자연보존 171 : 15-20 ; 2015 년 9 월 가뭄이생태계에미치는영향 1) 강상준 2) 충북대학교명예교수 물은지구탄생역사에서최초로생긴물질중하나이며지구상에서가장풍부한자원이다. 우주공간에서보면지구대부분이푸른색을띠고있는것은물이많기때문이 고그래서지구를 물의행성 (The Water Planet) 이라고하는것이다. 물은지구표면의 80% 를점유하고있으나이중 97% 는바닷물이고약 3% 만이민물 ( 담수 ) 이다. 이민물가운데 73% 는우리들이직접이용할수없는빙하 (Glacier) 와빙원 (Ice cap) 과같은얼음인것이다. 인류처럼동물도식물도물에의존하여살아간다. 그 런데지금전세계는가뭄으로몸살을앓고있다. 가뭄은기후변화로일어나는가장큰단일위협이고그영향은전지구적이다. 가뭄의정의 UN 가뭄및사막화방지협약 (UN Convention to Combat Drought and Desertification 1994) 은 가뭄이란자연적으로일어나는현상으로강우량이정상적인수준이하일때발생하며수문학적불균형을일으켜육상자원의생산시스템에불리하게영향을미친다 (Drought means the naturally occurring phenomenon that exists when precipitation had been significantly below normal recorded levels, causing serious hydrological imbalances that adversely affect land resource production systems) 라고정의한다. 세계기상기구 (WMO 1986) 는 가뭄이란지속적으로장기간에걸친강우량의부족 (Drought means a sustained deficiency in precipitation) 이라고정의했다. 어느정의에서든가뭄은장기간에걸쳐지속적인강우량이평균이하일때발생한다고한것은공통의사실이다. 가뭄의유형환경, 경제그리고사회에미치는가뭄의영향은여러가지이다. 가뭄이미치는강도나범위에따라서 3가지유형으로구분한다. 기상학적가뭄 (Meteorological drought) 이란강우량의부족, 강우량의강도혹은강우량의변화자체에의해나타난다. 그리고고온, 폭풍, 강한햇빛과같은다른기후요인에의해더악화되기도한다. 이런형의가뭄은지하로침투되는물의감소, 증발산량의증가, 지하수재충전의감소등이포함된다. 가뭄이장기간계속되어토양속의물이부족하게되면식물에수분스트레스가생기게 1)Impacts of Drought to Ecosystem 2)KANG, Sang-Joon, Prof. Emeritus, Chungbuk National University, Cheongju E-mail: kangsj@chungbuk.ac.kr, kangsj1940@gmail.com 15
자연보존 되는데이를농업적가뭄 (Agricultural drought) 라하며, 한계수분에이르게되면작물의 수확량은감소하고더욱이질까지나빠지게된다. 이외에도가능성이있는농업적가뭄의영향은토양침식이일어나게되고흙먼지까지날리게되는것이다. 한편수문학적가뭄 (Hydrological drought) 은강우량의부족으로지표수와복류수 (subsurface water) 의공급에영향을미치게된다. 가뭄이지속된뒤비가내려지표수가 늘어나고또정상적인지하수위에다시도달하기까지는시간이필요하기때문에수문학적가뭄은기상학적가뭄이후에나타나게되는것이다. 수문학적인가뭄으로하 천유량의감소, 습지의소실은물론저수지의경우저수량의감소로수질도나빠지게된다. 결과적으로가뭄은경제적영향 (Economic impacts), 사회적영향 (Social impacts), 환경적영향 (Environmental Impacts) 을미치게되 는것이다 ( 그림 1). 사회경제적영향 (Socioeconomic impacts) 의대표적인것은물, 식량, 수력발전을포함한경제적상품과서비스공급이더이상 계속될수없게되는것이다. 특히농업에종사하는농부와가축생산에종사하는축산업자가우선그고통을받게되는것이다. 더나아가농산물에의존하는산업역시그 다음피해자가되는것이다. 결과적으로소비자는식료품이나기후에예민한상품및서비스에더많은돈을지불하게된다. 가뭄에의한이러한사회경제적영향은기상학 적요인의혹독함뿐아니라가뭄의영향을받는사람들의취약성에의존하는비율에비례하여변하게된다. 그림 1. 가뭄유형 (Drought types) 이나타나는순서 (NDMC 2006) 16
강, 가뭄이생태계에미치는영향 우리나라의가뭄주기지금우리나라에서도물부족으로국민들 이불안하다고걱정을하고있으며관계당국도물부족을해결하기위해동분서주하고있는실정이다. 42 년만의혹독한가뭄때문에전국의강과하천, 저수지의물은말라 버려 18 개다목적댐저수율이 30% 대로낮아졌고, 내년 1~2 월까지더많은비나눈이내리지않으면식수는물론농업용과산업용물이모자라게될것이고이대로방치한 다면엄청난재앙이올수도있을것이다 ( 그림 2, 그림 3). 과거의강우분석을통하여우리나라에서매년발생하는국지적인가뭄은강우의계 절적인변동성으로봄가뭄과가을가뭄이나타나지만대형가뭄은 4~6 년주기로나타난다고한다 ( 그림 4, Seo et al. 2012). 그러나지금의가뭄은주기적인가뭄에겹쳐지 구온난화로일어나는가뭄이기때문에더욱심각하다는것이다. 2015 년 10 월현재가뭄은전세계적인현상이다. El Nino 로 1997~1998 년의가뭄강 도와비슷하다는특징이있다. 이러한가뭄은금년겨울까지영향을미칠것이라한다. 다행이우리나라의농작물생산은오히려평년작을웃돈다고하지만, 특히동부유럽에 서심각해서농작물 34% 가감소되었다고한다. 아시아에서는중앙러시아와동부러시아그리고서부아시아, 동남아시아, 인도등에 서도심하다. 아프리카역시예외는아니라가뭄재앙 (Drought disaster) 을선언하기도했 그림 3. 저수율 22.5% 의충남보령댐 (2015 년 10 월현재 ) 그림 4. 주기적인가뭄의발생 그림 2. 댐의저수율 그림 5. 전세계의가뭄발생지역 ( 적색 ) 17
자연보존 다. 북미와남미대륙에서도엘리뇨는피해가지않고멕시코, 심지어는브라질의아마존 유역까지가뭄에고통을받고있다 ( 그림 5. Global Drought Information System, 2014). 가뭄이생태계에미치는영향가뭄은여러가지방법으로생태계에영향을미친다. 인류처럼동물도식물도물에의존하여살아간다. 가뭄이발생하면먹이공 급이줄어들고그들의서식지역시줄어들게된다. 그피해가일시적인경우에는가뭄이회복되면어느정도정상적으로돌아가지만, 장기간에걸친가뭄일경우에는영원 히회복되지않은때도있다. 가뭄은육상생태계에서중요한물리적스트레스로작용하여식물생장의저하, 산불의발생및수목의사망률 (Mortality) 증가, 탄 소흡수기능의감소, 생물권과대기권의상호작용 (Biosphere-atmosphere interaction) 등 에직간접적인영향을미친다 (Bin et al. 2014). 일반적으로싱싱한나무는 125~200% 의수 분을유지하지만, 가뭄이계속되면수분함량이 100% 이하로줄어들게되고이때부터수분스트레스를받게되며생장이느려지거나정지되고정상적인나무에비해병충 해에취약해진다. 활엽수는수분부족에따라단기간내에잎이조위 ( 凋萎, Wilting) 가시작되나침엽수는조위가나타나지않고 2 년정도는침엽이그대로붙어있지만가뭄 후 2 년째부터 1 년생잎보다는 2 년생잎이노랗게변하기시작하면서탈락된다 ( 그림 6). 가뭄스트레스를받은나무는병충해의침입, 산불의취약성은물론가뭄은나이테의 성장을감소시킨다. 가뭄이지속되면어쩔수없이수계생태계에도영향이미치게된다. 저수지, 호수, 연못의수위저하, 습지의소실, 어류나야생 동물의감소또는파괴, 야생동물의먹이및 그림 6. 수분스트레스로인하여조위 ( 凋萎 ) 가일어난소나무 ( 좌 ) 와느티나무 ( 우 ) 그림 7. 대청호의쓰레기와녹조현상 18
강, 가뭄이생태계에미치는영향 먹을물의부족으로야생동물의질병발생, 멸종위기종의스트레스증가등이그것이다. 가뭄이지속되어댐, 저수지, 연못의수량이줄어들게되면수온이높아지고수체가안정된조건에서는, 특히남조류 (Blue-green algae) 의번성, 소위유해한녹조현상 (Harmful Algal Blooming) 이일어나게된다. 특히남조류증식은수질저하는물론수계생태계의생물서식을어렵게한다 ( 그림 7). 가뭄으로인한물부족도심각한이슈이 지만수질이란관점에서보면해마다발생하는녹조현상이더큰문제이다. 1988 년대청호에서최초로발생, 1996 년부터오염원을제거해야한다는목소리가해마다있어 왔지만 20 여년이지난지금도똑같은소리만반복하고있다. 녹조현상은수중생태계파괴로인한어류등재래종동물의사멸, 서식지이동, 종다 양성감소, 개체군변화, 먹이사슬의차단등수계생태계에미치는영향은차치하더라도식수의질이나빠지게되고정수비용이증가할것이기때문이다. 어류의경우, 수계가말라버리면종자체도절멸될수있다. 가뭄이지속되면유입수가없어물이희석되지않으므로생화학적산소요구량 (BOD) 이증가하며용존산소 (DO) 가감소되거나거의무산소상태가되므로어류는스트레스를받게된다. 특히수온의상승은어류의생활사에크게영향을미치게되는가장중요한구동력 (Driving force factor) 이되는것이다. 수서곤충 ( 수서대형무척추동물 ) 은수계환경의변화에예민하게반응하므로담수생태계의건강여부를판단하는지표로사용된다. 일수온변화또는연간수온변화는수서곤충의발생에매우큰영향을미치고종간경쟁이나생활사의성공여부를결정한다. 단기간의가뭄에는회복력이있으나장기간 의가뭄에는수계의생물구조 (Fauna) 자체가바뀌게되는것이다 (Everard 1996). 가뭄은수계생태계의먹이망을붕괴시킨다. 특히어류의먹이자원인수서곤충이심하게영향을받고가뭄이지속되면생물다양성의 25% 가감소되며, 하루살이가가장 심하게영향을받는다고한다. 습지식물은토양의물에의존하여살아간다. 가뭄의스트레스에비교적강한식물은살아남지만약한식물은죽게된다. 정점을넘어선지하수지하수를이용하자는요구에따라일부지 역에서는지하수관정을파기시작하였다. 2015 년 11 월현재까지이미 760 여개이상의관정을뚫었다고한다. 지하수의양은우리가생각하는것보다적으며무한정공급되는것은더욱아니다. Famiglietti 박사 ( 미국항공우주국제트추진연구소 2014) 에의하면, 전세계의거대한대수층 ( 지하수층 ) 37 개가운데미국, 중국, 인도, 프랑스등의 1/3 이지속가능한정점 (Tipping point) 을넘어섰다고한다. 이말은대수층으로보충되는물의양보다뽑아쓰는물의양이더많다는뜻이다. 이들지하수는수천년동안축적된것으 로비나눈에의해서서히보충되는것이다. 관정을파서물을끌어쓰기때문에이들대수층은스트레스를받고있으며, 전인류가사용하는물의 35% 가바로지하수인것이 다. 가뭄이들면이런요구는더욱커질것이다. 미국의캘리포니아에서는지하수 60% 를이미뽑아썼고남은양은겨우 40% 미만으로알려지고있다. 지하수의양은우리가생각하는것보다적으며무한정공급되는것은더욱아니다. 구체적인자료는없으나우리나라에서도언제지하수고갈현상이나타날지모르는일 19
자연보존 이다. 늦은감은있으나전국민이물절약에적극동참함으로서가뭄을대처하는자 세가요구된다고하겠다. 더우기 나는물을절약하고있는가? 하고자문해볼필요가있을것이다. 참고문헌 Bin, H., X. Cui, H. Wag, and A. Chan. 2014. Drought: The most important physical stress of terrestrial ecosystem. Acta Ecologica Sinica. 34:175-183. Everard, M. 1996. The importance of periodic drought for maintaining diversity in the freshwater environment. Proceeding of Annual Scientific Meeting Life at the Extremes. p. 1-50. Global Drought Information System. 2014. www. drought.gov./gdm/content NDMC (National Drought Mitigation Center). 2006. What is drought? http://drought.unl.edu/ Seo, J.W., J.H. Lee and C.J. Kim. 2012. Analyses on Trends, Periodicities and Frequencies of Korea Drought Using Drought indices. J. Korean Water Assoc. 45:75-89. WMO. 1986. Report on drought and countries affectes by drought during 1974-1985. WCP- 118, Geneva. 20