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[바이오토픽] 훔볼트의 발자취를 따라서: 기후변화가 식생에 미치는 영향
생명과학 양병찬 (2019-09-16 09:52)

1769년 9월 14일 태어난 독일의 위대한 과학자 겸 탐험가 알렉산더 폰 훔볼트의 탄생 250주년을 기념하여, 《Science》는 특별판(참고 1)과 동영상을 제작했다.

훔볼트의 발자취를 따라서

From Portrait of Alexander von Humboldt by Friedrich Georg Weitsch, 1806

1802년, 독일의 위대한 과학자 겸 탐험가인 알렉산더 폰 훔볼트는 안데스 산맥의 한 봉우리에 올라갔다가, 생태학을 완전히 바꾸는 아이디어를 품고 내려왔다. 훔볼트는 에콰도르에 있는 해발 6,300미터의 화산—침보라소(Chimborazo)의 정상에 오를 생각이었다. 그 당시 침보라소는 세계에서 가장 높은 산으로 간주되고 있었다.

크레바스가 등정(登頂)을 방해했지만, 박물학자인 훔볼트는 등산 및 하산의 전 과정을 통해 단 한 순간도 측정을 게을리 하지 않았다. 그로부터 5년 후, 그는 자신이 침보라소와 다른 산에서 발견한 것들을 집대성하여 방대한 그림책으로 출간했다. 그 자신이 『자연 그림(Tableau Physique)』이라고 명명한 그 책은, 다음과 같은 (당시로서는 파격적인) 개념을 기술했다: "기후는 생명의 구성원리(organizing principle)로서, 상이한 고도 및 위도에서 발견되는 식물과 동물의 독특한 군집을 형성한다."

훔볼트의 전설: 「자연 그림(Naturgemälde)」

훔볼트의 『식물지리학 에세이』에 처음 수록된 이 영상은, 그의 「상호 연결된 생명망(interconnected web of life)」 사상을 최초로 구현했다. 훔볼트 자신은 이 영상을 「나투어게멜데(Naturgemälde)」라고 불렀는데, 이를 굳이 한국어로 번역하면 「자연 그림(painting of nature)」쯤 되겠다. 그는 이 그림에서 침보라소의 단면도에 상이한 식생대(vegetation zone)를 표시하고, 좌우의 여백에 빼곡히 적은 고도·기온·습도의 측정치와 관련시켰다.

※ 출처: 알드레아 울프, 『자연의 발명』, 생각의 힘(2016)/ 《Nature Ecology & Evolution》(참고 2)

기후변화는 세상의 모든 측면—물, 얼음, 식물과 동물의 군집—에 영향을 미친다. 기후변화의 영향을 연구하는 과학자들은 지금에야 깨닫고 있다. 훔볼트의 거시적 접근방법(holistic approach: 그는 자연계와 생물계의 상호작용 메커니즘을 이해하기 위해, 다양한 분야에 걸친 그림을 무수히 그렸다)이 '기후변화가 세상을 송두리째 바꾸는 과정'을 이해하는 데 꼭 필요한 핵심열쇠라는 것을.

▶ 훔볼트라는 역사적 인물의 통찰을 들먹이지 않더라도, 기후변화가 침보라소를 포위하고 있음을 실감하는 것은 어렵지 않다.

침보라소를 뒤덮었던 빙하의 표면적은 1980년대 이후 전체적으로 20% 감소했다. 후퇴하는 빙하는 토양·암석·자갈을 드러내, 식물의 집락형성을 기다리고 있다. 이는 안데스산맥뿐만이 아니라 전 세계에서 일어나는 현상으로, 침보라소와 같은 열대지역의 산에서는 신록을 뽐내는 슬로프들이 점점 더 높은 곳에 형성되고 있다.

이에 한 연구팀은 훔볼트의 데이터(『자연 그림』에 수록된 지도에 빼곡히 적힌 데이터)를 이용하여, 지난 200년 동안 얼마나 많은 식물들이 침보라소의 경사면을 따라 상향 이동했는지 확인보기로 결정했다(참고 3).

연구진은 (훔볼트가 『자연 그림』과 다른 안데스 관련 저술에서 기술한) 51개의 고산식물군을 선별한 다음, 침보라소 산의 등반로 중 상당 부분을 올라가며 그 식물들이 현재 자라고 있는 위치를 확인했다. 훔볼트는 종자식물의 수목한계선을 4,600미터로 기록했지만, 2012년 연구진이 확인한 종자식물의 수목한계선은 거의 5,200미터였다.

다른 저산종(lower-living species)들도, 훔볼트가 침보라소를 오른 이후 평균적으로 500미터 이상 상향 이동했다. 그러나 모든 사람들이 '훔볼트의 데이터는 새로운 연구의 기반이 될 정도로 신뢰성이 높다'고 생각하는 것은 아니다. 한 그룹에서는 세 가지 문제점을 지적한다. 첫째, 훔볼트가 침보라소에 머물렀던 시간은 몇 시간에 불과하다. 둘째, 해발 3,600미터 이상의 고도에 서식하는 식물을 수집하지 않았다. 셋째, 그의 표집방법은 체계적이지 않았다.

사실, 그들의 주장에 따르면, 훔볼트는 인근의 안티사나(Antisana) 화산에서 얻은 측정치를 침보라소의 그림에 적어 넣었다. 왜냐하면 침보라소가 더 유명한 산이었기 때문이다. 그렇다면 훔볼트가 틀린 거였을까? 측정치들을 제대로 분석하기 위해, 연구진은 최근 안티사나를 방문했다. 그리고는 『자연 그림』에 수록된 훔볼트의 데이터를 이용하여, 안티사나의 식물들이 얼마나 상향 이동했는지 평가했다(참고 4).

지금까지, 연구진은 세네키오 니발리스(Senecio nivalis)하는 종(種)이 설선(snow line: 만년설의 하한선)의 상승에 발맞춰 200미터 이상 상향 이동했음을 발견했다. 이러한 상향이동은 『자연 그림』에 기반한 기존의 평가만큼 극적이지 않지만, 수목한계선의 상승세가 가파름을 여실히 보여준다.

이번 주 《Science》 표지: 훔볼트의 발자취를 따라서

에콰도르에서 다섯 번째로 높은 화산, 엘알타르(El Altar) 아래의 계곡을 유거수(runoff water)가 휩쓸고 내려가고 있다.
에콰도르 안데스는 알렉산더 폰 훔볼트가 창시한 산악과학(mountain science)의 요람이었다. 훔볼트가 안데스의 최고봉 침보라소를 탐사한 후 두 세기 동안, 산악연구는 훔볼트의 업적에 기반하여 지속적으로 발전해 왔다.
신속한 기후변화의 시기에, 흠볼트의 통찰은 인간사회에 많은 시사점을 던진다.

훔볼트의 발자취를 따라서

▶ 기후변화는 수목한계선뿐만 아니라, 고산지대에서 저산지대의 군락지로 흘러내려오는 유거수(runoff water)에도 영향을 미쳤다. 침보라소의 일부 군락지에서는, 경사면에 형성된 주요 배수경로의 물 흐름이 최근 20년간 약 50% 감소했다. 다른 경사면의 경우에는 시냇물이 말라붙었는데, 일각에서는 이것이 빙하의 축소와 밀접하게 관련되어 있을지 모른다는 의문이 제기되고 있다.

연구진은 '침보라소의 빙하와 식생'에 대한 자신들의 업데이트된 이해가 예측모델에 반영되기를 바라고 있다. 그렇게 될 경우, 지속적인 빙하후퇴로 인한 물 부족이 저지대의 식생과 농민들에게 얼마나 악영향을 미치는지 예측할 수 있을 것이다. 이는 침보라소뿐만 아니라 모든 설산에 적용된다.

기후변화가 침보라소에 미친 영향을 정확히 반영하기 위해, 훔볼트의 고전적 그림은 개정되어야 한다. 그러나 훔볼트의 발견은, 최근 그의 발자취를 더듬었던 연구팀에게 끊임없는 에너지를 공급했다.

※ 참고문헌
1. https://science.sciencemag.org/content/365/6458/1092
2. https://www.nature.com/articles/s41559-019-0980-5
3. N. Morueta-Holme et al., PNAS 2015; doi.org/10.1073/pnas.1509938112
4. P. Moret et al., PNAS 2019; pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1904585116

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양병찬 (약사, 번역가)
서울대학교 경영학과와 동대학원을 졸업하고, 은행, 증권사, 대기업 기획조정실 등에서 일하다가, 진로를 바꿔 중앙대학교 약학대학을 졸업하고 약사면허를 취득한 이색경력의 소유자다. 현재 서울 구로구에서 거주하며 낮에는 약사로, 밤에는 전문 번역가와 과학 리포터로...
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