[미국] 오리건 주립대 연구팀, 나뭇잎 온도 연구 발표 

기후 변화로 숲의 탄소 흡수 저해돼

오리건주 H.J. 앤드류스 장기 생태 연구(H.J. Andrews Long-Term Ecological Research) 사이트의 숲 캐노피의 사진. [사진제공 = Theresa Hogue, OSU]

 

숲의 캐노피(canopies)를 형성하는 나뭇잎은 주변의 대기 온도보다 스스로 낮아질 수 없는데, 이는 온도 상승을 막고 대기에서 탄소를 끌어내는 나무의 기능이 더 따뜻하고 건조한 기후에서 손상될 수 있음을 시사한다.

오리건 주립대학교(Oregon State University)와 다른 과학자들의 연구 결과는 캐노피 잎이 햇빛과 이산화탄소로 영양분을 만드는 과정인 광합성을 위한 최적의 범위 내에서 온도를 유지할 수 있다는 일반적인 이론과 대조된다.

이번 연구는 미국 국립 과학 아카데미 회보(Proceedings of the National Academy of Sciences)에 발표됐으며, 미국 국립 과학 재단(National Science Foundation)이 지원했다. 이 연구의 주요 저자인  크리스 스틸(Chris Still)은 "이 연구는 기후 변화에 대한 식물의 반응을 이해하고 예측하는 데 중요하며, 여러 연구에서 세계의 많은 숲이 탄소 흡수를 위한 열 한계에 도달하고 있다"고 말했다.

그는 이어서 "제한된 잎 항온성으로 알려진 가설은 기능적 특성과 생리학적 반응의 조합을 통해 잎이 낮 온도를 광합성을 위한 가장 적합한 온도에 가깝게 유지하고 손상을 입히는 온도 이하로 유지할 수 있다고 주장한다"며, "잎은 일반적으로 섭씨 25도 또는 30도 이상의 높은 온도에서 공기 온도 이하로 낮아야 한다. 이 이론은 또한 기후 온난화가 숲에 미치는 영향이 나뭇잎의 냉각 반응에 의해 부분적으로 완화될 것임을 암시한다"고 설명했다.

스틸과 공동 연구진들은 열화상을 사용하여 북미와 중미의 잘 계측된 수많은 지역(파나마 열대 우림에서 콜로라도의 고지대 수목선에 이르기까지)에서 캐노피 잎 온도를 관찰했으며, 제한된 잎 항온 이론에 의해 예측된 바와 같이 캐노피 잎이 낮 공기 온도 이하로 지속적으로 냉각되지 않거나 제한된 온도 내에서 유지되지 않는다는 것을 발견했다.

스틸은 "결과는 식물이 온난화에 어떻게 적응하는지 과소 평가하는 데 큰 의미가 있으며, 캐노피 잎이 온도를 조절하는 능력이 제한되어 있음을 시사한다"며, "우리의 데이터와 분석은 온난화 기후가 캐노피 잎 온도를 훨씬 더 높여 탄소 동화 능력을 감소시키고 결국 열 손상을 일으킬 수 있음을 시사한다"고 말했다.

연구 장소에는 NSF가 지원하는 오리건주 H.J. 앤드류스 장기 생태 연구(H.J. Andrews Long-Term Ecological Research) 사이트가 포함되었다.

[원문보기]

Forests' carbon uptake will be compromised by climate change, leaf temperature study suggests

In a warming world, leaves in forest canopies are not able to cool below the surrounding air temperature

 

Leaves in forest canopies are not able to cool themselves below the surrounding air temperature, likely meaning that trees' ability to avoid damaging temperature increases, and to pull carbon from the atmosphere, will be compromised in a warmer, drier climate.

The findings, by Oregon State University and other scientists, contrast with a prevailing theory that canopy leaves can keep their temperature within an optimal range for photosynthesis — the process through which green plants make their food from sunlight and carbon dioxide.

The U.S. National Science Foundation-supported research, published in Proceedings of the National Academy of Sciences, is important for understanding and predicting plant responses to climate change, said lead author Chris Still, who notes that multiple studies suggest many of the world's forests are approaching their thermal limit for carbon uptake.

"A hypothesis known as limited leaf homeothermy argues that through a combination of functional traits and physiological responses, leaves can keep their daytime temperature close to the best temperature for photosynthesis and below what is damaging for them," said Still. "Leaves should cool below air temperature at higher temperatures, typically greater than 25 or 30 degrees Celsius. That theory also implies that the impact of climate warming on forests will be partially mitigated by the leaves' cooling response."

Still and collaborators used thermal imaging to look at canopy-leaf temperature at numerous well-instrumented sites in North America and Central America — from Panamanian rain forest to the high-elevation tree line in Colorado — and found that canopy leaves do not consistently cool below daytime air temperatures or remain within a narrow temperature range as predicted by the limited leaf homeothermy theory.

"The results have big implications for understating how plants acclimate to warming, and they suggest a limited ability for canopy leaves to regulate their temperature," Still said. "Our data and analyses suggest a warming climate will result in even higher canopy leaf temperatures, likely leading to reduction of carbon assimilation capacity and eventually heat damage."

Research locations included the NSF-supported H.J. Andrews Long-Term Ecological Research site in Oregon.

[출처 = NSF(https://beta.nsf.gov/news/forests-carbon-uptake-will-be-compromised-climate) / 2022년 10월 18일]