열대 산악 지역의 식물 종에 미치는 기후 변화의 영향을 더 잘 이해하고자 진행된 연구에서 브라운 대학 생물학자들은 온도와 습도의 작은 변화조차도 엄청난 영향을 끼칠 수 있으며, 그곳에 서식하는 식물뿐만 아니라 그들이 지탱하는 생태계까지 위협할 수 있다는 것을 발견했다.

브라운에서 생태학 및 진화생물학으로 박사 학위를 취득하는 동안 연구를 수행한 에밀리 홀렌벡은 코스타리카의 몬테베르데 산악 지역에서 수행한 일련의 실험에서 이런 변화를 관측했다. 홀렌벡은 기후 변화가 열대 우림에 어떤 영향을 미치는지 배우는 데 전념하고 있으며, 논문 작업의 일환으로 5년 동안 코스타리카와 파나마의 세 산에서 기생식물이라는 식물 종의 발생을 기록하는 연구를 이끌었다. 그녀는 산 중 하나에서 고도, 온도 및 건조도가 다른 장소에 식물종을 이식한 다음 식물에 미치는 영향을 관찰하고 정량화했다.

네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)에 게재된 연구에 따르면, 대부분 착생식물 종은 일반적으로 경험하는 것과 약간이라도 다른 기후 조건에서 원래 서식지 밖에서 생존하기 위해 고군분투했다. 연구자들은 그들의 연구가 열대 산악 생태계에서 기후 변화로 인한 광범위한 멸종 위험에 대한 이전의 추측을 강화했다고 결론지었다.

"생물학자가 아닌 사람들조차도 이곳에 사는 사람들에게는 자연 세계가 지난 20~30년 동안 기후 변화에 대응하여 놀라운 방식으로 변화하고 있다는 것이 이미 분명합니다." 현재 열대 생태계와 생물 다양성을 보존하고 회복하는 데 중점을 둔 코스타리카 비영리 단체인 몬테베르데 보존 리그의 회장인 홀렌벡의 이야기이다. "우리가 보고 있는 것을 뒷받침하는 맥락과 증거를 제공하기 위해 매우 구체적이고 잘 통제된 과학적 연구를 수행하는 것이 정말 중요하다고 느꼈습니다."라고 덧붙였다.

석탄 광산의 카나리아
기후 변화가 다양한 종에 멸종 위험을 초래한다는 것은 널리 알려졌지만, 이러한 역학에 대한 이해는 제한적이다. 특히 세계에서 가장 다양한 생태계 중 일부가 있는 열대 산악 지역의 경우가 그렇다. 연구 공동 저자인 브라운 생태학, 진화 및 유기체 생물학 교수이자 홀렌벡의 논문지도 교수였던 도브 삭스(Dov Sax)의 의견이다.

삭스는 기후 변화로 인한 멸종 위험에 대한 대부분의 추정치는 현재 종이 경험하는 기후 조건의 종류와 그 조건이 미래에 근처 어딘가에 있을 가능성이 있는지를 고려하는 상관관계 통계적 모델에 기반을 두고 있다고 말했다. 이러한 접근 방식은 종의 정확한 지리적 분포가 잘 연구된 미국과 유럽에서는 잘 작동하지만, 열대 환경에서는 적합하지 않다. 그곳에서 대부분 종의 분포는 종종 제대로 문서로 만들어지지 않았으며, 종이 현재 위치에서 발생하는 것과 다른 조건을 견딜 수 있는지는 불분명하다.

삭스는 "이 분야에서는 기후 변화의 다양한 수준에서 열대 생물의 멸종 위험이 얼마나 심각한지 제대로 파악하지 못하고 있다"고 말했다. 이 연구는 코스타리카와 파나마 산간 지대의 열대 기생식물에 대한 이런 한계를 직접적으로 다루고 있으며, 이를 위해 엄청난 양의 작업이 필요했다고 한다.

홀렌벡은 브라운 연구 조수의 도움을 받아 3개 산맥에 걸쳐 약 70종의 착생식물 분포를 주의 깊게 조사했다. 연구자들은 나무를 오르내리고 산악 지형을 횡단하여 15종의 약 1,500개의 개별 착생식물을 일반적으로 생존하는 고도 위 아래의 다양한 위치와 기후 조건으로 이식했다. 그리고 연구자들은 3년 동안 3개월마다 식물을 모니터링했다.

"우리는 이 종들이 널리 두려워했던 것처럼 기후 조건의 작은 변화에 실제로 민감하다는 것을 발견했으며, 이전에 훨씬 작은 규모의 실험에서도 그런 사실이 발견되었습니다."라고 삭스는 말했다. 변화에 가장 취약하지 않으리라고 예측되었던 생존 범위가 가장 넓은 식물들조차 연구자들이 예상했던 것보다 더 나쁜 성과를 보였다. 또한, 연구 결과는 다양한 기후 변화 시나리오에서 2100년까지 예상되는 기온 조건과 극명하게 다른 결과를 시사한다. 기후 변화에 관한 정부 간 패널에서 결정한 저배출 시나리오(산업화 이전 수준보다 1.5도 섭씨)와 관련된 기온에서 연구된 식물 종의 대부분은 살아남을 것이다. 그러나 적당히 높은 배출 시나리오(산업화 이전 수준보다 3.2도 섭씨)에서 연구 종의 5%~36%가 해당 지역의 모든 산에서 멸종될 수 있으며, 종의 10%~55%가 연구된 산에서 사라질 것으로 예상된다.

"이 열대 종에 대한 한계점이나 전환점에 얼마나 가까이 있는지가 약간 놀랍습니다. 한편으로는 기후 변화를 극적으로 늦출 수 있다면 희망을 주지만, 다른 한편으로는 우리가 두려워했던 대규모 멸종 사건으로 이어지는 데 필요한 추가 온난화가 얼마나 적은지를 보여줍니다." 삭스는 지구 표면 온도가 산업화 이전 시대 이후로 이미 섭씨 1도 상승했다는 점을 지적하며 말했다.

삭스는 적당한 수준의 온난화로 인해 세기말까지 모든 착생식물의 3분의 1이 사라질 수 있으며, 이는 생태계에 광범위하고 예측 불가능한 하류 효과를 가져올 수 있으며, 궁극적으로 주변 지역 인구와 경제에 부정적인 영향을 미칠 수 있다고 덧붙였다.

코스타리카에 살면서 과학을 가르치고, 연구 펠로우십을 운영하고, Avenues the World School에서 커리큘럼을 설계하는 홀렌벡은 열대 우림의 기생식물이 석탄 광산의 카나리아와 같다고 말했다. "이 수준의 구체적인 데이터를 얻는 데는 오랜 시간에 걸쳐 엄청난 양의 현장 작업이 필요했고 약 70종의 식물에 적용됩니다. 하지만 이 연구는 기후 변화가 다양한 종에 어떤 영향을 미치는지에 대한 피상적인 부분에 불과합니다."라고 그녀는 의견을 전했다.

참조:
Emily C. Hollenbeck, Dov F. Sax. Experimental evidence of climate change extinction risk in Neotropical montane epiphytes. Nature Communications, 2024; 15 (1) DOI: 10.1038/s41467-024-49181-5