나무가 광합성을 한다고 다 자라는 건 아니다? 기후 모델의 의외의 빈틈 🌳

물이 중요하다!

"나무를 많이 심으면 탄소가 흡수되니까 지구온난화에 좋다." 우리가 흔히 아는 상식이죠. 광합성을 많이 할수록 나무가 쑥쑥 자라고, 그만큼 탄소를 목재 속에 가둬둔다는 논리예요. 그런데 미국 컬럼비아 기후대학원 연구진이 이 상식에 의외의 빈틈이 있다는 걸 발견했습니다. 광합성을 한다고 해서 나무가 꼭 자라는 건 아니더라는 거예요. 무슨 말인지 풀어볼게요.

다 자란 뒤에도 '열일'하는 잎사귀

먼저 흥미로운 현상부터요. 나무는 자기 몸 만들기(성장)를 멈춘 뒤에도 한참 동안 바빠 보일 수 있습니다. 잎은 여전히 햇빛을 받고 공기 중 이산화탄소(CO2)를 빨아들이는데, 정작 줄기 속에서는 그해의 목재 생산이 이미 끝나 있는 거죠.

학술지 사이언스 어드밴시스에 실린 이 연구는 바로 이 **'분리 현상'**에 주목했습니다. 참나무(오크)를 관찰했더니, 한여름에 성장이 멈춘 뒤에도 늦가을까지 광합성을 계속하더라는 거예요. 이건 기후 모델의 핵심 가정 하나를 정면으로 흔듭니다. 바로 **"광합성이 늘면 보통 나무 성장도 는다"**는 가정이죠.

'탄소 흡수원'에 생긴 복잡한 문제

배경을 좀 더 짚을게요. 대기 중 CO2가 늘면 식물 광합성이 촉진될 거라는 기대가 있었어요. 이걸 **'탄소 비옥화 효과'**라고 부릅니다. CO2가 많아지면 나무가 더 많이 흡수해 더 크게 자라고, 그 온실가스를 목재 속에 가둬둘 거라는 이론이죠.

그런데 이번 연구가 이 그림을 복잡하게 만들었습니다. 탄소 흡수와 목재 생산이 서로 따로 놀 수 있다는 거예요. 특히 성장에 불리한 환경일 때 그렇습니다. 성장이 멈춘 뒤 흡수된 탄소는 목재(장기 저장)로 가는 대신, 잎이나 뿌리, 임시 녹말 저장고, 토양 화합물, 혹은 그냥 세포 유지 활동에 쓰일 수 있다고 해요.

왜 이게 중요할까? '탄소가 어디로 가느냐'의 문제

"어차피 탄소 쓰는 건데 뭐가 문제야?" 싶을 수 있어요. 맞아요, 그 탄소가 낭비되는 건 아닙니다. 나무는 탄소를 여러 필수 기능에 쓰니까요.

하지만 기후 관점에선 모든 탄소 사용이 똑같지 않습니다. 이게 핵심이에요. 잎이나 당분, 수명 짧은 조직에 저장된 탄소는 금방 다시 대기로 돌아가버립니다. 반면 단단한 목재에 갇힌 탄소는 수십, 수백 년씩 오래 보관되죠. 즉 탄소 저장 효과를 따질 땐 "얼마나 흡수했나"가 아니라 **"어디에 저장됐나"**가 진짜 중요한 겁니다.

주저자인 무쿤드 팔랏 라오 박사의 말이 핵심을 짚어요. "지금 대부분의 모델은 광합성이 있으면 성장도 있다고 가정합니다. 그런데 우리는 그게 사실이 아님을 발견했어요. 미래에 광합성이 늘어난다고 해서 반드시 나무가 더 자라는 건 아닐 수 있습니다."

어떻게 알아냈나: 나무를 '매일' 쟀다

사실 과학자들은 탄소 흡수와 성장이 늘 함께 가지 않을 거라고 오래전부터 의심해왔어요. 다만 이걸 명확히 측정하기가 어려웠죠. 나무 성장은 매끄럽고 일정한 과정이 아니거든요.

재밌는 사실 하나. 나무 줄기는 밤에 뿌리가 물을 빨아들이면 살짝 부풀었다가, 낮에 잎이 수분을 내뿜으면(증산) 다시 쪼그라듭니다. 이 미세한 일일 변화가 시간이 지나며 쌓여 '성장'이 되는 거예요. 마치 숨 쉬듯 부풀고 줄어드는 거죠.

연구진은 이 과정을 포착하려고 여러 관측을 결합했습니다. 미국 동부와 캘리포니아 137개 지점의 위성 데이터, 나무 꼭대기의 시간별 CO2 교환량 측정기, 그리고 줄기에 부착해 실시간으로 굵기 변화를 추적하는 센서까지요. 여기에 1950년부터의 나이테 기록과 기온 데이터도 더했습니다. 그야말로 나무를 하루 단위로 정밀 추적한 거예요.

결과: 성장 끝난 뒤에도 탄소 흡수 계속

결과가 명확했습니다. 미국 동부의 참나무는 보통 5~7월에 성장했는데, 광합성은 10월까지 이어졌어요. 놀랍게도 연간 탄소 흡수량의 약 **36%**가 늦여름 성장이 멈춘 뒤에 일어났습니다.

캘리포니아도 비슷했어요. 다만 계절 타이밍은 달랐죠. 여기 참나무는 주로 12월~4월에 자랐고, 한여름엔 성장이 느려지다 8월엔 멈췄는데, 광합성은 계속됐습니다. 이곳에선 연간 흡수량의 약 **26%**가 성장이 끝난 뒤에 발생했고요.

즉 잎은 여전히 일하는데, 목재를 만드는 조직은 이미 그해 일을 접은 상태였던 겁니다.

범인은 '물 부족'

왜 이런 분리가 생길까요? 열쇠는 물에 있었습니다. 나무 성장은 세포 안의 수압(내부 물 압력)에 의존해요. 이 압력이 세포를 팽창시켜 새 목재를 만들거든요.

그런데 덥고 건조해지면 이 수압이 뚝 떨어집니다. 그러면 성장은 거의 즉시 멈춰요. 잎은 비록 속도는 좀 줄어도 광합성을 계속하는데 말이죠. 라오 박사의 설명이 직관적이에요. "덥고 건조한 조건이 되는 순간, 성장 활동은 거의 즉시 멈추는데 광합성은 약간 줄어든 속도로 계속되는 것으로 보입니다." 물이 부족하면 '몸 키우기'부터 중단하는 셈이죠.

기후 변화 시대에 더 중요한 이유

여기서 우려스러운 대목이 있어요. 연구진은 광합성과 성장의 이런 단절이, 날씨가 습함과 건조함 사이를 급격히 오갈 때 가장 심했다는 걸 발견했습니다. 그런데 이런 불안정한 날씨는 기후 변화로 점점 더 흔해질 것으로 예상되죠.

쉽게 말해, 기후가 불안정해질수록 나무가 흡수한 탄소가 '오래 가는 목재'로 덜 저장될 수 있다는 겁니다. 숲의 탄소 저장 능력을 우리가 기대만큼 못 누릴 수도 있다는 거죠. 기후 모델이 이 부분을 놓치고 있다면, 숲의 미래 역할을 과대평가하고 있을 가능성이 있습니다.

정리하며 (열린 결말)

요약하면, 연구진이 ① 참나무가 성장을 멈춘 뒤에도 연간 탄소 흡수의 26~36%를 계속한다는 걸 발견했고 ② 그 탄소는 오래 가는 목재가 아닌 잎·당분 등에 쓰여 금방 대기로 돌아갈 수 있으며 ③ 이런 현상이 불안정한 날씨에 더 심해진다는 이야기였습니다. 결국 "광합성=성장"이라는 기후 모델의 가정을 손봐야 할 수도 있다는 거죠.

다만 라오 박사는 솔직하게 덧붙입니다. "아직 답을 다 갖고 있진 않아요. 풀어야 할 질문이 많이 남아 있습니다." 이 패턴이 다른 나무 종이나 다른 지역에서도 나타나는지는 더 연구가 필요하거든요.

그래도 이 연구가 주는 교훈은 분명해요. 나무 심기가 기후 위기의 만능 해법처럼 여겨지곤 하지만, "심으면 끝"이 아니라 그 탄소가 실제로 어디에 얼마나 오래 저장되는지까지 따져봐야 한다는 겁니다. 자연은 우리 생각보다 훨씬 복잡하네요. 해당 연구는 사이언스 어드밴시스에 게재됐습니다. 🌲

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