매년 약 3억 2000만 그루의 나무가 벼락으로 인해 고사하는 것으로 조사됐다. 이는 연간 식물 생물량(plant biomass) 손실의 최대 2.9%에 해당한다. 낙뢰 때문에 고사한 나무가 배출하는 이산화탄소는 최대 10억 9000만 톤에 달한다. 이산화탄소는 지구 온난화의 주범으로 알려졌다.

더욱 놀라운 점은 이 수치가 ‘벼락으로 직접 고사한 나무’만 집계한 결과라는 것. 즉, 2차 피해인 산불로 타 죽은 나무는 포함하지 않았다는 얘기다.

과학전문 매체 사이언스 알럿(sciencealert)에 따르면, 독일 뮌헨 공과 대학교(TUM) 연구진은 새로운 수학 모델을 개발해 벼락으로 고사하는 나무가 지구 생태계에 미치는 영향을 분석했다.

연구진은 중미 파나마 바로 콜로라도 섬(Barro Colorado Island) 열대 우림에 고속 카메라 기반 낙뢰 탐지 시스템을 설치해 데이터를 모았다. 이어 드론과 지상 조사를 통해 실제 벼락을 맞고 죽은 나무를 직접 파악했다.

세계 최초로 수행한 이번 연구를 통해 낙뢰 피해의 범위가 매우 넓다는 사실을 확인했다. 직접 낙뢰를 맞은 나무에 그치지 않고, 이웃한 나무의 수관(원 줄기에서 뻗은 나뭇가지와 잎이 달려 있는 부분) 주변 공기의 절연이 부분적으로 파괴되어 전기가 통하는 섬락(flashover) 현상을 통해 최장 45m 떨어진 나무까지 고사할 수 있는 것으로 나타났다. 그 결과 벼락이 한 번 떨어지면 평균 3.5그루의 나무가 죽는 것으로 나타났다.

연구진은 지상과 위성에서 수집한 낙뢰 빈도 및 밀도 통계 자료를 활용하여 수학 모델을 지구 전체 산림에 적용했다.

이렇게 해서 연간 약 2억 8600만~3억2800만 번의 낙뢰가 지표면을 강타하고, 이로 인해 한 해 약 3억 100만~3억 4000만 그루의 나무가 고사한다는 추정치를 얻었다. 고사하는 나무 중 지름 60cm 이상 큰 나무는 2400만~3600만 그루에 이른다.

1년에 자연적으로 고사하는 모든 나무(약 5000억 그루) 중 낙뢰에 의한 것은 0.69%로 매우 적은 편이다. 하지만 자원 가치가 있는 큰 나무의 고사 원인의 6.3%가 낙뢰 때문이다.

현재 낙뢰로 고사하는 나무는 주로 열대 지역에서 발생한다. 하지만 기후 변화로 인해 중위도 및 고위도 지역에서도 낙뢰 빈도가 점차 증가할 것으로 전망 돼 고사하는 나무 숫자도 비례해 증가할 것으로 예측된다. 다른 연구에 따르면, 낙뢰 빈도가 25~50% 증가하면 대형 나무 고사율이 9~18% 증가한다.

연구진은 벼락으로 인해 고사하는 나무의 수치는 기존 기후 모델에서 거의 무시되고 있지만, 탄소 순환, 산림 생태계, 장기적 기후 변화 분석에 있어 매우 중요한 요소라고 지적하면서 향후 기후·탄소 모델에 낙뢰에 의한 나무 고사율을 반영해야 한다고 밝혔다.

이번 연구는 전지구적 환경변화 생물학(Global Change Biology)에 게재됐다.

박해식 기자 pistols@donga.com