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Restoration of tropical dry evergreen forest in southern India: balancing carbon sequestration with biodiversity conservation

이 연구는 인도 남부의 열대 건조 상록수를 자생종으로 복원하는 것이 높은 생물 다양성을 유지하면서도 외래종 나무와 대등한 수준의 탄소 흡수량을 달성할 수 있음을 입증하며, 이는 생태적 온전성과 기후 완화 목표가 성공적으로 균형을 이룰 수 있음을 보여준다.

원저자: Shanmugam, M., Pulla, S., Epinal, L. N.

게시일 2026-07-10

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CC BY 4.0

원저자: Shanmugam, M., Pulla, S., Epinal, L. N.

원본 논문은 CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) 라이선스로 제공됩니다. ⚕️ 이것은 동료 심사를 거치지 않은 프리프린트의 AI 생성 설명입니다. 의학적 조언이 아닙니다. 이 내용을 바탕으로 건강 관련 결정을 내리지 마세요. 전체 면책 조항 읽기

1973년, 황량하고 메마른 황무지에서 시작된 숲을 상상해 보십시오. 당시에는 정글이라기보다 사막에 가까운 모습이었습니다. 그 시절, 바람과 흙을 막을 수 있는 유일한 방법은 성장이 빠른 외래종 나무를 심는 것이었습니다. 마치 식물 세계의 '스피드 데몬(속도광)' 같은 존재들인 Acacia auriculiformis나 유칼립투스를 심는 식이었죠. 이들은 빠르게 자라나 일시적인 방패 역할을 해주었습니다. 하지만 1990년대 초반부터 목표가 바뀌었습니다. 연구팀은 인도의 특정 지역에서만 발견되는 독특하고 희귀한 유형인 원래의 토착 열대 건성 상록수림(TDEF)을 되살리고자 했습니다. 그들은 생태계의 진정한 영혼을 복원하기 위해 이 '스피드 데몬'들을 토착 종으로 교체하기 시작했습니다.

여기서 큰 질문이 생깁니다. 최근에 심어진 현재 키가 더 작은 토착 나무들이, 빠르게 자라는 비토착종들의 탄소 저장 능력에 과연 따라잡을 수 있을까요? 아니면 우리는 지구의 탄소를 지키는 것과 지구의 생물 다양성을 지키는 것 사이에서 하나를 선택해야만 할까요?

위대한 탄소 경주

연구진은 인도 아우로빌(Auroville)의 두 곳의 복원된 숲 구역을 깊이 있게 조사했습니다. 그들은 36개의 서로 다른 구획(plot)에 걸쳐 나무 밑동 굵기가 접시 하나(10cm)보다 굵은 모든 나무의 수를 측정했습니다. 결과는 "와우"와 "잠깐만요"가 섞여 있었습니다.

먼저, 생물 다양성의 승리입니다. 이 숲은 이제 91종의 토착 종과 **34개의 서로 다른 과(family)**를 품고 있는 북적이는 식물 도시가 되었습니다. 이는 토착 생명체들의 거대한 파티입니다!

하지만 "탄소 은행 계좌"(지상부 바이오매스, 즉 AGB로 측정됨)에 관해서는, 현재 비토착종 나무들이 경주에서 앞서고 있습니다. 나무들에 저장된 총 탄소량은 평균 66.91 ± 41.2 Mg ha⁻¹였습니다. 이는 상당한 양이지만, 비토착종 나무들이 주도권을 쥐고 있었습니다. 왜 그럴까요? 그들이 현재 더 크고 줄기도 더 굵기 때문입니다. 실제로, 더 큰 나무 크기 그룹에서는 비토착종이 토착종보다 거의 두 배 많은 탄소를 보유하고 있었습니다.

"스피드 vs 스테미나" 비유

비토착종 나무들을 단거리 스프린터라고 생각해 보십시오. 그들은 일찍 시작했고(70년대에 식재됨), 빠르게 달렸으며, 현재 훨씬 앞서 나가고 있습니다. 토착 나무들은 나중에 출발한 마라톤 선수와 같습니다(90년대에 식재됨). 그들은 현재 키가 더 작고 체구도 작습니다. 하지만 반전이 있습니다. 논문은 만약 나무의 높이가 줄기 굵기에 따라 어떻게 성장하는지를 살펴본다면, 토착종들이 비토착종과 동일한 '엔진'을 가지고 있다고 시사합니다.

데이터에 따르면, 비토착종이 현재는 더 크지만, 토착 종들은 유사한 목재 밀도를 가지고 있으며 굵기가 굵어짐에 따라 그만큼 높게 자랄 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 저자들은 기존의 비토착종 나무들이 결국 죽고 토착 나무들이 계속 자라남에 따라, 장기적으로 토착 종들이 비토착종과 비슷한 수준의 탄소를 흡수할 수 있을 것이라고 제안합니다. 이것이 승리를 보장하는 것은 아니지만, 토착 나무들은 따라잡을 수 있는 스테미나를 보여주고 있습니다.

다양성의 신화

여기서 논문은 한 가지 대중적인 아이디어를 반박합니다. 많은 과학자들은 숲에 더 다양한 종이 많을수록 더 많은 탄소를 저장할 것이라고 믿습니다(마치 다양한 팀 구성이 회사의 생산성을 높이는 것과 같습니다). 연구진은 탄소를 더 많이 저장하는 구획이 종의 수가 더 많은지 확인하여 이를 테스트했습니다.

결과는 어땠을까요? 아니었습니다. 그들은 종의 수와 저장된 탄소량 사이에 아무런 연관성이 없다는 것을 발견했습니다. 구획에 종이 몇 종류가 있든 많든, 탄소 수치는 다양성만으로는 변하지 않았습니다. 논문은 이 특정 복원 숲에서, 단순히 종의 숫자가 많은 것보다 특정 나무의 정체성(예: 우점종인 Acacia)이 더 중요하다고 명시적으로 밝히고 있습니다.

결론

그렇다면 결론은 무엇일까요? 논문은 토착 TDEF를 복원하는 것이 91종의 토착 종을 위한 풍요로운 집을 만드는 생물 다양성의 승리 전략임을 시사합니다. 비토착종 나무들이 더 오래되고 키가 크기 때문에 현재는 더 많은 탄소를 보유하고 있지만, 토착 나무들은 "탄소 패배자"가 아닙니다. 그들은 동일한 목재 밀도와 성장 잠재력을 가지고 있으므로, 미래에 그만큼의 탄소를 저장할 수 있다는 뜻입니다.

이 숲은 진행 중인 작업입니다. 토착 나무들은 여전히 자신의 잠재력을 향해 자라나고 있으며, 비록 아직 탄소 저장량에서 비토착종을 추월하지는 못했지만, 저자들은 그들이 그 궤도에 올라와 있다고 제안합니다. 이 숲은 탄소를 저장하기 위해 생물 다양성을 희생할 필요가 없음을 증명합니다. 다만, 토착 마라톤 선수들이 제 속도를 낼 때까지 조금 인내심을 가지고 기다려야 할 뿐입니다.

기술 요약: 인도 남부 열대 건성 상록수림(TDEF)의 복원

문제 제기
열대 건성 상록수림(TDEFs)은 아시아의 특정 지역, 특히 인도 남동부 해안에 국한되어 나타나는 독특하고 매우 위협받는 숲 유형이다. 역사적으로 이 숲들은 높은 인구 밀도로 인해 다른 토지 용도로 대거 전환되었으며, 그 결과 고립된 파편들만이 남아 있다. 전 세계적인 복원 노력은 종종 빠른 탄소 흡수와 경제적 이득을 위해 성장이 빠른 외래종 나무를 우선시하지만, 우수한 회복력과 생물 다양성 보존을 제공하는 자연적이고 고다양성인 생태계로 전환해야 할 필요성이 인식되고 있다. 그러나 복원된 TDEF의 탄소 흡수 잠재력, 구체적으로 외래종이 전통적으로 선호되는 플랜테이션과 비교했을 때 자생종이 어떻게 다른지에 대한 중요한 데이터 공백이 존재한다. 또한, 다른 생태계에서 관찰되는 식물 종 다양성과 지상부 생체량(AGB) 사이의 양의 상관관계가 복원된 TDEF에서도 유효한지도 여전히 불분명하다.

연구 방법
본 연구는 1973년 황폐한 지형에서 TDEF로 복원된 인도 남부 아로빌(Auroville) 지역에서 수행되었다. 1973년의 초기 조림은 방풍림 목적으로 비자생종(예: Acacia auriculiformis, Eucalyptus globulus)을 활용하였다. 1990년대 초반부터는 자생적인 재생을 허용하고 외래종을 대체하기 위해 자생 TDEF 종을 복원하는 방향으로 초점이 전환되었다.

연구진은 두 지역(Pitchandikulam Forest 30ha, New Land-Ravena Forest 43ha)에 걸쳐 36개의 식생 조사구(20m × 20m, 경사 지형에 따라 일부 직사각형 형태 적용)를 설정하였다. 흉고 둘레(GBH)가 10cm 이상인 모든 목본 식물을 식별하였으며, 모든 개체의 흉고 직경(DBH)과 높이를 측정하였다.

주요 분석 단계는 다음과 같다:

분류: 식물의 세계 온라인 포털(Plants of the World Online Portal)의 지리적 분포 데이터를 기반으로 종을 자생종과 비자생종으로 분류하였다.
다양성 지표: 구획 수준의 종 풍부도, 샤논 지수(Shannon index), 심슨 지수(Simpson index), 힐 수(Hill numbers)를 산출하였다.
생체량 추정: 지상부 생체량(AGB)은 모든식 $AGB = 0.0673 \times (\rho D^2 H)^{0.976} \times 0.001$ 을 사용하여 추정하였다 (여기서 $\rho$ 는 목재 밀도, $D$ 는 DBH, $H$ 는 높이). 탄소 분율을 적용하여 지상부 및 지하부 탄소 저장량을 도출하였다.
통계 분석: 웰치의 이표본 t-검정(Welch's two-sample t-tests)을 사용하여 자생종과 비자생종 그룹 간의 풍부도, AGB, 목재 밀도, 기저 면적, 높이를 비교하였다. 선형 회귀 분석을 통해 AGB와 다양성 지수 간의 관계를 테스트하였다. 높이-DBH 스케일링 관계를 모델링하여 미래의 탄소 저장 잠재력을 투영하였다.

주요 결과

생물 다양성: 복원된 부지는 117개 종(34개 과)에 속하는 1947개의 개체를 포함하는 높은 목본 식물 다양성을 지원한다. 이 중 91종(1002개체)은 자생종이며, 26종(945개체)은 비자생종이다. 자생종이 비자생종보다 더 높은 다양성 지수를 나타냈다.
탄소 저장량: 평균 지상부 생체량(AGB)은 66.91 ± 41.2 Mg ha⁻¹였으며, 총 탄소(지상 및 지하부 합계)는 40.09 ± 25.7 Mg ha⁻¹였다. 이 규모는 전 세계의 계절적 건조 열대림과 유사하다.
자생종 vs 비자생종 성능:
- 현재 비자생종이 큰 크기 계층(DBH ≥ 20 cm)을 지배하며, 이 계층에서 자생종보다 거의 두 배 높은 AGB를 기여하고 있다.
- 이러한 생체량 우위는 비자생종의 목재 밀도 차이가 아니라, 자생종에 비해 비자생종이 현저히 더 높고 기저 면적이 크기 때문에 발생한다.
- 자생종은 더 최근에 식재되었기 때문에 일반적으로 키가 작지만, 성장하는 코호트를 나타내는 인구 구조(역 J-자형)를 보인다.
스케일링 및 미래 잠재력: 높이-DBH 모델링 결과, 작은 DBH 값에서는 비자생종이 더 높았으나 DBH가 증가함에 따라 높이 차이가 줄어드는 것으로 나타났다. 목재 밀도가 유사하기 때문에, 자생종은 성숙함에 따라 비자생종과 유사한 높이와 탄소 저장 수준에 도달할 것으로 예측된다.
다양성-생체량 관계: 가설과 달리, 구획 수준의 AGB와 종 풍부도, 샤논 지수, 또는 심슨 지수 사이에는 유의미한 관계가 발견되지 않았다.

의의 및 주장
본 논문은 자생 TDEF 종을 복원함으로써 장기적으로 비자생종 플랜테이션과 대등한 탄소 저장 수준을 달achios하는 동시에, 생태적 온전성과 높은 생물 다양성을 유지할 수 있다고 주장한다. 본 연구는 자생종이 현재는 더 어리고 키가 작지만, 탄소를 흡수할 수 있는 생리적 능력(목재 밀도 및 높이 스케일링)을 갖추고 있음을 입증한다.

저자들은 오래된 비자생종 나무들이 죽고 자생 나무들이 성숙함에 따라, 복원된 숲의 탄소 저장량이 점차 자생종으로 전환될 것이며, 잠재적으로 현재의 수치를 넘어설 수 있다고 상정한다. 본 연구는 특정 비자생종의 우점으로 인해 (또는 복원된 숲의 특성상) 다양성-AGB 오버일딩(overyielding) 관계가 감지되지 않았을 수도 있으나, TDEF의 복원이 탄소 흡수 목표와 생물 다양성 보존을 균형 있게 맞출 수 있는 실행 가능한 경로임을 강조한다. 이러한 결과는 기후 변화 완화와 적응을 위해 종이 빈약한 비자생종 플랜테이션에서 자연적이고 고다양성인 생태계로 이동해야 함을 뒷받침한다.

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