광범위한 뿌리 시스템을 가진 침엽수인 피뇽 소나무는 남서부의 고지대에서 자랍니다. 뿌리 시스템 덕분에 피뇽 소나무는 가뭄에 매우 강하지만, 2002~03년에 가뭄이 장기화되고 나무껍질벌레가 발생하면서 12,000헥타르의 나무가 죽었습니다. 이는 100년만의 가뭄으로 기록상 가장 건조한 기간이었으며, 흥미롭게도 기록된 평균 기온보다 2~3˚C 높은 기온과 일치했습니다.
아담스와 그의 고문들은 기후 변화로 인한 기온 상승이 가뭄의 영향을 악화시키고 나무 고사를 가속화할 수 있는지 궁금해했습니다. 애리조나 대학교는 생물권 2 실험실에서 가뭄 상태와 온도 변화를 테스트할 수 있는 특별한 기회를 얻었습니다. 애리조나 고원 사막에 위치한 3에이커 규모의 독특한 '살아있는 실험실'인 바이오스피어 2는 한때 8명이 2년간 자급자족 생존 생활을 했던 곳입니다. 현재는 연구 프로젝트가 진행되는 곳으로, 아담스는 내부 공간을 활용해 이식한 피뇽 소나무를 상온과 4˚C 높은 온도에서 두 차례에 걸쳐 가뭄을 유도하는 실험을 할 수 있었습니다.
"당연히 따뜻한 나무가 먼저 죽어야 합니다."라고 아담스는 말합니다. "하지만 우리는 다른 요인에 관계없이 온도 변화가 사망률을 가속화하는지를 테스트하고 싶습니다." 실제로 이러한 가속화가 일어난다면, 피뇽 소나무가 역사적으로 견딜 수 있었던 가뭄이 더 짧아지면 심각한 고사를 초래할 수 있습니다.
물론 아담스와 그의 동료들은 물이 없으면 나무가 얼마나 빨리 죽는지 관찰하는 데 그치지 않았습니다. 그들은 또한 가뭄에 대한 나무의 생리적 반응을 연구하여 가스 교환, 수분 전위, 기공 전도도를 측정했습니다. 기공 전도도를 측정하기 위해 이들은 METER( SC-1 leaf porometer )를 사용하여 매주 한 번씩 해가 뜰 때부터 질 때까지 약 9,000회의 개별 측정을 수행했습니다.
포로미터 매뉴얼에는 침엽수에 포로미터를 사용하려는 사람들을 위한 지침이 많지 않았기 때문에 Adams는 연구를 시작하기 전에 가뭄 스트레스를 받지 않는 나무에 "약간의 장난"을 쳤습니다. 그는 좋은 측정값을 얻는 가장 좋은 방법은 구멍을 바늘로 한 겹 덮는 것이라는 사실을 발견했습니다. "바늘은 3차원적인 존재입니다."라고 그는 설명합니다. "바늘은 종에 따라 여러 면에 기공이 있습니다. 손의 손가락이 나뭇가지에서 튀어나온 바늘이라고 상상해보면, 우리는 손가락을 모아 바늘 한 개 두께로 조리개를 덮을 수 있도록 밀어 넣었습니다. 손가락을 벌리면 조리개를 완전히 덮지 않으면 전도도가 과소평가되는 것과 같은 이치입니다. 또한 여러 겹을 붙이면 전도도 수치를 높일 수 있다는 사실도 발견했습니다.
가뭄 연구의 또 다른 부분에는 수문학자가 가뭄 중 물 손실을 모델링하는 데 사용하는 일부 모델을 매개변수화하기 위해 계량 lysimeter 데이터를 사용하는 데 관심이 있는 수문학자가 참여했습니다. "라이시미터는 작동하기는 번거롭지만 매우 민감합니다."라고 Adams는 말합니다. "0.1kg의 정밀도로 측정할 수 있기 때문에 물 손실을 정량화하는 데 좋은 방법인 것 같습니다. 실제로 기공 전도도계의 기공 전도도는 체중계( lysimeter ) 데이터보다 더 민감하게 나타납니다. 저울의 수분 손실은 매우 빠르게 0에 도달하고 몇 주 후에는 수분 손실을 측정할 수 없지만, 아침과 저녁의 기공 전도도 데이터로 수분 손실을 확인할 수 있습니다."
실험이 한창일 때는 학부생과 실험실 기술자들이 하루 종일 한 번에 최대 3개의 기공 측정기를 돌렸고, 아직 첫 번째 실험의 데이터에 파묻혀 있지만 더 많은 데이터를 축적할 수 있기를 기대하고 있습니다. "우리 연구의 한 가지 한계는 나무가 도착했을 때 뿌리볼이 매우 작았다는 것입니다. 우리는 풀사이즈 나무 이동기를 사용하여 애리조나 북부의 다양한 고도에 있는 나무를 이식하여 이식 시 가능한 한 큰 뿌리 대 새싹 비율을 얻었습니다. 우리는 이 나무들이 어떻게 죽는지에 대한 생리학을 이해하고, 고도 변화를 온도의 대리물로 사용하여 지구 기후 변화에 비추어 온도에 대한 민감도를 예측하기 위해 기공 측정기를 사용할 것입니다. 또한 이식에 대한 대조군 역할을 하기 위해 이식하지 않은 나무도 현장에 두고 있습니다."
아담스는 남서부의 모든 사람이 피뇽 소나무에 대해 걱정하는 것은 아니라는 점을 인정합니다. "우리는 경제적 가치가 크지 않은 시스템에서 일하고 있습니다. 많은 목장주들이 소나무가 사라지는 것을 기뻐하고 있습니다. 소들이 먹을 풀이 더 많아질 것이고, 장작꾼들이 죽은 나무를 잘라 팔아먹을 것이기 때문이죠." 하지만 기온만으로 나무가 가뭄에 더 취약해진다면 그 영향은 경제적인 측면을 훨씬 뛰어넘습니다. Adams는 다소 가볍게 표현하자면 "무섭습니다."라고 간결하게 말합니다.
정기적으로 최신 콘텐츠를 받아보세요.