 따르면, 컷풋 실험림에 정착한 식물 종 중 하나는 부정적인 평가를 받을 것으로 예상되었습니다. 그러나 팔릭 박사는 미네소타 북부의 중요한 침엽수 종으로서 이 특정 나무의 잠재적 가치에 대해 높은 기대를 걸고 있습니다.

팔릭 박사는 네브래스카 북서부에서 채취한 씨앗에서 얻은 폰데로사 소나무 묘목을 남서쪽으로 수백 마일 떨어진 실험지에 이식하는 실험을 진행했습니다. 안타깝게도 이식 과정에서 살아남은 묘목은 5분의 1에 불과했습니다. 그러나 살아남은 묘목 중 일부는 놀라운 성장과 번영을 보였습니다. 이 연구는 목재 생산에 사용되며 따뜻하고 건조한 여름 기후와 온화한 겨울 기온에 적응하는 것으로 알려진 폰데로사 소나무가 붉은 소나무 개체수가 감소할 경우 북부 미네소타에서 잠재적으로 번성할 수 있음을 시사합니다.

온대 활엽수가 노스우드로 침범했음에도 불구하고, 팔릭이 제기한 것처럼 많은 미네소타 주민의 경험에 필수적인 파인랜드의 특성을 대체할 수는 없을 것입니다.

산림 관리자들은 궁극적으로 남부 수종을 더 북쪽 지역으로 이전해야 하는 결정에 직면할 수 있는데, 그렇게 하지 않을 경우 목재 수확 및 기타 용도에 적합한 생산적인 삼림의 수가 감소할 수 있기 때문입니다.

미래 세대를 위해 귀중한 삼림 생태계를 보존하기 위해서는 팔릭의 말처럼 이러한 자원을 지속시키는 데 집중하는 것이 중요합니다. 팔릭에 따르면 다음 세기의 숲에 대한 개념은 과거와는 크게 달라질 것입니다. 그럼에도 불구하고 우리 후손들이 결국 물려받게 될 삼림은 지금부터라도 고려하고 행동해야 합니다.

이 글은 원래 누구나 과학 지식에 접근할 수 있도록 돕는 비영리 간행물 Knowable Magazine 에 게재되었습니다. Knowable Magazine 뉴스레터 구독하기 .