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* 8년 동안 덴드로미터로 나무의 물 공급에 따라 달라지는 나무껍질의 미묘한 부풀어 오름 기록
* 나무는 지속적으로 자라지 않고 하루에 몇 시간 동안만 자라
* 결정적인 역할을 하는 것은 광합성과 토양 수분 함량이 아니라 공기습도
* 나무는 영양소 부족보다 너무 건조한 공기에 훨씬 더 민감하게 반응

나무는 밤에 자란다.
충분한 습도 조건에서 자정 이후 가장 강하게 성장

나무는 예상과 다르게 자란다. 장기 연구에 따르면 나무의 성장은 지속적으로 또는 낮에 일어나지 않고 주로 밤에-일반적으로 자정과 이른 아침 사이에 발생한다. 그 이유는 이 기간 동안 습도가 더 높고, 연구자들이 보고한 바와 같이 광합성을 통한 영양 보충보다 나무에 더 중요하다. 

▲ 나무는 낮 동안 광합성 과정에서 생성되는 탄소 화합물을 필요로하지만 주로 어둠 속에서 자란다.

나무의 성장은 산림 재생, 목재 생산 및 공기 중의 이산화탄소 결합에 중요하다.
나무는 언제 어떻게 자랄까? 지금까지 성장은 주로 광합성을 통한 화학 원료의 공급과 물의 가용성이라는 두 가지 요인에 달려 있다고 가정했다. 광합성은 낮에 가장 활동적이기 때문에 낮은 나무가 가장 많이 자라는 시기로 여겼다.

수년간 시간별 성장 측정

스위스 연방 연구소 WSL의 로만 츠바이펠(Roman Zweifel)과 동료들이 이제 발견했듯이 그것은 오류다.
그들은 연구를 위해 처음으로 수년 동안 나무 두께의 성장을 일관되게 매시간 측정했다. 이를 위해 스위스의 50개 지역에 있는 너도밤나무, 참나무, 가문비나무, 소나무 및 기타 토종 수종의 줄기에 특수 센서를 부착했다.

최대 8년 동안 덴드로미터는 나무의 물 공급에 따라 달라지는 나무껍질의 미묘한 부풀어 오름가 가라앉음을 기록했다. 나무의 성장으로 인한 근본적인 두께 증가도 기록했다.
이 데이터 외에도 팀은 공기의 온도와 습도, 토양의 수분 함량과 같은 외부 요인도 기록했다.

▲ 이러한 포인트 덴드로미터를 사용하면 몸통 직경의 변화를 마이크로 미터 분해능으로 지속적으로 측정할 수 있다. © Roman Doubt

* 덴드로미터 (Dendrometer. 그리스어, 나무 칼)는 나무의 크기 나 높이를 측정하는 데 사용되는 도구. 이것은 간단한 줄자 나 각도기 일 수 있으며, 기준 거리에 대한 지식으로부터 높이를 추정 할 수 있다. 스트레인 게이지가 있는 전자 장치는 오랜 기간 동안 성장을 기록 할 수 있다.

 

자정 이후 성장 피크

측정 결과 나무는 지속적으로 자라지 않고 하루에 몇 시간 동안만 자라는 것으로 나타났다.
이 성장은 낮에는 일어나지 않지만 밤에 발생한다. "유럽 너도밤나무는 오전 1시경에 성장의 정점에 이르렀고, 다른 나무 종은 오전 2시에서 오전 6시 사이에 가장 큰 성장을 보였다”고 Doubt와 그의 팀이 보고했다. 반면 정오와 오후에는 크기가 거의 증가하지 않았다.

이것은 나무가 빛 속에서 자라지 않고 주로 어둠 속에서 자라는 것을 의미한다.
연구자들이 발견했듯이 성장은 수종에 따라 식생 기간의 15~30일로 제한된다. 참나무와 소나무는 성장 시간이 가장 짧았으며 가장 흔한 너도밤나무와 전나무가 있었다.

나무의 성장을 제한하는 것은 무엇일까?
그들은 왜 밤에만 체중이 증가할까?
이를 알아보기 위해 팀은 수반되는 기후 데이터를 자세히 살펴보았다.

▲ 떡갈나무

공기의 습도가 중요

이전의 가정과는 달리 결정적인 역할을 하는 것은 광합성과 토양 수분 함량이 아니라 공기습도라는 것이 밝혀졌다. 공기의 수증기 함량이 너무 많이 떨어지면 나무는 뿌리를 통해 흡수 할 수 있는 것보다 증산을 통해 더 많은 물을 잃게 된다. 이것은 나무에서 물의 흡입 장력을 감소시키고 조직에 물이 부족해진다. 결과적으로 성장이 중지된다.

과학자들이 발견했듯이 나무는 영양소 부족보다 너무 건조한 공기에 훨씬 더 민감하게 반응한다. 즉, 광합성이 억제되기 전에 나무가 자라지 않는다고 츠바이펠(Zweifel)은 설명했다. 이것은 하루 중 가장 덥고 건조한 시간, 즉 공기가 보통 너무 건조할 때 나무가 가장 적게 자라는 이유를 설명한다. 나무는 밤새 물 부족이 고갈되었을 때만 다시 활성화된다.

나무 종의 차이

토양에 있는 물의 가용성이 습도보다 나무 성장을 제한한다는 것은 예상치 못한 일이었다. “우리에게 가장 큰 놀라움은 공기가 충분히 촉촉하다면 적당히 건조한 토양에서도 나무가 자랐다는 것이다. 반대로 토양은 촉촉했지만 동시에 공기는 건조하면 성장은 매우 낮았다”고 Zweifel은 보고했다.

그러나 나무 종 사이에는 분명한 차이가 있었다.
토양 수분 함량은 홀름 참나무의 성장 리듬에 영향을 미치지 않았지만 연구자들이 발견한 바와 같이 대부분의 침엽수에서 그 영향이 최대 27%로 훨씬 더 높았다. 반면에 공기 중 수증기 압력의 임계 값은 모든 수종에서 거의 동일했다.

▲ 80살 너도밤나무는 약 80만 개의 잎을 가졌다.

산림 전환 및 기후 모델에 중요

과학자들에 따르면, 이러한 발견은 나무 성장에 대한 관점을 변화시킬 뿐만 아니라 기후 변화에 대한 숲의 적응에도 매우 중요하다. 지금까지 사용된 기후-산림 개발 모델은 주로 연간 평균 성장 값을 기반으로 하며 일일 변동과 그 영향 요인을 거의 고려하지 않기 때문이다.

그러나 예를 들어 더 건조해지고 따뜻해지는 위치에 적합한 나무 종을 선택하기 위해 나무가 공기 습도에 대해 갖는 종별 요구 사항에 대해 아는 것이 중요하다.
연구에 따르면, 많은 토종 나무가 기후 변화의 영향으로 상당히 느리게 자란다.
새로운 결과는 향후 나무 성장을 통한 이산화탄소의 결합(따라서 숲의 완충 효과)을 보다 정확하게 평가하는 데 도움이 된다.
(New Phytologist¸2021; doi : 10.1111 / nph.17552)
출처 : Swiss Federal Research Institute for Forests, Snow and Landscape WSL

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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