이산화탄소가 증가하면서 식물이 숨을 쉴 때 내뿜는 수분량이 감소해 북극의 온도가 올라간다는 흥미로운 연구 결과가 나왔다.
11일 포항공대에 따르면 환경공학과 국종성 교수와 박사과정 박소원씨, 스위스 취리히대학교 김진수 박사 공동연구팀은 이산화탄소가 증가하면 고위도 지역 식물의 기공이 닫히고 증산량이 줄어들어 북극 온난화를 가속시키는 것을 확인했다. 지구 시스템 모형 시뮬레이션을 통해 연구된 이 연구성과는 최근 과학 분야의 권위 있는 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 게재됐다.
식물은 광합성을 통해 이산화탄소를 빨아들이고, 산소를 내뿜는다. 이 과정에서 잎에 있는 기공을 열어 대기 중에 있는 이산화탄소를 빨아들이는데, 이때 수분도 함께 내보낸다.
그런데 대기 중에 이산화탄소가 많아지면 식물은 기공을 조금만 열어도 충분한 이산화탄소를 흡수할 수 있다. 기공을 적게 열면 내보내는 수증기의 양도 감소한다. 식물의 이런 증산작용이 감소하면 육지의 온도는 더 쉽게 상승한다. 최근, 이러한 식물 증산작용의 감소가 북반구 육지지역의 폭염 증가의 원인 중의 하나로 지목되고 있다.
이런 식생의 반응은 지표면과 대기와 에너지 교환을 조절함으로써 전 지구적 기후변화를 초래하는데 이를 ‘생리학적 강제력’이라 한다. 하지만 지금까지 생리학적 강제력이 북극 기후 시스템에 미치는 영향을 확인한 연구는 없었다.
공동연구팀은 지구 시스템 모형 시뮬레이션 결과를 분석해 이산화탄소가 증가하면 육지 식생의 기공 닫힘 현상이 육지의 온난화를 일으키고, 이는 다시 대기 순환 및 지구시스템 과정의 양(Positive)의 피드백 작용을 통해서 육지와 멀리 떨어진 북극에서의 온난화를 가속시킨다는 것을 확인했다.
또한, 이산화탄소 증가로 인한 기공 닫힘 효과가 북극 온난화에 미치는 영향을 정량적으로 평가한 결과, 대기 중 이산화탄소 증가로 인한 온실효과의 약 10% 정도가 생리학적 강제력에 의해 이루어진다고 밝혔다.
북극온난화를 다양한 관점에서 연구해온 국종성 교수는 “미래 기후 전망에서 이산화탄소 증가에 따른 기공 닫힘 효과가 충분히 고려되지 않고 있다” 며 “이는 북극 온난화가 현재 제시된 예측보다 훨씬 빠르게 진행될 수 있음을 의미한다”고 지적했다. 그는
또 “이산화탄소의 증가는 기존의 알려진 온실효과뿐만 아니라, 식물의 생리작용을 바꿔서 지구 온난화를 가속시키고 있다”고 경고했다.
한편 이 연구는 한국연구재단 지면-해양 생지화학과정의 기후피드백 연구의 지원으로 이뤄졌다.
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