Climate warming strengthens the effect of silviculture on ecosystem services in uneven-aged mountain forests
Samsara2 시뮬레이터를 사용한 이 연구는 기후 온난화가 빛 경쟁을 심화시킴으로써 수령이 다양한 산림 내 선택적 임업의 생산성과 경제적 효율성을 증폭시키지만, 이러한 이득은 흔히 수목 관련 생물 다양성의 감소와 임분 구조의 단순화라는 대가를 치르게 된다는 것을 입증한다.
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고산 지대 숲은 정적인 풍경이 아니라, 나무 자체와 그들을 둘러싼 기후 사이에서 끊임없이 섬세한 균형을 협상하며 살아가는 생태계입니다. 이러한 험준한 고산 환경에서 나무가 얼마나 빨리 자랄 수 있는지를 결정하는 일차적인 제한 요소는 흔데 대개 추위입니다. 성장기가 짧을수록 나무의 발달은 더뎌지며, 태양을 차지하기 위한 경쟁에서도 더 고전하게 됩니다. 그러나 지구가 온난화됨에 따라 이러한 냉기 장벽이 낮아지고 있으며, 이는 잠재적으로 나무들이 그 어느 때보다 빠르고 크게 자랄 수 있게 할 것입니다. 하지만 자연에서의 속도는 결코 대가 없이 오지 않습니다. 나무가 더 빨리 자랄 때, 그들은 빛을 두고 더욱 치열하게 경쟁합니다. 가장 키가 큰 나무들은 가장 많은 햇빛을 포 capture하며, 그로 인해 발생하는 깊은 그림자는 주변의 작은 이웃 나무들을 질식시킬 수 있습니다. 이러한 역동성은 숲이 기능하는 방식의 핵심이며, 특히 유럽의 많은 산림이 벌채 후 재식재하는 방식이 아닌 '연속 피복 임업(continuous cover forestry)'이라는 방법으로 관리되는 곳에서 더욱 그러합니다. 이 방식에서 임업인들은 숲의 수관(canopy)을 온전히 유지하고, 다양한 연령과 종의 혼합을 유지하며, 토양을 보호하고 탄소를 저장하는 동시에 꾸준한 목재 공급을 제공하는 것을 목표로 개별 나무를 신중하게 선택하여 벌채합니다. 미래의 핵심 질문은 이 신중하고 선택적인 관리가 기후 변화 속에서도 여전히 유효할 것인가, 아니면 온난해지는 세상이 게임의 규칙을 근본적으로 바꿀 것인가 하는 점입니다.
이를 밝히기 위해 연구자 나테오 보샹(Nathéo Beauchamp), 조르주 쿤슬러(Georges Kunstler), 베노아 쿠르보(Benoit Courbaud)는 실제 결과를 얻기 위해 수십 년을 기다리는 대신 정교한 컴퓨터 시뮬레이션에 의존했습니다. 그들은 숲을 위한 가상 실험실 역할을 하는 '삼사라2(Samsara2)'라는 디지털 모델을 사용했습니다. 이 모델은 개별 나무를 추적하며, 기후와 경쟁 사이의 복잡한 상호작용을 바탕으로 각 나무가 빛을 얼마나 받는지, 얼마나 빨리 자라는지, 그리고 언제 죽는지를 계산합니다. 연구팀은 가문비나무(Norway spruce), 전나무(silver fir), 유럽 너도밤나무(European beech)로 구성된 전형적인 혼효림(uneven-aged forest)을 특징으로 하는 시나리오를 설정했습니다. 그들은 숲의 구조가 어떻게 진화하고 안정화되는지 관찰하기 위해 300년이라는 충분히 긴 시간 동안 시뮬레이션을 실행했습니다. 그들은 온도 효과만을 분리하기 위해 수분 가용성은 일정하게 유지하면서, 현재의 추운 기후와 현저히 따뜻해진 미래 기후라는 두 가지 뚜렷한 기후 시나리오를 테스트했습니다. 각 기후 내에서 그들은 여섯 가지 서로 다른 관리 방식을 적용했습니다. 이 방식들은 무작위 벌채부터, 빛을 좋아하는 종들을 위한 틈을 만들기 위해 나무를 소규모로 흩어져 있는 그룹 단위로 제거하는 방식, 그리고 특정 고가치 나무를 '작물 나무(crop trees)'로 선정하고 그 주변 나무들을 제거하여 햇빛에 대한 접근성을 극대화하는 방식까지 다양했습니다. 또한 그들은 솎아베기(thinning)의 강도를 달리하여, 밀집된 나무 군락이나 더 개방된 군락을 남기도록 했습니다.
시뮬레이션 결과, 따뜻한 기후가 실제로 산림 생산성을 높이기는 하지만, 이는 숲이 어떻게 관리되느냐에 따라 숲의 내부 논리를 변화시킨다는 것을 보여주었습니다. 따서운 시나리오에서 나무들은 특히 이미 앞서 나가고 있던 우점종들을 중심으로 더 빠르게 성장했습니다. 이러한 성장 가속화는 빛에 대한 경쟁을 심화시켜, 거목과 약소자 사이의 격차를 더욱 뚜렷하게 만들었습니다. 큰 나무들은 더욱 커진 반면, 작은 나무들은 압박이 심해지고 사망률이 높아졌는데, 이는 '자기 솎아내기(self-thinning)'라고 알려진 과정입니다. 결정적으로, 연구는 임업인의 선택이 가진 효과가 이러한 온난화에 의해 증폭된다는 것을 발견했습니다. 관리자들이 특정 나무를 선호하는 선택적 전략을 사용할 때, 따뜻한 기후는 선택된 나무들의 성장 우위를 증폭시켰습니다. 예를 들어, 임업인들이 특정 가문비나무나 전나무를 '작물 나무'로 선택하고 그 경쟁자들을 제거했을 때, 따뜻한 기후는 이 선택된 나무들이 매우 활발하게 자라나 해당 군락을 지배하도록 만들었습니다. 이는 결과적으로 수가 적지만 훨씬 더 큰 침엽수들로 이루어진 군락을 낳았습니다. 그러나 이러한 성공에는 대가가 따랐습니다. 고가치 나무에 집중하는 공격적인 방식은 온난해진 기후와 결합하여, 그늘에서 잘 자라는 종인 유럽 너도밤나무를 몰아냈습니다. 선택적 관리 시나리오에서 너도밤나무는 따뜻한 기후에서 숲에서 거의 배제된 반면, 무작위 관리 시나리오에서는 여전히 숲의 중요한 부분을 차지했습니다.
숲의 서비스 제공 능력에 미치는 결과는 관리 스타일에 따라 매우 다양하고 심오했습니다. 목재 가치를 극대화하는 데 초점을 맞춘 선택적 전략은 따뜻한 기후에서 경제적으로 더욱 효율적이 되었습니다. 가장 가치 있는 나무들을 경쟁으로부터 해방시킴으로써, 숲은 더 높은 품질의 목재를 생산하고 그 거대한 나무들의 생체량(biomass) 안에 더 많은 탄소를 저장했습니다. 그러나 이러한 경제적 이득은 생물 다양성의 희생을 담보로 했습니다. 숲의 구조는 단순해졌고, 몇몇 거대한 침엽수들이 지배하게 되어 다른 종들을 위한 다양한 서식지가 줄어들었습니다. 반면, 특정 나무를 목표로 하지 않는 무작� 관리 전략은 따뜻한 기후에서도 너도밤나무를 높은 비율로 포함하여 더 다양한 종과 크기의 혼합을 유지했습니다. 이 방식은 고가치 목재 측면에서는 생산성이 낮았지만, 많은 숲 생물들에게 필수적인 고사목(deadwood)과 나무 관련 생물 다양성 측면에서는 더 풍요로운 숲을 만들어냈습니다. 이 연구는 기후가 따뜻해짐에 따라 이러한 서로 다른 관리 결과 사이의 격차가 더 벌어질 것임을 시사합니다. 오늘날 임업인이 내리는 선택은 단순히 얻게 될 목재의 양을 결정하는 것이 아니라, 숲이 목재와 탄소를 위한 고생산성 단순 엔진이 될 것인지, 아니면 생물 다양성을 우선시하는 복잡하고 다양한 생태계가 될 것인지를 결정하게 될 것입니다. 온난해지는 기후는 단순히 나무를 더 빨리 자라게 하는 것이 아니라, 관리자의 손에 쥐어진 힘을 강화하여, 그들이 숲에 적용하는 구체적인 규칙이 숲의 미래를 형성하는 데 있어 더욱 강력한 영향력을 발휘하게 만듭니다.
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