기후변화에 의한 식물종 개화시기의 변화 경향

Abstract

식물은 계절에 따라 생활상이 주기적으로 변화하는 식물계절현상을 나타낸다. 그중에서도 특히 개화는 기후변화의 경향성을 파악할 수 있는 지표로 알려지며 생태학적 연구를 위한 중요한 관심사가 되었다. 일반적으로 기후가 온난해짐에 따라 식물의 개화시기가 앞당겨진다고 보고된 바 있다. 제 1 장에서는 지난 50년 동안(1968—2018년) 대한민국 서울에 위치한 홍릉수목원의 봄철(3—4월) 목본식물 73종과 봄철 최저기온, 봄철 강수량을 포함한 기후요인과의 상관관계를 분석하였다. 지난 50년 동안 봄철 최저기온과 봄철 강수량은 증가하는 경향이 나타났으며, 그에 따라 전체 73종의 평균 첫 개화일은 약 8.5일이 빨라졌다. 조사기간을 시기별로 나누어 개화일 변화양상을 비교한 결과, Section 1(1968—1975년)을 기준으로 Section 2(1999—2008년), Section 3(2009—2018년) 모두 개화가 빨라진 종은 50종(68%)이며, 약 11.1일이 빨라진 경향을 보였다. 개화가 늦어진 종은 8종(11%)으로, 약 3.2일이 늦어진 경향을 보였다. 개화가 가장 빨라진 종은 인동과(Caprifoliaceae)의 각시괴불나무(Lonicera chrysantha)로 나타났으며, 봄철 최저기온이 상승함에 따라 개화가 약 40일 이상 빨라진 경향을 보였다. 기후변화에 반응하는 식물의 감도를 분석한 결과, 기온이 1 ℃ 온난화 함에 따라 전체 73종의 개화는 평균 1.2일 빨라지는 것으로 나타났다. 기온 변화에 가장 민감한 종은 장미과(Rosaceae)의 초평조팝나무 (Spiraea pubescens for. leiocarpa)로, 기온이 1 ℃ 온난화 함에 따라 개화는 약 4.7일 빨라지는 것으로 나타났다. 강수량이 1 mm 상승함에 따라 전체 73종의 개화는 평균 0.1일 빨라지는 것으로 나타났다. 강수량 변화에 가장 민감한 종은 장미과(Rosaceae)의 앵도나무(Prunus tomentosa)로, 강수량이 1 mm 상승함에 따라 개화는 약 2.6일 빨라지는 것으로 나타났다. 따라서 전체 73종의 개화시기는 기후요인 중에서도 강수량 보다는 기온 변화에 더욱 민감하게 반응하는 것으로 나타났다. 만약 현 상태로 온실가스 배출량이나 대기 중 CO2농도를 유지한다는 가정 하에, 향후 50년 동안(2021—2070년) 서울의 봄철 최저기온은 현재보다 약 2.7 ℃ 더 상승할 것으로 예상된다. 따라서 오직 기온의 변화만 고려한다면 홍릉수목원 73종의 개화시기는 약 3.4일 더 빨라질 것으로 예상된다. 향후 지속적인 개화모니터링을 통해 식물의 개화시기 변화와 기후요인 간의 관계를 파악하는 연구가 이루어진다면 기후변화의 장기적인 경향을 파악하는 자료로 활용될 것으로 기대된다. 우리나라에서 시대별로 발행된 식물도감에 따라 식물의 개화시기 차이가 있었다. 제 2 장에서는 식물도감이 발행된 1950—2000년대 사이 시간적 흐름에 따른 식물종 개화시기 변화 양상을 분석하였다. 본 연구결과, 기존의 식물도감 5권에 공통적으로 수록된 종들 중 개화시기가 기재된 종은 1611종이며, 그 중 분석구간(1950—2000년대)동안 개화시기에 지속적으로 차이를 보인 종은 525종으로 나타났다. 따라서 이 종들의 개화시기는 수정될 필요가 있는 것으로 파악되었다. 식물도감에 기재된 개화시기는 기재나 관찰종 동정 오류에 의한 것도 있겠지만 대체로 기후변화와 관련되어 있었으며,앞으로도 변화하는 기후에 따라 식물종의 개화시기는 계속 변화할 것으로 예상된다.;Flowering onset has attracted much attention in ecological research as an important indicator of climate change. Generally, warmer temperatures advance flowering onset. The effect of climate warming on flowering onset is more pronounced in spring because the difference between atmospheric and water temperatures creates more rapid convection than in other seasons. We analyzed the correlation between 73 species of spring woody plants in Hongneung Arboretum in Seoul, South Korea and the spring minimum temperature and spring average precipitation over the past 50 years (1968—2018). The spring minimum temperature and average precipitation have increased over the past 50 years, resulting in the advance of the first flowering date (FFD) in all 73 species by 8.5 days on average. A comparison of FFD changes over time by dividing the survey period into three time periods confirmed the advance of the FFD in 50 species (68% of investigated species) by 11.1 days on average in both Section 2 (1999—2008) and Section 3 (2009—2018) relative to Section 1 (1968—1975). Additionally, a delay of the FFD by 3.2 days on average was observed in 8 species. The FFD of Lonicera chrysantha (Caprifoliaceae) advanced by over 40 days and was highly correlated with the increased spring minimum temperature. Analysis of the sensitivity of plant responses to climate change revealed that a temperature rise of 1 ℃ was associated with an FFD advance of 1.2 days in all species. The species that was most sensitive to temperature change was Spiraea pubescens for. leiocarpa (Rosaceae), whose FFD advanced by 4.7 days per 1 ℃ tempeature rise. Each increase in precipitation by 1 mm was found to result in a 0.1-day advance of the FFD of all species. Prunus tomentosa (Rosaceae) was the most sensitive species, that advanced by 2.6 days for each 1 mm increase in precipitation. Thus, for all species, the FFD was more sensitive to the change in temperature than in precipitation. Assuming that the current greenhouse gas (GHGs) emission levels or atmospheric CO2 concentration is maintained, Seoul’s spring minimum temperature is projected to rise by 2.7 ℃ over the next 50 years. Accordingly, considering only the global temperature change, the mean FFD of the study’s 73 species is projected to advance by an additional 3.4 days. There are differences in the flowering time of plant species described in different volumes of the illustrated korean flora, depending on the publication time. Chapter 2 presents the changes in the flowering time of various plant species with time, from the 1950s to 2000s, when the illustrated korean floras were published. The results showed that among the 1,611 species commonly listed in the five volumes of the illustrated korean flora, there were differences in the flowering time of 525 species during the analysis period (1950s—2000s). Therefore, it is necessary to correct the flowering time of these species. The discrepancies in the flowering time of plants can be attributed to errors in the observation or identification of species, but most of them were related to climate change. With continuing climate change, the flowering time of plants is expected to change in the future.