이것은 기후 변화의 지속적인 글로벌 영향에 대한 10부작 시리즈의 마지막 기사입니다. 이 이야기는 변화하는 행성의 현재 영향, 떠오르는 과학이 제안하는 것이 그러한 변화 뒤에 있으며 우리 모두가 적응하기 위해 할 수 있는 일을 살펴봅니다.
 
2016년 늦여름, 프랑스의 밀 재배자들은 무언가 잘못되었음을 깨달았습니다. 그들의 수확량은 평소보다 훨씬 적었습니다. 농부들은 수확량(밭에서 생산되는 작물의 양)이 매우 일정하다는 데 익숙했습니다. 밀 수확량은 일반적으로 매년 5% 이상 변하지 않습니다. 하지만 올해는 달랐다.
 
하지만 문제가 무엇인지 당장은 분명하지 않았습니다.
 
그해 겨울은 비정상적으로 따뜻했습니다. 그해 후반에 강한 비가 내 렸습니다. 이러한 이벤트로 인해 예기치 않은 문제가 발생했습니다. 예를 들어 폭우는 토양에서 영양분을 침출했습니다. 더위와 습기는 질병의 확산을 증가시켰습니다. 이러한 문제 중 어느 것도 발생하면서 그렇게 나쁘지 않은 것 같았습니다. 그러나 밀을 수확할 때가 되었을 때 프랑스 전역의 수확량은 평소보다 4분의 1(25%) 낮았습니다. 일부 지역에서는 이전의 절반(50%)에 불과했습니다.
 
Senthold Asseng은 “저에게는 정말 놀라운 일이었습니다. 그는 Gainesville에 있는 University of Florida에서 근무하며 컴퓨터를 사용하여 데이터를 분석하고 작물 수확을 예측합니다. “폭염이나 가뭄 같은 큰 충격을 기다릴 필요가 없다는 진정한 경고였습니다. 한 시즌에 3~4개의 작은 변경 사항이 모두 합쳐지면 프로덕션에 충격이 가해질 수도 있습니다.”
 
프랑스는 부유한 나라입니다. 그래서 그것은 다른 곡물과 식량 공급원을 가졌습니다. 밀 농부 외에 프랑스인은 거의 영향을 받지 않았습니다. 그러나 가난한 나라에서는 농작물 수확량이 크게 감소하면 빈곤이 악화되거나 기근이 발생할 수도 있습니다.
 
사람들은 기후 변화가 그들의 삶에 어떤 영향을 미칠지 생각할 때 겨울이 더 짧고 여름이 더 긴 세상에 사는 것을 상상할 수 있습니다. 그들은 해안 도시가 해수면 상승으로 땅을 잃는 것을 상상할 수 있습니다. 그들은 허리케인이나 산불과 같은 더 극단적인 날씨를 예상할 수도 있습니다.
 
이러한 모든 효과는 세계 여러 지역을 강타했습니다. 그러나 기후 변화는 우리가 먹는 것에도 영향을 미치고 있습니다. 더 따뜻한 기온과 더 많은 해충으로 인해 농장은 더 적은 식량을 생산할 것입니다. 그리고 농부들은 그들이 수확할 식량을 재배하기 위해 더 열심히 일해야 할 것입니다. 일부 작물은 영양가가 낮을 수도 있습니다. 우리는 밀과 옥수수와 같이 기후 변화에 취약한 식품을 덜 먹고 가뭄을 더 잘 견딜 수 있는 작물을 더 많이 먹을 수 있습니다. 수수를 생각하십시오. (음… 수수!)
 
과학자들은 이러한 문제를 연구하고 기후 변화가 식량 공급에 어떤 영향을 미칠지에 대해 더 많이 배우고 있습니다. 그들은 또한 농부들이 다가올 변화에 적응할 수 있도록 돕기 위해 새로운 작물과 새로운 재배 기술을 개발하고 있습니다.
 
열기를 높이다
온도 변화가 작물에 어떤 영향을 미칠지 연구하는 것은 어렵습니다. 많은 요인이 작물 성장에 영향을 미칩니다. 여기에는 강우량, 햇빛, 토양의 질, 공기 중 이산화탄소의 양, 자라는 식물의 종류가 포함됩니다. 과학자들은 다른 모든 요인으로부터 온도의 영향을 분리하는 방법을 모색해 왔습니다. 일부 연구자들은 온실이나 식물 실험장에서 이 작업을 수행합니다. 그러나 Asseng은 컴퓨터를 사용하여 이 작업을 수행합니다.
 
컴퓨터 모델을 사용하면 연구자들은 실생활에서 어렵거나 불가능한 실험을 할 수 있습니다. 그들은 하나의 요소를 변경하고 다른 모든 요소는 변경하지 않을 수 있습니다. 그들은 시간을 앞으로 또는 뒤로 갈 수 있습니다. Asseng은 식물의 성장을 모델링하는 컴퓨터 프로그램 개발을 도왔습니다. 그의 팀은 이제 이 모델을 사용하여 전 세계 농장의 작물 수확량 변화를 평가할 수 있습니다.
 
Asseng과 그의 팀은 이 모델을 사용하여 온도 상승이 밀, 쌀, 옥수수 및 대두 수확에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 조사했습니다. 전 세계적으로 이 네 가지 작물은 사람들이 먹는 모든 칼로리의 2/3를 제공합니다.
 
모델의 온도를 조정하자 매우 걱정스러운 결과가 나타났습니다. 그의 모델은 섭씨 1도(화씨 1.8도)의 지구 온난화가 “모든 주요 작물의 감소로 이어진다”고 보여주었습니다. 옥수수 수확량은 7~8% 감소할 것입니다. 밀은 6퍼센트 감소할 것입니다. 쌀과 콩 수확량은 약 3% 감소할 것입니다.

이러한 발견을 확인하기 위해 Asseng과 다른 과학자 그룹은 그들의 결과를 다른 과학자들이 수행한 4개의 다른 연구와 비교했습니다. 이러한 연구에는 다른 컴퓨터 모델, 수학 분석 및 테스트 분야에서 재배된 작물의 수확이 포함되었습니다. “이러한 모든 다른 방법은 같은 수치를 내놓았습니다.”라고 그는 말합니다. 이를 통해 그는 온도가 미래의 수확량에 큰 역할을 할 수 있고 또 할 것이라고 확신하게 되었습니다.

그러나 온도가 작물에 미치는 영향은 대부분의 사람들에게 적어도 당장은 분명하지 않을 수 있습니다. 다른 요인들이 동시에 농작물 생산을 돕고 있을 수 있기 때문입니다. 이러한 이점은 적어도 잠시 동안은 온도 상승의 영향을 숨길 수 있습니다.

Asseng은 이집트가 이에 대한 좋은 예라고 말합니다. 전 세계적으로 작물 수확량은 지난 50년 동안 꾸준히 증가해 왔습니다. 더 나은 농업 기술이 책임집니다. 그러나 이집트에서는 지난 10년 동안 농부들이 동일한 농업 개선을 이루었음에도 불구하고 수확량이 평준화되었습니다. 가뭄은 탓할 수 없습니다. 이집트 농부들은 밭에 물을 대므로 농작물에 물이 적게 공급되지 않습니다.

Aseng은 온도 상승이 원인이라고 생각합니다.

식량 생산의 성장을 늦추면 인구가 증가하는 세계에 식량을 공급하기가 어려워질 수 있습니다. 그리고 세계 인구는 빠르게 증가하고 있습니다. 오늘날 지구상에는 76억 명의 사람들이 있습니다. UN은 2030년에는 86억, 2050년에는 98억이 될 것이라고 예측합니다.

“변경 사항은 이미 존재하지만 종종 볼 수 없습니다.”라고 Asseng은 말합니다. “예, [작물] 수확량이 증가합니다. 하지만 배후에서 누군가가 브레이크를 밟고 있습니다.”라고 그는 말합니다. 그리고 이집트와 같은 일부 지역에서는 이미 그 영향을 볼 수 있다고 그는 주장합니다.

토양 변경
작물 성장에 영향을 미치는 것은 온도와 기후의 다른 특징만이 아닙니다. 흙도 큰 역할을 합니다. “기후를 바꾸면 토양의 특성도 바꿀 수 있습니다.”라고 Lenny Winkel은 말합니다. 환경 지구화학자인 그녀는 ETH Zurich와 수중 연구 기관인 Eawag에서 근무합니다. 둘 다 스위스에 있습니다.

습하고 비가 오는 지역은 토양에 많은 유기물(주로 탄소)이 있습니다. 이 습한 장소에는 종종 많은 식물이 있기 때문입니다. 잎을 떨어뜨리거나 죽으면 습한 환경에서 조직이 분해됩니다. 이것은 토양에 퇴비(이용 가능한 영양분)를 추가합니다. 그러나 건조한 장소에는 식물이 적습니다. 그리고 그곳의 식물이 죽으면 퇴비로 썩는 데 시간이 더 걸립니다.

기후 변화로 인해 일부 지역이 더 건조해지면 “토양에서 일부 유기물도 손실될 수 있습니다.”라고 그녀는 말합니다. 그것은 다음 계절의 작물을 먹일 수 있는 영양분을 낮출 것입니다.

Winkel은 셀레늄과 같은 미량 원소의 토양 내 존재를 연구합니다. 이러한 요소는 환경에 극소량만 나타납니다. 중요한 미량 영양소인 셀레늄은 사람들에게 소량으로 필요한 것입니다.

셀레늄이 자연적으로 발생하는 곳에 대해서는 알려진 바가 많지 않습니다. 그래서 Winkel은 알려진 금액을 매핑하기로 결정했습니다. 이것으로부터 그녀는 세계 다른 곳의 수준을 예측하려고 시도했습니다. 그런 다음 그녀의 팀은 “[알려진] 농도와 환경 요인 사이의 연관성을 찾기 위해” 조사했다고 그녀는 말합니다. “우리는 기후 요인이 정말 중요하다는 것을 알게 되었습니다.” 셀레늄이 토양에 들어가는 한 가지 방법은 유기물의 분해를 통해서이기 때문입니다.

이 정보를 통해 Winkel은 이제 온난화된 세계에서 셀레늄의 토양 수준이 어떻게 변할지 예측할 수 있다는 것을 깨달았습니다. 그녀는 기후의 컴퓨터 모델을 사용하여 온난화 환경을 반영할 가능성이 있는 변경 사항을 지도에 추가할 수 있었습니다. 그리고 그녀는 이제 “우리는 그 변화가 토양에서 셀레늄의 손실이라는 것을 보았습니다.”라고 보고합니다.

물론 사람들은 토양에서 셀레늄을 섭취하지 않습니다. 식물의 뿌리는 땅에서 그것을 채굴하여 조직으로 옮깁니다. 이 문제를 이해하기 위한 다음 단계는 토양의 셀레늄 감소가 식량 작물의 이 미량 영양소 수준에 어떤 영향을 미치는지 연구하는 것입니다. “우리는 일반적으로 토양에서 일어나는 일이 식물에 광범위하게 반영된다고 말할 수 있지만 모든 경우에 그런 것은 아닙니다.”라고 Winkel은 말합니다.

임팩트의 홍수
기후 변화가 토양에 영향을 미치는 또 다른 방법은 오염입니다. Joyce J. Chen은 콜럼버스의 오하이오 주립 대학에서 근무합니다. 그곳에서 그녀는 저소득 국가의 경제를 연구하고 그들이 번영하는 데 도움이 될 수 있는 정책과 프로그램을 찾으려고 노력합니다. 그녀의 연구는 홍수가 방글라데시의 토양을 어떻게 오염시킬 수 있는지에 초점을 맞췄습니다.

인도 동부 국경에 위치한 이 저지대 국가는 홍수에 취약합니다. 해수면이 상승함에 따라 폭풍과 만조로 인해 바닷물이 해안 지역을 가로질러 내륙으로 밀려들 수 있습니다. 나중에 낮은 강수량으로 인해 강의 수위가 떨어지면 더 많은 바닷물이 강 어귀에서 내륙으로 흐릅니다. 이것 역시 이 지역에 범람합니다.

바닷물 홍수는 식수 공급을 오염시킵니다. 농장 동물도 짠 물을 마시면 아플 수 있습니다. 그리고 소금은 농지를 효과적으로 독살할 수 있습니다. 쌀과 같은 작물은 염분이 많은 토양에서 잘 자라지 않습니다. 그래서 바닷물이 범람하는 곳에서는 벼 수확이 떨어진다. 이런 일이 발생하면 많은 농가가 도시로 이주함으로써 대응합니다. 그들은 소금에 중독된 땅에서 더 이상 농사를 지을 수 없을 때 그곳에서 일자리를 찾으려고 합니다.

그러한 상황은 이들에게 “이중의 부담을 안겨준다”고 Chen은 말합니다. 그들은 살 새로운 장소가 필요할 뿐만 아니라, 농사를 지을 수 있는 사람이 줄어들기 때문에 그들의 국가는 잠재적인 식량 감소를 겪고 있습니다.

잡초에서 배우기
기후 변화는 기온 상승만 가져오는 것이 아닙니다. 또한 이산화탄소 수치가 상승합니다. 그것은 공기로부터 이산화탄소(CO2)를 흡수하는 식물들에게 희소식처럼 들립니다. 그들은 탄소를 사용하여 조직을 만듭니다. 그러나 그렇게 간단하지 않다고 Lewis Ziska는 말합니다. 그는 식물 조직의 생물학을 연구하는 식물 생리학자입니다. 그는 메릴랜드 주 벨트스빌에 있는 미국 농무부의 대규모 연구 센터에서 일하고 있습니다.

“모든 식물이 [CO2의] 변화에 동일한 방식으로 반응하지는 않을 것입니다.”라고 그는 말합니다. 많은 사람들이 더 높은 수준의 CO2에서 자랄 때 영양가가 낮은 작물을 생산할 것입니다. 특히 단백질 수치가 떨어질 가능성이 높습니다. 작물은 또한 비타민과 미량 영양소를 잃을 수 있습니다. 실험에서 밀, 콩, 쌀과 같은 농작물은 CO2가 풍부한 환경에서 더 잘 자라지 않는 것 같았습니다.

무엇이 더 잘 자랐습니까? 잡초.

Ziska는 “농업에서 최악의 잡초 중 많은 수가 이미 이러한 변화에 대응하고 있습니다. 농작물은 미래에 더 작은 크기로 자라거나 더 작은 과일과 더 적은 씨앗을 생산하여 더 많은 잡초와 경쟁해야 할 수 있습니다. 더 따뜻한 세상에서는 더 많은 해충과 질병이 식물을 괴롭힐 수도 있습니다.

문제에 기여하는 한 가지는 현대 농작물에서 유전적 다양성이 부족하다는 것입니다. 각각 다른 특성을 가진 수천 종의 잡초가 있지만 오늘날 대부분의 식품은 단작 재배에서 나옵니다. 이는 농부들이 한 가지 유형의 작물만 재배한다는 것을 의미합니다. 그리고 그 작물들은 모두 그들이 숙주하는 특정 유전자를 제한하는 육종에 기반한 거의 동일한 특성을 가지고 있습니다.

더 따뜻하거나 더 건조한 환경에서 번성하는 유전자가 사라질 수 있습니다. 육종가들은 유전자가 더 큰 과일, 더 많은 씨앗 또는 더 강한 줄기를 생산하는 품종을 위해 그들을 희생했을 수 있습니다. 그러나 이러한 품종은 이제 일정하고 매우 편안한 환경이 필요할 수 있습니다. 기후를 바꾸면 그 식물은 병들거나 작아질 수 있습니다.

예를 들어, 오늘날 대부분의 프렌치 프라이는 단일 감자 품종으로 만들어집니다. Ziska는 “기후가 안정적이면 좋지만 기후가 변하면 그리 좋지 않습니다.”라고 말합니다. 대신 농부들이 여러 가지 다른 감자 품종을 재배한다면 다른 많은 사람들은 그렇지 않더라도 일부는 적응할 수 있습니다.

Ziska는 “동전의 긍정적인 측면은 우리가 잡초로부터 배울 수 있고 그것을 우리의 주요 곡물 품종을 개선하는 데 사용할 수 있다는 것입니다.”라고 말합니다. 곡물 식물은 쌀, 밀, 옥수수 또는 옥수수와 같은 종입니다.

Ziska와 그의 동료들은 야생 쌀과 같은 곡물의 “잡초” 친척을 조사했습니다. 이것은 정원에서 자라는 잡초와는 다릅니다. 그들은 인간에 의해 길들여진 고대 또는 야생 곡물입니다. 연구원들은 테스트 필드에 다양한 품종을 심었습니다. 과학자들은 재배 조건을 변경하여 해당 밭을 더 따뜻하게, 더 건조하게 또는 더 습하게 만들 수 있습니다. 그들은 또한 정상적인 수준보다 높은 수준의 CO2(미래에 발생할 것으로 예측되는 수준)에 노출될 수 있습니다. 연구자들은 식물이 어떻게 반응하는지 관찰했습니다. 그런 다음 가장 잘 작동하는 식물의 유전자를 연구했습니다.

일부 쌀은 더 따뜻한 온도에서 자라거나 더 많은 CO2를 흡입할 때 “백악질”이 된다는 것을 발견했습니다. 세포 구조가 변경되어 더 불투명한 색상을 갖게 되고 요리할 때 더 질기고 덜 끈적거리게 됩니다. 이 쌀알은 품질이 좋지 않습니다. 보기 흉하고 일반 쌀만큼 맛이 좋지 않아 가치가 떨어집니다. 여러 종류의 벼를 테스트하고 각 식물의 DNA를 살펴봄으로써 과학자들은 백악질에 영향을 미치는 유전자를 찾을 수 있었습니다. 농부들이 더 따뜻해지거나 CO2 수준이 더 높은 세상에서 더 나은 작물을 생산할 가능성이 있는 쌀을 찾을 때 이제 그들은 이러한 유전자를 물려받은 쌀 품종을 피할 수 있습니다.

Ziska는 “말 그대로 답은 잡초에 있다고 생각합니다.”라고 말합니다. 작물의 야생 근연종은 이미 지구의 변화하는 기후에 적응하고 있습니다. 식물 과학자들이 이러한 유전자로부터 “현재의 작물 계통을 수정하고 잠재적으로 변화에 더 잘 적응하도록” 배울 수 있다는 희망을 제공합니다.

한 가지 해결책은 벼와 같은 기존 작물의 유전학을 수정하여 잡초가 많지만 탄력 있는 사촌의 유전자를 삽입하는 것입니다. 이러한 식물은 유전자 변형 유기체 또는 GMO로 알려져 있습니다. 또 다른 대안: 과학자들은 식물 종을 함께 번식시켜 두 종의 최상의 특성을 결합한 새로운 잡종을 만들 수 있습니다. 그러나 Ziska는 미래의 식품이 이미 눈에 잘 띄는 곳에 숨어 있기를 희망합니다.

“저는 GMO에 반대하지 않습니다. 그러나 나는 또한 사람들이 진화가 한동안 이것을 해 왔다는 것을 인식하기를 바랍니다. 그리고 마지막으로 확인했을 때 100,000가지가 넘는 다양한 종류의 쌀이 있었습니다.”라고 그는 말합니다. “유전자를 옮기기 전에 먼저 그것들을 확인하고 이미 사용 가능한 것을 사용할 수 있는지 알아보는 것이 어떻습니까?”

우리가 먹는 것을 적응시키기
새로운 밀 품종을 개발하는 데 10~20년이 걸릴 수 있습니다. 그러나 사람들은 식량 재배 방식을 바꾸기 위해 그렇게 오래 기다릴 필요가 없습니다. Ziska는 “현재 현장 수준에서 농부들은 상황이 변하고 있음을 인식하고 적응하고 있습니다.”라고 말합니다.

“그들은 더 일찍 심고 있습니다. 또는 그들은 더 빨리 심기 위해 다른 방법을 사용하고 있습니다.”라고 그는 말합니다. 그들은 현장에서 다른 장비를 사용하거나 작물 재배를 돕기 위해 다른 방법을 시도할 수 있습니다.

Ziska가 보는 방식으로 우리는 평생 동안 기후 변화를 멈출 수 없습니다. 추진력이 너무 커서 우리가 할 수 있는 일은 속도를 늦추는 것뿐입니다. 심지어 관리하는 데 시간이 걸릴 수 있습니다. “우리는 대기 중으로 이동하는 CO2의 양을 갑자기 차단하지 않을 것입니다.”라고 그는 말합니다. “우리는 적응해야 하고 빠르게 적응해야 합니다.”

좋은 소식은 식량 공급 문제를 살펴보면 더 많은 사람들이 기후 변화의 중요성을 이해하는 데 도움이 될 수 있다는 것입니다. 경력 초기에 Ziska는 기후 변화가 환경에 미치는 영향에 대해 이야기할 때 대부분의 사람들이 관심이 없다는 것을 알아차렸습니다. 그러나 그가 식량 공급에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 보여주자 그들은 갑자기 앉아서 귀를 기울였습니다.

“관객의 10%가 관심을 보였지만 관심을 가진 청중의 90%로 바뀌었습니다.”라고 그는 말합니다. “개인적인 것이 되면 관심을 갖게 됩니다. 그리고 나는 음식보다 더 개인적인 것을 생각할 수 없습니다.”