온도 변화가 식물 개화 시기에 미치는 영향. 춘화현상과 기후변화에 대해서.

지난 몇 년간 아파트 베란다에서 키우던 개나리가 한 번도 꽃을 피우지 않아 속을 태운 적이 있다. 싱그러운 잎사귀는 계절마다 잘도 돋아났지만, 정작 기다리던 노란 꽃봉오리는 구경도 할 수 없었다. 실내 온도는 항상 20도 안팎으로 쾌적했고, 햇빛도 충분했는데 도대체 왜 꽃을 피우지 않는 걸까?
그때까지만 해도 식물에게 '추위'가 꽃을 피우는 열쇠라는 사실을 몰랐다. 따뜻함이 생명을 키운다는 당연한 상식에 갇혀 있었던 셈이다. 하지만 알고 보니 자연은 그렇게 단순하지 않았다.

식물이 겨울을 기다리는 이유

찾아보니 개나리, 철쭉, 벚나무 같은 봄꽃들은 반드시 겨울의 혹독한 추위를 겪어야만 꽃을 피울 수 있다고 한다. 마치 사람이 충분한 휴식을 취해야 다음 날 활기차게 활동할 수 있는 것처럼, 식물도 겨울잠을 자야 봄에 꽃을 피울 수 있는 셈이다.
이걸 전문 용어로 '춘화현상'이라고 부른다. 쉽게 말해서 "추위를 겪어야 꽃이 핀다"는 뜻이다. 이 현상은 1929년 러시아의 한 과학자가 밀 연구를 하다가 우연히 발견했다. 가을에 밀을 조금 싹 틔워 눈 속에 묻어두었다가 이듬해 봄에 심었더니, 정상적으로 자라더라는 것이다.
생각해 보면 정말 신기한 일이다. 식물들이 온도를 통해 계절을 알아차리고, 번식하기에 가장 좋은 시기를 스스로 판단한다는 말이니까.

춘화현상을 보이는 식물들

춘화현상을 보이는 식물들은 크게 두 종류로 나뉜다:

씨앗부터 추위를 겪어야 하는 식물들

• 무, 배추, 보리, 밀 같은 작물들
• 씨앗 상태이거나 싹이 튼 직후부터 추위를 겪어야 함
• 봄에 너무 일찍 심으면 뿌리가 굵어지기도 전에 꽃이 피어버림

어느 정도 자란 후 추위를 겪어야 하는 식물들

• 양배추, 양파, 개나리, 철쭉, 국화 등
• 식물이 어느 정도 자란 다음에 겨울 추위를 겪어야 꽃이 핌
• 국화의 경우 10℃에서 40일간 저온 처리하면 개화가 촉진됨

온도 조건도 식물마다 다르다. 대부분의 춘화식물은 0~10℃ 정도의 저온에서 30~90일간 처리해야 효과가 나타난다.

기후변화로 달라진 꽃 피는 시기

최근 몇 년 사이 봄꽃들이 예전보다 훨씬 일찍 피는 걸 눈치챘을 것이다. 처음엔 단순히 기분 탓인가 싶었는데, 실제로 과학적인 데이터가 이를 뒷받침하고 있었다.

영국에서 270년간의 기록을 조사한 결과, 식물들이 1987년 이전에 비해 평균 26일이나 일찍 꽃을 피우고 있다고 한다. 평균 첫 개화일이 5월 12일에서 4월 15일로 거의 한 달 가까이 앞당겨진 것이다.

우리나라도 마찬가지다. 기상청 발표에 따르면 지난 30년 동안 개나리, 진달래, 벚꽃의 개화일이 6~8일 정도 빨라졌다. 겨우 일주일 정도라고 생각할 수 있지만, 식물에게는 엄청난 변화다.
특히 흥미로운 건 식물 종류에 따라 반응이 다르다는 점이다:

• 허브류: 32일 일찍 개화 (가장 큰 변화)
• 나무류: 비교적 변화 폭이 작음
• 생명주기가 짧은 식물: 기후변화에 더 빠르게 반응

식물의 놀라운 온도 센서

그렇다면 식물은 어떻게 온도 변화를 감지해서 꽃 피는 시기를 결정하는 걸까? 이 부분이 정말 신기했다.
최근 한국의 과학자들이 이 비밀을 풀어냈다. 식물에는 '플로리겐'이라는 꽃 피우는 호르몬이 있는데, 이 호르몬이 온도에 따라 다르게 행동한다는 것이다.

따뜻할 때: 플로리겐이 자유롭게 돌아다니면서 "꽃 피울 때야!" 신호를 보냄
추울 때: 플로리겐이 세포 안 특별한 곳에 숨어버려서 "아직 기다려!" 신호를 보냄

구체적으로는 온도가 낮아지면 플로리겐이 '포스파티딜글리세롤'이라는 특별한 물질과 결합해서 세포막으로 격리된다. 마치 겨울에는 꽃 피우는 호르몬을 '냉장고'에 넣어두었다가, 봄이 오면 다시 꺼내서 사용하는 정교한 시스템인 셈이다.
왜 이런 시스템이 생겼을까? 간단하다. 겨울에는 꽃가루를 옮겨주는 벌이나 나비 같은 곤충들이 거의 없고, 설령 씨앗이 생겨도 추운 겨울에는 살아남기 어렵기 때문이다. 그래서 식물들은 "따뜻해질 때까지 기다리자"는 전략을 택한 것이다.

생태계의 엇박자

문제는 이런 개화 시기 변화가 자연 전체에 연쇄 반응을 일으킨다는 점이다.
상상해보자. 꽃은 평소보다 한 달 일찍 피었는데, 꽃가루를 옮겨주는 벌들은 아직 겨울잠에서 깨어나지 않았다면? 꽃은 피었지만 벌이 없어서 열매를 맺을 수 없게 된다.
마치 콘서트장에서 연주자들이 각자 다른 악보를 보고 연주하는 것과 같다. 지금까지는 자연이라는 훌륭한 지휘자가 모든 것을 완벽하게 맞춰왔는데, 갑작스러운 기후변화로 그 조화가 깨지고 있는 것이다.
실제로 이런 '생태 엇박자' 현상이 전 세계 곳곳에서 나타나고 있다:

• 꽃은 일찍 피었는데 수분 곤충은 나타나지 않음
• 새들의 번식 시기와 먹이가 되는 곤충 출현 시기가 안 맞음
• 식물의 열매 맺는 시기와 동물들의 먹이 찾는 시기가 어긋남

온도가 쓰는 자연의 언어

생각해 보면 온도는 식물에게 일종의 '언어'인 셈이다.

• 춥다 = "아직 기다려, 꽃 피울 때가 아니야"
• 따뜻해진다 = "이제 시작해도 돼!"
• 너무 뜨겁다 = "잠깐 쉬어가자"

수억 년에 걸쳐 완성된 이 완벽한 소통 체계가 불과 몇십 년 사이에 혼란에 빠진 상황이다. 지난 100년 동안 지구 평균 온도가 0.76도 올랐고, 2100년에는 지금보다 1.1~6.4도 더 오를 것으로 예상된다.
인간에게는 그저 몇 도의 차이일지 모르지만, 식물에게는 생존과 직결된 중대한 변화다. 평균 기온이 1도만 올라가도 식물들은 생존을 위해 북쪽으로 약 150km, 높은 곳으로 150m 정도 이동해야 한다고 한다.

식물들의 적응 노력과 한계

많은 식물들이 변화하는 환경에 적응하려고 노력하고 있다. 하지만 문제는 속도다.
나무가 하루아침에 다른 곳으로 이사 갈 수는 없다. 식물의 '이주'는 씨앗이 퍼지고, 새로운 곳에서 뿌리내리고, 성장하는 수십 년의 긴 과정이 필요하다. 하지만 기후는 그보다 훨씬 빠르게 변하고 있다.
특히 춘화현상을 보이는 식물들은 더욱 어려운 상황에 처해 있다. 이들은 특정한 온도 조건(저온)을 반드시 거쳐야 하는데, 겨울이 따뜻해지면서 이 조건을 만족하기 어려워지고 있다.
예를 들어, 개나리나 벚나무 같은 식물들이 충분한 저온을 경험하지 못하면:

• 꽃눈 형성이 불완전해짐
• 개화 시기가 불규칙해짐
• 꽃의 품질이 떨어짐
• 심한 경우 개화하지 못할 수도 있음

자연의 정교함을 깨달으며

내가 베란다에서 기르던 개나리가 꽃을 피우지 못했던 이유를 이제야 이해하게 되었다. 아무리 좋은 환경을 만들어줘도 '겨울'이라는 필수 조건이 없었던 것이다. 자연의 섭리를 무시한 채 인간의 편의대로만 생각했던 무지를 반성하게 된다.
지금 이 순간에도 전 세계의 식물들은 변화하는 기온에 맞춰 자신들만의 방식으로 적응하려 애쓰고 있을 것이다. 춘화현상이라는 정교한 시스템을 수억 년에 걸쳐 완성해 온 식물들이, 이제는 급격한 기후변화 앞에서 혼란스러워하고 있는 모습이 안타깝다.
봄이 되면 여전히 꽃들이 피어날 테지만, 그 뒤에 숨겨진 식물들의 치열한 적응 노력을 이제는 조금이나마 이해할 수 있을 것 같다. 온도 변화라는 작은 신호 하나가 만들어내는 자연계의 거대한 변화를 보며, 자연의 정교함과 동시에 그 균형이 얼마나 섬세한지 새삼 깨닫게 된다.
식물들이 들려주는 온도의 언어에 귀 기울이며, 우리도 이들과 함께 살아가는 방법을 찾아야 할 때인 것 같다.

참고 자료

• 기후변화로 식물 개화 한 달 빨라져...생물 생태계 심각한 위협 가능성
• 온도 변화에 대응하는 식물의 개화시기 조절 방법
• 개화생리 - 충청남도농업기술원
• 춘화현상 - 마음 가꾸기
• 한반도 기후변화 적응대상 식물 - 국립수목원