고대 나무의 유전력

세계에서 가장 오래된 나무의 놀라운 이점을 발견하면서도 기후 변화로 인해 그 혜택을 잃어가고 있다고 말합니다. 그러나 복제가 답을 줄 수 있습니다.  2005년에 몬태나 주 북부 로키 산맥의 15에이커(0.06제곱킬로미터) 숲에서 수백 년 된 폰데로사 소나무 몇 그루가 갑자기 죽었습니다. 나는 곧 그들이 나무에 파고드는 연필에 지우개만한 크기의 사악한 살육자인 산송이 딱정벌레에 의해 쓰러지고 있다는 것을 발견했습니다.

다음 해에는 죽어가는 나무의 수가 기하급수적으로 증가했습니다. 하늘을 찌를 듯한 이 거대한 나무들이 내 주위를 에워싸고 사라지는 것을 보았을 때 무력하고 비통함을 느꼈습니다.

토착 벌레가 가장 가까운 원인이었지만, 제 고향 주와 로키 산맥 전역에서 전례 없는 사망률을 초래한 근본적인 이유는 겨울이 더 이상 추워지지 않았기 때문입니다. 내가 1970년대 후반에 처음 몬태나로 이사했을 때 겨울에는 -34C(-30F) 또는 심지어 -40C(-40F) 이하의 온도가 일반적이었고 때로는 한 번에 몇 주 동안 있었습니다. 몬태나주의 기록상 가장 추운 기온 은 -57C(-70F)입니다. 요즘 겨울 최저 온도가 -18C(0F) 이하로 내려가는 경우가 거의 없습니다. 그렇게 하면 보통 하루나 이틀 정도입니다. 그것은 자연적인 부동액 을 만드는 소나무 딱정벌레를 죽일만큼 거의 춥지 않습니다 .

3년 이내에 내 숲의 90% 이상이 죽었습니다. 우리는 벌목꾼을 고용하여 나무를 베어내고 공장으로 트럭을 보내 펄프를 만들어 판지로 만들었습니다.

나무는 우리의 물을 정화하고 기후에 영향을 미치며 건축을 위한 목재를 제공하고 우리와 우리가 먹는 많은 동물을 위한 식량 공급원을 공급합니다.

하지만 여기 뿐만이 아니었습니다. 나무들은 북아메리카 서부 전역에서 죽어가고 있었습니다. 브리티시 컬럼비아는 2006년과 2007년에 성숙한 롯지 폴 소나무의 80%를 잃었고 탄소 흡수원에서 탄소 공급원으로 바뀌었습니다 . 나무들은 서부 전역에서 계속 죽어가고 있습니다. 몇 년 전 캘리포니아에서 1억 2,900만 그루의 나무가 죽었습니다 .

내 숲이 죽어가는 것을 지켜본 경험은 몬태나와 전 세계에서 나무에 무슨 일이 일어나고 있는지에 대한 새로운 관심을 불러일으켰습니다. 나는 나무와 숲의 삶과 죽음에 대한 20년에 걸친 탐구를 시작했습니다.

나무 는 물 을 정화 하고 기후에 영향을 미치며 건축을 위한 나무를 제공하고 우리와 우리가 먹는 많은 동물을 위한 식량 공급원을 공급합니다. 그들은 심지어 어떻게 든 별과 연결된 것처럼 보입니다 . 그러나 우리는 우리 세계에서 그들의 역할에 대해 놀랍게도 거의 알지 못합니다. 우리는 또한 나무의 유전학에 대한 지식이 부족합니다. 특히 수세기 동안 목재를 위해 가장 크고 가장 튼튼한 나무를 거의 모두 베어내는 유전자 풀에 대한 영향이 더욱 그렇습니다. 그리고 우리는 또한 살아남은 나무들이 더 덥고 건조한 세상에서 어떻게 살아갈 것인지에 대해 주로 암울합니다.

그러나 지난 몇 년 동안 과학자들은 고대 나무 유전학이 지구의 미래에 중요한 역할을 할 것이라는 증거가 늘어남에 따라 고대 나무 유전학의 중요성을 밝히기 시작했습니다. 이 연구는 "살아 있는 도서관"이라고 부르는 고대 DNA를 보호하기 위해 가장 큰 거인을 복제하고 심으려는 나무 애호가 그룹의 노력을 따릅니다. 선견지명이 있는 것 같습니다.

레드우드는 북미에서 가장 상징적인 나무 중 하나이지만 호주 빅토리아에 심어진 이 숲과 같은 다른 곳에서도 발견됩니다(제공: James Yu/Getty)

Craig D Allen은 그의 경력의 대부분을 산림 죽음의 감시자였습니다. 그는 기후 변화로 나무가 어떻게 죽어가는지 이해하고자 하는 열망 때문에 "나무 검시관"이라는 별명을 얻었 습니다. 최근 미국 지질조사국(US Geological Survey)에서 은퇴했음에도 불구하고 지금은 세계 산림의 위기를 연구하고 뉴멕시코 대학교 생태학과 겸임교수로 그 어느 때보다 바쁘다.

몇 년 전, 나는 산타페 주변의 고요한 풍경에 있는 죽어가는 소나무 숲의 에이커 위를 그와 함께 걸었고, 장기간의 가뭄과 더위로 인해 죽었습니다. 최근 그를 다시 만났을 때 그는 전 세계적으로 산림 파괴가 가속화되고 있다고 말했습니다.

Allen은 기후 변화가 전 세계적으로 고대 숲에 어떤 영향을 미치는지 세심하게 설명하는 소규모 연구원 중 한 명입니다. 그것은 복잡한 주제이지만 Allen은 지난 10년 동안 출판된 연구 결과를 지적하며, 이 연구 결과는 따뜻한 행성이 이러한 생태계에 미치는 엄청난 영향을 요약한 것입니다.

그 중 첫 번째는 Allen이 공동 저술한 2012년 논문 으로 미국 남서부의 나이테 데이터, 기후 기록 및 미래 기후 예측을 결합 했습니다. 기후 변화로 인한 미래의 거대 가뭄이 이 지역의 산림에 파괴적인 영향을 미칠 수 있음을 발견했습니다. 문제의 핵심은 기온이 선형적으로 상승하더라도 대기의 수분 보유 능력이 기하급수적으로 증가한다는 것입니다. 이것은 대기가 엄청난 속도로 점점 더 갈증을 일으키고 가뭄으로 인해 토양, 나무 및 기타 식물에서 점점 더 많은 양의 물을 빼앗아 가고 있음을 의미합니다.

호주 연구팀이 2012년에 발표한 두 번째 연구 에서는 수백 종의 나무에서 물이 뿌리에서 수관까지 나무 내에서 이동하는 경로인 물 기둥에 대한 데이터를 수집 했습니다. 더 더운 가뭄이 가속화되는 속도로 숲에서 물을 끌어내고 있으며 많은 곳에서 나무가 더 이상 양수 증가의 스트레스를 따라갈 수 없어 색전증과 유사한 것을 유발한다는 것을 발견했습니다.  

세 번째는 가뭄에 대한 전 세계 나무 의 취약성을 조사한 2015년 연구 입니다. Allen은 "애리조나와 알제리에서 앨버타와 아르헨티나에 이르기까지 습하고 건조한 모든 주요 산림 유형이 더위와 가뭄으로 인해 역사적으로 이례적인 방식으로 죽어가고 있다고 말합니다."라고 말했습니다.

결론은 점점 더 빈번해지고 더워지고 있는 뜨거운 가뭄이 나무를 한계점까지 압박한다는 것입니다.

Archangel Ancient Tree Archive의 Rip Tompkins는 캘리포니아 주 Sequoia Crest에 있는 Giant Sequoia를 등반합니다(Credit: Ethan Swope).

온난화 대기는 더 많은 강수량을 보유할 수 있기 때문에 더 따뜻하고 습한 곳에서 일부 숲은 그 어느 때보다 훨씬 더 잘 지내고 있다고 Allen과 Hammond는 말합니다. 그러나 뜨거운 가뭄이 있는 곳에서는 점점 죽어가고 있습니다. "극단적인 사건은 나무를 죽입니다."라고 Allen은 말합니다. "그리고 최악의 기간은 점점 더 나빠지고 있습니다." 지난 여름 브리티시 컬럼비아에 도달한 49C(120F)와 같은 전례 없는 극한 상황이 목격되고 있습니다 .

이 변화하는 세계의 최전선에 있는 나무는 고대 나무로 , 대부분이 200피트(61m) 또는 300피트(91m)가 넘습니다.

플로리다 대학(University of Florida)의 식물 생태 생리학자이자 지구 변화 생태학자인 William Hammond는 "큰 오래된 나무가 위험에 처한 이유 중 하나는 생존을 유지하는 데 정말 많은 비용이 들기 때문입니다. 그들은 더 많은 물과 이 물을 왕관으로 펌핑하기 위해 더 많은 에너지가 필요합니다. 그들은 가뭄에 의해 행해질 수도 있고, 너무 약해져서 곤충, 질병 ​​또는 불의 먹이가 될 수도 있습니다.

1%의 가장 큰 나무는 숲에 있는 탄소의 50%를 보유합니다.

더 빈번한 고온 가뭄은 또한 나무가 회복할 시간이 적다는 것을 의미합니다. "가뭄이 끝나고 나무에 다시 물을 주면 손상된 기관 중 일부를 다시 자라서 회복할 수 있습니다." 기후변화가 산림에 미치는 영향. "그러나 연속적으로 더 빈번한 가뭄이 발생하면 회복할 수 없기 때문에 장기적인 쇠퇴를 초래할 수 있습니다."

크고 오래된 나무는 오리 앉아 있습니다.

그것들은 크고 늙고 경외심을 불러일으킬 뿐만 아니라 세계가 더 빨리 온난화되는 것을 막기 위해 탄소를 저장하는 데 중요하기 때문에 문제입니다. 1% 의 가장 큰 나무는 숲에 있는 탄소의 50%를 보유하고 있습니다 .

나무에 대한 이 비참한 미래는 우리가 나무에 대해 여전히 기본적인 것을 배우고 있음에도 찾아옵니다. 브리티시 컬럼비아 대학의 생태학자인 Suzanne Simard는 나무 사이에 가족 관계가 있으며 뿌리와 곰팡이를 통해 서로 의사 소통하고 주변의 자원을 섞는다는 것을 발견했습니다. 저자이자 연구원인 Diana Beresford Kroeger는 테르펜 및 리모넨과 같이 나무가 방출하는 풍부한 에어로졸이 인간을 포함한 자연계를 건강하게 유지하는 데 도움이 되는 천연 항생제, 항바이러스제 및 화학 예방제라고 주장했습니다.   

Hammond와 Allen은 세계에서 가장 큰 나무와 역사적 숲이 광범위하게 사라질 것이라고 예측합니다. 그리고 연구에 따르면 오늘날 새롭게 떠오르는 숲은 부분적으로 더 덥고 건조한 새로운 조건 때문에 역사적 숲과 매우 다릅니다. Hammond는 "숲은 점점 짧아지고 젊어지며 우세한 종이 바뀌고 있습니다."라고 말했습니다. "나무는 지속할 것입니다. 그들은 우리와 오랫동안 함께 할 것입니다. 그러나 그들은 변할 것입니다."

그래서 무엇을 할 수 있습니까? 온난화를 늦추기 위해 CO2를 줄이는 것이 목록의 맨 위에 있지만 수십 년 동안 도움이 되지 않을 수 있습니다. 어떤 곳에서는 기계적으로 숲을 가늘게 하거나 규정된 화재가 도움이 될 것 입니다. 일부 숲에는 에이커당 800-1,000그루의 나무가 있어 물을 놓고 경쟁이 치열합니다. 건강한 숲은 그것의 10분의 1이어야 합니다. 일부 세쿼이아에 물을 주는 것이 고려되고 있습니다.

그리고 이 살아있는 거인 중 가장 큰 것을 복제하려는 거대한 시도가 있습니다.

세쿼이아 국립공원에 있는 제너럴 셔먼 나무의 통제된 화상은 세쿼이아를 해치지 않으면서 흰 전나무와 부패 물질을 제거합니다(제공: Raymond Gehman/Getty).

1990년대 로 돌아가 보면 미시간 북부 시골의 아버지와 아들 팀이 미국에서 각 종의 가장 큰 나무를 복제하려는 계획을 세웠습니다.

챔피언 트리 프로젝트라는 집에서 만든 계획이었습니다. David Milarch는 그늘 나무를 키우는 4대째 농부입니다. 그는 워싱턴 DC의 비영리 단체인 American Forests에서 관리하는 목록 인 National Register of Big Trees 에서 모든 종의 가장 큰 나무를 찾아보았습니다 . 그와 그의 아들 Jared는 차를 몰고 챔피언 나무로 가서 주인에게 나무를 베어도 되는지 물었습니다.

그들은 픽업 트럭 뒤에서 사다리를 내리고 Jared는 나무에 올라가 작은 가지 몇 개를 가져갔습니다. 자른 부분은 복사물을 재배하기 위해 보육원으로 보내졌습니다. 그런 다음 Milarch와 그의 아들은 Milarch가 살아있는 기록 보관 도서관이라고 불렀던 묘지 또는 공원과 같은 다양한 환경에 복제품을 심었습니다. 아이디어는 원래 나무가 죽을 경우를 대비하여 전 세계 곳곳에서 800, 2,000 또는 5,000년 된 나무의 유전학을 보존하는 것이었습니다.

"큰 나무의 유전학이 사라지고 있다"고 내가 2001년에 그 계획에 대해 보고 했을 때 그가 말했다 . "누군가는 그것들을 복제하고 기록을 남겨야 합니다. 아무도 그것들이 의미하는 바를 모릅니다."

2,000년 된 나무는 생존에 대해 한두 가지를 알고 있습니다 - David Milarch

Milarch의 프로젝트는 주로 미국에서 가장 오래되고 가장 상징적인 나무인 레드우드와 세쿼이아에 초점을 맞추게 되었습니다. 지금으로부터 20여 년 전, 나는 그의 팀이 세계에서 가장 큰 나무에 올라가 복제에 가장 좋은 재료인 바늘을 높은 곳에서 자를 수 있는 것을 보았습니다. 그 중에는 캘리포니아 중부의 개인 소유 숲에 있는 세쿼이아인 웅장한 폭포수 나무(Waterfall Tree)가 있었는데, 나무 껍질이 붉은 오렌지색으로 사람을 왜소하게 만드는 고래였습니다. 그 사진이 내 책 의 표지가 되었고 , 세계에서 가장 큰 나무를 복제하여 전 세계에 심으려는 그늘 나무 농부의 기발한 노력에 대한 이야기를 담고 있습니다.

나는 다른 일을 계속했지만, 2021년 여름, Milarch에 대한 20년 간의 경험이 서둘러 돌아왔습니다. 캘리포니아의 유명한 세쿼이아를 휩쓴 화재로 5분의 1이 사망했습니다. 그 중 하나는 폭포수였습니다. 오랫동안 파괴할 수 없는 것으로 여겨졌던 이 나무들은 최근 몇 년 동안 점점 죽어가고 있습니다. 세쿼이아 및 킹스 캐년 국립공원의 자원 관리 및 과학 책임자인 크리스티 브리검은 "지금 우리가 보고 있는 것은 산불이 거대한 세쿼이아를 대량으로 태울 수 있다는 것"이라고 말했다. "주요 동인은 100년의 화재 진압 역사이지만 기후 변화로 인한 더 뜨거운 가뭄으로 인해 악화되고 있습니다."

자이언트 세쿼이아 유전학의 소멸도 우려 사항입니다. "우리는 무엇을 잃었는지 모릅니다." 브리검이 말했습니다. "그러나 우리는 이미 유전적 병목 현상을 겪었고 78개의 작은 숲에서만 발견되는 종에 대해 이야기하고 있습니다. 이제 우리는 이러한 산불로 인해 성인 큰 나무 인구의 19%를 태워 버렸고, 한 숲에서 80%의 숲이 사라졌어."

현재 대천사 고대 나무 아카이브(Archangel Ancient Tree Archive)라고 불리는 Milarch의 조직은 여전히 ​​나무를 복제하고 있으며 Milarch가 크기에 대한 새로운 기록을 세울 수 있다고 믿는 "잃어버린" 세쿼이아 숲을 찾아 복제하기 위해 캘리포니아로 향하고 있습니다.

그들은 또한 오래된 성장 과수원을 심고 있습니다. "우리는 Presdio에서 오래된 나무에서 복제한 75개의 레드우드를 심었습니다."라고 그는 최근에 나에게 말했습니다. "그리고 우리는 이주 지원의 일환으로 Puget Sound 지역의 41개 도시에 세쿼이아를 심었습니다."

Archangel Ancient Tree Archive의 Jesse Ketchum이 세쿼이아를 심습니다(Credit: Ethan Swope).

대천사 고대 나무 기록 보관소의 철학은 이 2,000년 된 나무는 움직일 수 없지만 유전학은 움직일 수 있다는 것입니다. 그것들을 복제하고 새로운 숲을 만들기 위해 심는 것은 나무를 구하는 것이 아니라 오래된 성장 유전학을 영속시키는 것입니다. 2021년 가을, 자체 온실에서 복제 나무를 재배하는 조직은 올 여름 산불로 숲이 파괴된 지역과 기후 변화가 심한 북쪽 지역에 폭포수 등의 복제품과 묘목을 심었습니다. 따뜻한 미래에 세쿼이아에 더 도움이 될 수 있습니다. "2,000년 된 나무는 생존에 대해 한두 가지를 알고 있습니다."라고 Milarch는 말합니다.

오래된 성장 유전학의 잠재적인 중요성은 작곡가이자 음악 프로듀서인 Timothy Smit에게 영감을 주어 영국 콘월에 있는 그의 Eden Project에서 Archangel Ancient Tree Archive 세쿼이아 컬렉션의 49개 클론을 성장시켰습니다. 이 컬렉션에는 전 세계 수천 종의 식물이 있습니다. "그들은 3피트(0.9m) 키의 아기로 들어갔고 지금은 15피트(4.6m) 정도입니다."라고 그는 최근에 나에게 말했습니다. "모두 살아남았다."

이 고대 나무는 긴 주기를 통해 확립되고 살아남은 개인을 나타냅니다 - Chuck Cannon

20년 동안 믿음으로 복제한 후, 올해 발표된 연구는 오래된 나무의 유전을 보존하려는 Milarch의 접근 방식을 검증합니다. 그 결과 오래된 나무와 오래된 나무는 유전적 다양성 을 근본적으로 향상시켜 주변 숲의 장기적인 회복력과 적응 능력에 기여한다고 결론지었습니다.

이 연구의 공동 저자이자 일리노이에 있는 Morton Arboretum의 나무 과학 센터 소장인 Chuck Cannon은 "이 고대 나무는 오랜 주기를 거쳐 확립되고 살아남은 개체를 나타냅니다."라고 말했습니다. "그들에 포함된 유전의 특정 조합은 수세기 동안 연결되어 수백 년 동안 존재하지 않았던 극한 환경에서 유익한 유전자를 제공할 수 있습니다. 그들은 산림의 장기적인 적응 능력에 필수적입니다."

그럼에도 불구하고 오래된 나무는 희귀하고 식별하기 어렵기 때문에 오래된 나무의 유전학에 대한 연구는 거의 수행되지 않았다고 Cannon은 말합니다. 그래서 그는 대천사 고대 나무 아카이브의 오래된 성장 나무 복제가 매우 중요하다고 생각합니다.

"이러한 살아있는 물질을 전파하는 방법을 배우는 것은 이 나무가 나타내는 고유한 유전적 조합을 잃지 않도록 매우 중요할 수 있습니다. 본질적으로 이 오래된 나무 물질의 방주를 만드는 것은 다른 숲이 유전적 다양성과 능력을 높이는 데 도움이 될 수 있습니다." 빠르게 변화하는 세상에 적응합니다.

요즘 내 집 앞을 걸을 때면 떠나간 소나무의 후손들이 저절로 돌아오는 것을 보니 마음이 뭉클하다. 한때 이곳에 서 있던 할아버지 나무를 대신할 수는 없지만, 세계의 이 지역의 산림은 적어도 아직까지는 유령을 포기하지 않고 있습니다.

그러나 숲과 나무는 더 이상 당연하게 여길 수 없는 것입니다. 그들의 존재는 점점 더 허약해지고 그들의 손실은 헤아릴 수 없을 것입니다.