기후변화와 조류

기후변화가 새에 미치는 영향을 분석하는 데 상당한 연구가 이루어졌다. 다른 동물 집단과 마찬가지로 새들도 인위적인(인간 활동에 의한) 기후변화의 영향을 받는다. 관련 연구에는 변화하는 세상에 대응하여 수십 년에 걸친 종의 생애 주기 변화를 추적하고, 서로 다른 진화적 압력의 역할을 평가하며, 심지어 박물관 표본과 현대의 새를 비교하여 외형과 신체 구조의 변화를 추적하는 작업이 포함된다. 기후변화가 조류 종에 미치는 직접적 및 간접적 영향으로 인한 생태 분포의 변화 예측은 가장 중요한 연구 중 하나이다. 이는 기후변화로 인한 멸종 위험을 최소화하는 데 필요한 조류보전 작업에 중요한 정보를 제공하기 때문이다.

기후변화 완화 옵션 또한 조류에게 다양한 영향을 미칠 수 있다. 그러나 풍력 발전이 환경에 미치는 영향조차도 지속적인 기후변화의 영향보다는 조류에게 훨씬 덜 위협적인 것으로 추정된다.

 원인 

기후변화로 인해 지구의 온도는 산업 혁명 이후 약  상승했다. 향후 온실 기체 배출 범위와 완화 조치에 따라 채택되는 기후변화 시나리오가 결정되므로, 온난화 정도는 신속하고 포괄적인 완화 조치(세기말까지  상승을 목표로 하는 파리 협정 목표)가 이루어질 경우 현재 수준에서  미만으로 억제될 수 있으나, 매우 높고 지속적으로 증가하는 온실 기체 배출이 이어질 경우 세기말까지 약 (산업화 이전 대비 )에 도달할 수 있다.IPCC, 2021: Summary for Policymakers. In: Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Masson-Delmotte, V., P. Zhai, A. Pirani, S.L. Connors, C. Péan, S. Berger, N. Caud, Y. Chen, L. Goldfarb, M.I. Gomis, M. Huang, K. Leitzell, E. Lonnoy, J.B.R. Matthews, T.K. Maycock, T. Waterfield, O. Yelekçi, R. Yu, and B. Zhou (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, US, pp. 3−32, doi:10.1017/9781009157896.001.

 영향 
 신체적 변화 
섬네일|흰목딱새 (위)와 검은지빠귀 (아래) 유조의 박물관 표본을 현대의 새와 비교한 모습. 둥지 깃털이 성체 깃털로 교체되는 시기가 빨라졌으며, 과거와 달리 현재는 암컷이 수컷보다 먼저 이 변화를 완료한다.
새는 조강을 구성하는 온혈동물 척추동물 집단으로, 깃털, 이빨 없는 부리, 단단한 껍질의 알 산란, 높은 물질대사율, 4개 실로 된 심장, 강하면서도 가벼운 골격 등의 특징을 갖는다.

기후변화는 깃털의 변화를 촉진함으로써 이미 일부 새들의 외형을 변화시켰다. 1800년대 유조 참새목의 박물관 표본과 오늘날 동일한 종의 유조를 비교한 결과, 이 새들이 둥지 깃털에서 성체 깃털로 갈아입는 과정을 생애 주기에서 더 일찍 완료하며, 현재는 암컷이 수컷보다 더 빨리 완료한다는 사실이 밝혀졌다. 또한, 박새는 푸른색과 노란색 깃털이 특징이지만, 프랑스 지중해 연안에서 진행된 연구에 따르면 2005년에서 2019년 사이의 짧은 기간 동안 이러한 대비되는 색상의 밝기와 강도가 감소한 것으로 나타났다.

시카고에서 진행된 연구에 따르면 새들의 아랫다리 뼈 길이(몸 크기의 지표)가 평균 2.4% 짧아진 반면 날개 길이는 1.3% 길어졌다. 중앙 아마존 우림 지역에서는 온도 및 강수량 변화와 연계되어 새들의 질량(크기의 지표)이 10년마다 최대 2%씩 감소하고 날개 길이는 10년마다 최대 1%씩 증가했다. 이러한 형태학적 경향은 베르그만의 법칙을 따르는 진화적 변화의 사례를 보여준다. 유라시아 전역에서 눈참새는 지난 100년 동안 몸집이 더 작아지고 깃털 색은 더 어두워졌다.

지구 온난화로 인한 기온 상승은 많은 철새의 크기를 감소시키는 것으로 나타났다. 인지와 기후변화에 대한 표현형 반응 사이의 직접적인 연결 고리를 확인한 첫 번째 연구에서, 연구자들은 뇌가 큰 종에 비해 뇌가 작은 조류에서 크기 감소가 훨씬 더 뚜렷하게 나타난다는 것을 보여주었다. 몸집이 작은 새는 열을 더 쉽게 발산하여 열로 인한 스트레스에 대처하는 데 도움이 되기 때문에, 몸집 축소는 온난화에 대한 일반적인 반응이다. 그러나 몸집과 뇌 크기의 감소는 인지 능력과 경쟁 능력의 저하로 이어져, 뇌가 작은 종의 새들이 포식자의 표적이 되기 쉽게 만든다. 1,176종의 조류 뇌 크기를 비교한 또 다른 연구에서는 새끼에게 더 많은 자원을 투자하는 종이 성체가 되었을 때 뇌가 더 크다는 사실을 발견했다. 부화 후 새끼에게 먹이를 주는 조류 종은 새끼의 뇌가 발달할 수 있는 기간이 연장되어 더 지능적이고 뇌가 큰 자손을 배출한다. 기후변화로 인한 환경 변화는 조류가 자신의 뇌를 유지하고 새끼를 기르는 데 충분한 먹이를 얻는 능력에 영향을 미쳐 뇌 크기 감소를 초래할 수 있다. 따라서 뉴칼레도니아까마귀처럼 뇌가 크고 지능적인 새들은 기후변화가 제기하는 도전 과제에 더 잘 대처할 수 있을 것이다.

 계절학 
섬네일|평년과 더 뜨거운 해 사이의 북극 도요·물떼새 계절학의 차이.
많은 종에게 기후변화는 이미 계절학적 불일치를 초래하고 있다. 이는 종의 연간 주기 중 한 측면의 시기가 다른 측면과 일치하지 않게 되어 종의 진화적 적합도를 손상시키는 현상이다. 번식과 이동 같은 활동은 에너지가 많이 소모되며, 주로 계절적 먹이 가용성이 가장 높은 연간 주기의 짧은 기간 동안에만 발생한다. 그러나 많은 먹이 생물은 에너지 및 영양 함량이 다르며, 조류의 생애 단계와는 다른 속도로 기후변화에 반응하고 있다. 알락딱새와 같은 일부 흔한 종은 새끼에게 거미나 다른 날아다니는 곤충 같은 대체 먹이를 먹임으로써 번식 시기와 선호하는 먹이(애벌레)의 개체수 정점 사이의 불일치를 보완할 수 있다. 이 경우 새끼의 체질량은 감소하지만 중대한 번식 성공의 저하는 피할 수 있다. 불일치 문제는 북극의 기후변화 속도가 매우 빠르기 때문에 북극 섭금류에게 더욱 심각하며, 이는 2016년 알래스카주에서 약 9,000마리의 퍼핀과 기타 도요·물떼새가 굶주림으로 인해 대량 폐사한 것과 같은 사건으로 이어진다. 장거리를 이동하는 철새 또한 계절학적 불일치에 더 민감한 경향이 있는데, 이는 멀리 이동할수록 번식 환경의 변화를 추적하거나 먹이를 구하고 번식할 수 있는 시기를 조정하는 능력이 떨어지기 때문이다. 봄철 이동 중에 계절학적 불일치가 더 많이 발생하며, 기후 변화에 대한 민감도가 낮아 이동 패턴을 조정할 필요가 적은 종에 비해 불일치나 계절적 비동기화가 큰 종에서 개체수 감소가 나타나고 있다. 따뜻한 날씨로 인해 주요 먹이원의 최대 가용 시기가 이동 일정보다 빨라지면 자원 확보 기회를 놓칠 가능성이 크다.

이에 대응하여 지난 50년 동안 봄철 철새 이동 기간의 연장과 같은 조류 계절학의 변화가 관찰되었다. 종마다 이동을 유발하는 요인이 다르므로 이동 패턴의 변화도 다를 수 있으나, 많은 종에서 기온과 단기적인 이동 시기의 변화 사이에 상관관계가 나타난다. 일반적으로 가장 먼저 이동하는 개체들은 더 일찍 이동하고, 가장 늦게 이동하는 개체들은 이전과 비슷하거나 더 늦게 이동한다. 북아메리카의 아메리카솔새류가 대표적인 사례로, 60년간의 데이터 분석 결과 이른 봄 기온이 1도 상승할 때마다 이동 시기가 0.65일 앞당겨지는 것으로 나타났다. 이러한 변화가 진화적 적응인지, 아니면 표현형 가소성인지에 대해서는 학계의 논란이 있다. 즉, 한 종의 많은 개체가 계절학을 변경했다고 해서 그것이 반드시 더 높은 번식 성공으로 이어지거나 다음 세대의 행동 변화를 보장하는 것은 아니며, 개별적인 표현형 변화가 시기적으로 어긋날 수도 있기 때문이다. 기후변화의 속도가 가변적이어서 정확한 타이밍을 맞추기 어렵고, 여러 세대에 걸쳐 개체들이 환경 신호에 동일하게 반응하더라도 궁극적인 번식 이득이 없을 수도 있다는 점에서 이는 특히 중요하다. 산란일을 앞당기고 봄철 이동 시기를 조정한 일부 종들, 예를 들어 그레이트브리튼섬에서 번식하는 일부 참새목 조류는 더 긍정적인 개체수 추세를 보였으나 이는 간접적인 증거일 뿐이다. 현재까지 제비갈매기는 이동 시기를 앞당겨야 한다는 압력(27년 동안 9.3일 앞당겨짐)이 유전적 요인을 가지고 있음이 확인된 몇 안 되는 종 중 하나이다.
섬네일|left|박새 개체.
박새는 계절학 변화 추적의 복잡성을 보여주는 대표적인 사례이다. 2006년에는 박새가 선호하는 번식기와 주요 먹이원인 애벌레의 개체수 정점 사이의 불일치가 10일 이상 발생하여 개체수 감소가 관찰되었다. 결과적으로 애벌레 개체수가 정점인 시즌 초기에 자란 새끼들은 나중에 자란 새끼들보다 생리적 상태가 더 좋으며, 이는 진화적 동력으로 작용해야 한다. 그러나 애벌레의 수는 기후 외에도 참나무속과 같은 지역 1차 생산자의 상태에 더 큰 영향을 받는 경우가 많으며, 이에 따라 박새가 알을 낳는 최적의 시기도 달라진다. 그럼에도 불구하고 2021년 관찰에 따르면 늦봄 온난화와 애벌레 개체수 정점 시기가 2006년 이후 거의 변하지 않았음에도 박새의 계절학은 계속 앞당겨졌다. 따라서 현재 박새의 계절학적 불일치는 이전보다 실질적으로 낮아졌으며 이는 성공적인 적응을 의미하지만, 미래의 온난화는 다시 불일치를 증가시킬 가능성이 크다. 파리 협정이 이행되어 온난화가  또는 에서 정점을 찍는다면, 불일치는 2050년경에 정점에 도달한 후 종의 지속적인 적응에 따라 다시 감소할 것이다. 그러나 더 심각한 기후변화 시나리오인 RCP4.5와 RCP8.5 하에서는 세기말까지 평균 계절학적 불일치가 다시 10일에 도달하거나 유례없는 15일에 이를 수 있다.

 극단적인 교란 사건 
섬네일|upright=1.35|다양한 수준의 지구 온난화 하에서의 기상이변 예측.
기온의 지속적인 상승과 강수 패턴의 변화 외에도 기후변화는 기상이변의 빈도를 높이며, 이는 경로에 있는 종들에게 특히 치명적일 수 있다. 오스트레일리아 남서부의 카나비검은유황앵무는 2009년 10월과 2010년 3월 사이에 발생한 심각한 폭염과 우박 폭풍이라는 단 두 차례의 기상이변만으로 개체수가 크게 감소했다. 유럽의 작은황조롱이는 지속적인 온난화에 적응하는 것처럼 보이지만, 극심한 가뭄 기간 동안 더 많은 새끼를 잃는 것으로 관찰되었다.

기후변화는 식생을 건조하게 만들고 쌓인 눈의 범위를 줄여 세계 여러 지역에서 산불의 위험과 심각성을 높이는 것으로 알려져 있다. 산불은 특정 조류의 서식지를 파괴할 수 있다. 2019~2020년 오스트레일리아 밀림 산불 이후 뉴사우스웨일스주 해안의 에뮤 소집단은 높은 멸종 위기에 처한 것으로 간주된다. 2020년 미국 서부 산불 시즌 동안 카시아교차부리새의 단 두 곳뿐인 주요 거점 중 한 곳이 화염에 휩싸였다. 대부분의 조류 종은 날아감으로써 서식지의 즉각적인 파괴에서 살아남을 수 있지만, 여전히 산불 연기에 큰 영향을 받을 수 있다. 이는 이동 중에 연기로 가득 찬 지역에 갇힐 수 있는 철새 종에게 특히 우려되는 사항이다. 2020년에는 주로 철새 종을 중심으로 "미국 최소 5개 주와 멕시코 4개 주에서 수십만 마리, 어쩌면 백만 마리에 달하는 새들이 폐사"했다. 이 "전례 없는" 사건은 이듬해 산불 연기와 연관이 있는 것으로 밝혀졌다.

섭금류의 서식지는 지속적인 추세에 따른 점진적인 퇴화와 갑작스러운 폭풍해일 및 기타 극단적인 사건으로 인해 해수면 상승의 부정적인 영향을 받는 경우가 많다. 이 세기 후반에는 미국 동해안의 해수면이 충분히 상승하여 대형 허리케인이 발생할 경우 이 지역 멜로두스물떼새 서식지의 최대 95%가 침수될 수 있으며, 서식지를 내륙으로 옮기는 능력은 미래의 해안선 개발로 인해 제약을 받을 수 있다. 멕시코만 연안의 개체군 또한 위험에 처해 있으며, 2100년까지 점진적인 침수만으로도 서식지의 16%가 손실될 가능성이 있고, 극심한 폭풍과 추가적인 해안선 개발의 위험에도 노출되어 있다. 아이러니하게도 내륙의 멜로두스물떼새 개체군은 기후변화로 인한 강력한 홍수로부터 이익을 얻을 수도 있다. 이들이 둥지를 트는 열린 모래톱은 정기적인 침수(이상적으로는 4년에 한 번)가 있어야 식생이 과도하게 자라는 것을 피할 수 있기 때문이다. 이러한 현상은 유럽의 아메리카 식민화 이전에는 발생했으나, 인간의 자산을 보호하기 위한 해안선 안정화 노력으로 인해 현재는 20년에 한 번으로 줄어들었다. 결과적으로 기후변화로 인한 미래의 홍수는 이 종의 역사적 규범을 복원할 수도 있지만, 일부 시나리오에서는 기후변화가 과도한 홍수나 지역 건조화로 이어질 위험도 존재한다.

 생태 분포 
섬네일|산업화 이전 대비 온난화가  진행되었을 때, 종들이 순유입될 것으로 예측되는 지역(파란색)과 손실될 지역(빨간색)을 나타낸 북아메리카 지도.
기후변화는 다양한 조류 종에게 번식 조건을 견디기 힘들게 만들 수 있다. 예를 들어, 섭금류는 모래에 둥지를 트는데, 해안의 쇠제비갈매기와 멜로두스물떼새 개체군은 이미 모래 온도가 너무 뜨거워져 고통받는 것으로 알려져 있으며, 사막의 새들은 전례 없는 폭염 속에서 탈수로 인해 직접 사멸하기도 한다. "기후변화가 종들을 이동하거나 적응하게 만들며, 그렇지 못하면 죽게" 함에 따라 많은 새의 범위가 이동할 것으로 예상된다. 예를 들어, 어린 집참새들은 기온 상승에 대응하여 부모의 둥지로부터 이전보다 더 멀리 이동하는 것이 관찰되었다. 기후변화는 과거에 흔했으나 현재는 취약해진 북아메리카 종인 녹슬은검은지빠귀의 개체수 감소와 분포 범위 축소와도 연관이 있다. 분포 범위의 이동은 일반적으로 위도가 높아지는 방향으로 일어나며, 아시아의 흑꼬리도요 두 아종의 경우 북극점 근처로 이동할 것으로 예상된다. 이들의 전체 서식지는 현재의 약 16% 수준으로 급격히 축소될 가능성이 높으며, 이전에 적합도가 높았던 지역들은 모두 사라질 것이다. 극지방으로의 이동 외에도 산악 지대 근처의 조류 종들은 더 시원한 기후를 찾아 고도가 높은 곳으로 이동한다. 인도에서는 1,091종 중 66~73%가 기후변화에 대응하여 고도가 높은 곳이나 북쪽으로 이동할 것으로 예상된다. 약 60%는 분포 범위가 축소될 것이며, 나머지는 분포 범위가 넓어질 것이다.

기온 상승 외에도 기후변화는 강수량 변화를 통해 새들의 분포 범위에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 일부 고산 기후에서 증가한 강우량은 기후변화가 물의 순환에 미치는 영향 예측과 일치한다. 이는 초원멧새와 뿔종다리의 일부 서식지를 포함하는데, 이들은 비가 오지 않을 때에 비해 이틀 연속으로 비가 올 경우 일일 둥지 폐사율이 더 높은 것으로 알려져 있다. 잿빛머리울새는 오스트레일리아 북동부 퀸즐랜드주 습윤 열대 지역의 우림에만 국한되어 서식한다. 이 종은 높은 고도에서만 발견되는 서늘한 기온이 필요하지만, 다른 종들과 달리 산 정상까지 계속 범위를 옮길 수는 없는데, 고도가 너무 높으면 과도한 강수로 인해 피해를 입기 때문이다. 이러한 가용 범위의 제한은 이 종을 미래의 기후변화에 특히 취약하게 만든다. 반면 북아메리카의 남서부버들딱새는 고온 시나리오 하에서 2100년까지 개체수의 최소 62%, 중간 시나리오 하에서 36%를 잃을 것으로 예상되나, 저온 시나리오에서는 진화적 잠재력 덕분에 손실을 입지 않을 수 있다. 그러나 미래의 가뭄 영향이 번식기 동안 특히 심각해진다면 저온 시나리오에서도 개체수의 과반수를 잃을 수 있으며, 고온 시나리오에서는 93%에서 99% 이상을 잃을 수 있다.

인간의 활동은 종종 기후변화의 영향과 상호작용한다. 예를 들어, 남아메리카 초원에서는 캄포광부새가 고온 시나리오 하에서 2080년까지 서식지의 77~92%, 중간 시나리오 하에서 68~74%를 잃을 것으로 보이는데, 이는 이 종을 위한 보호구역이 부족하다는 점 때문에 특히 우려된다. 집까마귀는 기후변화로 인해 북아프리카에서는 분포 범위가 감소했으나 남아프리카에서는 증가했다. 기후변화는 남아프리카에서 초원보다 숲의 발달을 촉진하여 번식을 위한 나무를 더 많이 제공한다. 그러나 이들의 남쪽 범위 및 밀도 증가는 전기 송전선 덕분에 가속화되었다. 전기 인프라는 추가적인 둥지 틀기와 휴식처를 제공하며, 이는 해당 종의 전반적인 확산에 기여했을 수 있다. 또한 북아메리카에서 예측된 분포 범위 이동에 대해 전미 오듀본 협회의 전문가들은 "믿기 힘들 정도"라고 설명했다. 한 가지 이유는 지리적 거리가 멀기 때문이며, 다른 이유는 비이동성 종의 경우 보조적 이동이 있어야만 현실화될 수 있기 때문이다. 그렇지 않으면 이들은 새로운 적합한 서식지로 가는 자연적 장벽을 넘지 못한 채 기존 서식지에서 단순히 국지적 멸종을 맞이하게 될 것이다.

 멸종 

 기후변화 완화 활동의 영향 
기후변화 완화는 유해한 영향을 제한함으로써 장기적으로 대부분의 조류 종에게 이득이 된다. 그러나 완화 전략은 더 복잡하고 의도치 않은 결과를 초래할 수 있다. 산불 연료를 줄이기 위한 산림 관리는 조류 서식지를 늘리는 공동의 이익을 제공할 수 있다. 재생 가능한 바이오매스를 위한 특정 작물 재배 전략 또한 전통적인 농업 관행에 비해 전반적인 종 풍부도를 높일 수 있다. 반면 조력 발전 시스템은 섭금류에게 영향을 미칠 수 있으나, 이러한 형태의 재생 가능 에너지 채택이 제한적이어서 연구는 미비한 실정이다.

풍력 발전소는 조류에게 위험한 것으로 알려져 있으며, 흰꼬리수리나 큰고니 같은 종에게 피해를 주는 것으로 밝혀졌다. 이는 대부분의 새가 정면 시력이 좋지 않은 시각적 예민함의 문제일 수 있다. 풍력 터빈 타워를 조류가 더 잘 알아볼 수 있게 만들거나 더 나은 위치에 배치한다면 충돌을 줄일 수 있을 것이다.

미국에서는 매년 14만 마리에서 50만 마리의 새가 풍력 터빈 충돌로 사멸하는 것으로 추정되며, 풍력 발전 용량이 6배 증가할 경우 이 수치는 140만 마리까지 늘어날 수 있다. 평균적으로 충돌은 그레이트플레인스 지역에서 가장 적게 발생(터빈당 연간 약 2.92마리)하며, 서부와 동부(연간 4.72 및 6.86마리)에서 더 높고, 캘리포니아주에서 매년 터빈당 7.85마리로 가장 높다.

일반적으로 오래된 풍력 발전소는 배치 시 조류를 덜 고려했으며, 이는 개선된 지침이 개발된 후에 설치된 풍력 발전소보다 더 높은 폐사율로 이어졌다. 최신 연구에 따르면 인도 카르나타카주에서 터빈당 연간 사멸 수는 0.26마리로 나타났으며, 여기에는 새와 박쥐가 모두 포함된다. 동아시아-대양주 철새 이동 경로에 해안 풍력 발전소가 건설되었을 때, 조류 군집은 운영 1년 후 적응하는 모습을 보였다. 그러나 오래된 풍력 발전소조차도 2009년 발전량 1기가와트시(GWh)당 0.4마리 미만의 조류 손실을 책임진 것으로 추정되며, 이는 화석 연료 발전소의 GWh당 5마리 이상의 손실과 대조된다.

 같이 보기 
 보조적 이동
 기후변화가 생물군계에 미치는 영향
 철새 이동의 위험성
 조류보전
 계절학적 변화

 각주 

분류:새
분류:조류학
분류:기후 변화의 영향
분류:인간과 새