Site and size but not species mixture drive wood properties of second-growth western redcedar

나무는 단순한 건축용 블록 그 이상입니다. 나무는 내부 구조가 지붕을 받칠 것인지, 배를 띄울 것인지, 아니면 단순히 압력에 의해 부러질 것인지를 결정하는 살아있는 재료입니다. 임업인과 목재 생산자들에게 나무의 품질은 단순히 나무가 얼마나 높거나 굵게 자라는가에 관한 문제가 아니라, 그 섬유 내부의 미세한 세부 사항, 즉 재료의 밀도가 얼마나 높은지, 미세한 셀룰로오스 가닥이 어떻게 배열되어 있는지, 그리고 세포벽의 두께가 얼마인지에 관한 것입니다. 이러한 특성들은 강도, 강성, 그리고 습도 변화에 따라 수축하거나 팽창하는 것에 저항하는 능력을 결정합니다. 세계가 기후 변화에 맞서기 위해 나무를 철강과 콘크리트의 재생 가능한 대안으로 사용하는 방향으로 변화함에 따라, 관리되는 삼림 내에서 이러한 품질을 형성하는 요소가 무엇인지 이해하는 것이 시급한 과제가 되었습니다. 태평양 북서부의 숲은 고대의 손길이 닿지 않은 원시림보다는 벌채나 화재로 인해 다시 자라난 2차림(second-growth stands)이 점점 더 지배적인 양상을 보이고 있습니다. 이러한 젊은 숲에서 관리자들은 회복력 있는 생태계를 만들기 위해 종종 서로 다른 수종을 혼합하여 심기도 하지만, 여전히 의문은 남아 있습니다. 나무를 이웃 나무와 함께 심는 것이 그 나무가 생산하는 목재의 품질을 변화시키는가 하는 점입니다.

이를 밝히기 위해 연구진은 캐나다 브리티시컬럼비아의 해안 서부 낙엽송(Coastal Western Hemlock) 지대에 위치한 두 곳의 서로 다른 산림 지역을 방문했습니다. 그들은 직립성이 뛰어나고 부패에 대한 천연 저항성이 있어 외벽재부터 데크에 이르기까지 다양한 용도로 귀하게 대접받는 서부 레드시다(western redcedar)에 주목했습니다. 단일 수종을 줄지어 키우는 경우가 많은 많은 상업용 나무들과 달리, 레드시다 나무는 자연적으로 혼합림에서 잘 자라지만, 이웃 나무의 구성이나 현지 환경, 또는 나무 자체의 크기에 따라 목재의 특성이 어떻게 반응하는지에 대해서는 알려진 바가 거의 없었습니다. 연구팀은 고도와 강수량은 비슷하지만 위치는 다른 허샤무(Hushamu)와 말콤 냅(Malcolm Knapp) 두 지역에서 72그루의 레드시다를 선정했습니다. 그들은 나무를 크기별로 소형, 중형, 대형으로 분류했으며, 각 표본을 둘러싼 레드시다의 비율을 측정하여 숲이 얼마나 '혼합'되었는지를 정량화했습니다. 고해록스 X선과 광학 현미경을 결합한 실비스캔(SilviScan)이라는 특수 도구를 사용하여, 과학자들은 나무 심재(core)에서 얇은 조각을 추출하여 기본 밀도, 섬유의 각도, 세포벽의 두께, 그리고 세포의 너비를 분석했습니다.

연구는 "나무가 어떤 동료를 두느냐가 중요하다"는 흔한 가설을 테스트하는 것으로 시작되었습니다. 임업인들은 종을 섞는 것이 나무들로 하여금 빛과 영양분을 두고 경쟁하게 만들어, 결과적으로 목재 구조를 약하게 하거나 불안정하게 만들 수도 있다고 우려합니다. 그러나 데이터는 다른 이야기를 들려주었습니다. 연구진은 레드시다 이웃의 비율과 측정된 목재 특성 사이에 유의미한 연관성이 없다는 것을 발견했습니다. 레드시다가 절반이 레드시다인 숲에 있든 거의 전적으로 레드시다뿐인 숲에 있든, 그 목재의 밀도, 섬유 방향, 세포 구조는 일관되게 유지되었습니다. 이는 서부 레드시다의 경우, 주변의 구침엽수 종 구성이 생산되는 목재의 품질을 결정하지 않는다는 것을 시사합니다. 한 지역에서 나타난 세포벽 두께의 미세한 경향이 유일한 예외였으나, 이조차도 전체적으로 일반적인 규칙으로 성립되지는 않았습니다. 요컨대, 다른 수종의 존재가 레드시다의 내부 설계도를 다시 쓰는 것처럼 보이지는 않았습니다.

대신, 연구는 환경과 나무 자체의 성장 속도가 목재 품질의 진정한 설계자임을 밝혀냈습니다. 두 지역은 전반적인 생산성은 비슷했지만, 서로 확연히 다른 목재를 생산했습니다. 고도가 더 높고 강수량이 적은 말콤 냅 지역의 나무들은 더 낮은 고도의 습한 허샤무 지역의 나무들에 비해 더 높은 밀도와 다른 섬유 각도로 시작되었습니다. 그러나 시간이 흐름에 따라 그 패턴은 변화했습니다. 나무가 성숙해짐에 따라 고지대의 나무는 밀도가 낮아지고 세포벽이 얇아진 반면, 저지대의 나무들은 다른 구조적 프로필을 유지했습니다. 이는 고도, 온도, 토양 수분과 같은 국지적 조건이 나무의 해부학적 구조에 지속적인 흔적을 남겨, 장소마다 다른 목재 품질의 '서명'을 만들어낸다는 점을 강조합니다.

아마도 가장 놀라운 발견은 나무의 크기와 관련된 것이었는데, 이는 성장 속도를 나타내는 대리 지표 역할을 했습니다. 연구진은 작고 느리게 자라는 나무들이 더 높은 기본 밀도, 더 두꺼운 세포벽, 그리고 더 낮은 셀룰로오스 섬유 각도를 생성한다는 것을 발견했습니다. 목재 역학의 세계에서 이것들은 더 단단하고 강하며 치수 안정성이 높은 재료의 특징입니다. 반대로, 더 크고 빠르게 자라는 나무들은 낮은 밀도와 얇은 세포벽을 갖는 경향이 있었는데, 이는 더 유연하지만 덜 견고한 목재와 관련된 특성들입니다. 마치 느린 성장 속도가 나무로 하여 더 밀도 있고 강화된 구조를 구축하게 하는 동안, 큰 나무들의 급격한 팽창은 구조적 밀도보다 크기를 우선시하는 것과 같습니다. 이 관계는 지역이나 이웃의 구성에 관계없이 동일하게 나타났으며, 이는 느린 성장 속도를 관리하는 것이 고품질 목재를 생산하기 위한 핵심 전략이 될 수 있음을 시사합니다.

이러한 연구 결과가 주는 시사점은 태평양 북서부의 미래 산림 관리에 있어 명확합니다. 종의 혼합이 서부 레드시다의 목재 품질을 해치지 않는다는 사실이 밝혀졌으므로, 임업인들은 목재의 가치를 희생하지 않으면서도 해충, 질병 및 기후 변화에 대한 생태계 회복력을 높이기 위해 이 나무들을 다양한 혼합 수종 숲에 안심하고 심을 수 있습니다. 연구는 초점이 종의 구성에 대한 우려에서 벗어나, 현지 조건과 성장 속도가 최종 제품을 어떻게 형성하는지를 이해하는 쪽으로 옮겨져야 함을 시사합니다. 작고 느리게 자라는 나무가 본래 더 단단하고 강한 목재를 생산한다는 점을 인식함으로써, 관리자들은 수확물의 품질을 더 잘 예측하고, 빠른 성장과 고성능 목재에 대한 수요 사이의 균이를 맞추기 위한 전략을 맞춤화할 수 있습니다. 궁극적으로, 이 연구는 나무 주변의 숲이 변할 수는 있어도, 나무 자신의 크기와 그 나무가 서 있는 땅이 목재의 이야기를 써 내려가는 주요한 힘임을 확인시켜 줍니다.