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계절학

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목차

1. 개요

계절학(phenology)은 생물학적 현상이 연간 주기에 따라 나타나는 시기를 연구하는 학문으로, 어원은 그리스어에서 유래되었다. 고대부터 농업과 관련된 계절 현상 관찰은 자연 달력의 발전에 기여했으며, 전통적인 속담과 격언으로 작업 시기를 가늠했다. 현대에는 로버트 마샴이 체계적인 기록을 시작했고, 19세기 말에는 전국적인 기록 프로그램이 운영되었다. 최근에는 기후 변화 연구에 활용하기 위해 항공 및 위성 센서를 이용한 관측 기술이 발전하고 있다. 계절학적 불일치는 생물학적 상호 작용의 시기 불일치를 야기하여 생태계에 부정적인 영향을 미칠 수 있다.

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계절학

2. 어원

"계절학"이라는 단어는 그리스어의 phainō/φαίνωgrc "보이다, 드러내다, 나타나게 하다"[6]와 logos/λόγοςgrc "연구, 담론, 추론" 등에서 유래되었으며,[6] 연간 주기에서 생물학적 현상의 최초 발생 시기에 주로 관련되어 있음을 나타낸다.

이 용어는 벨기에 리에주 대학교의 식물학 교수인 샤를 프랑수아 앙투안 모렌에 의해 처음 사용되었다.[8] 모렌은 아돌프 케틀레의 제자였다.[8] 케틀레는 브뤼셀의 벨기에 왕립 천문대에서 식물 현상학적 관찰을 수행했으며, "이 분야에서 19세기 트렌드세터 중 한 명"으로 여겨진다.[9] 1839년에 그는 첫 번째 관찰을 시작했고, 1840년부터 1870년까지 약 80개 스테이션에 달하는 벨기에와 유럽 전역의 네트워크를 구축했다.

모렌은 1842년과 1843년에 케틀레의 '주기적 현상 관찰'에 참여했고,[10] 처음에는 식물학적 현상에 관한 관찰을 "anthochronological observations"로 언급할 것을 제안했다. 이 용어는 이미 1840년에 카를 요제프 크로이처에 의해 사용되었다. 1849년 12월 16일, 모렌은 브뤼셀의 벨기에 왕립 과학 문학 및 예술 아카데미에서 열린 공개 강연에서 "시간에 의해 지배되는 생명의 현상을 아는 것을 목표로 하는 특정 과학"을 설명하기 위해 'phenology'라는 용어를 처음 사용했다.[11][12] 4년 후, 모렌은 "현상학적 회고록"을 출판했다.[13]

이 용어는 그 후 수십 년 동안 흔하게 사용되지 않았을 수 있는데, 1899년 ''The Zoologist''의 기사에서 "Phaenology의 문제"가 논의되었으며, 편집자 윌리엄 루카스 디스턴트는 각주에서 "이 단어는 거의 사용되지 않으며, 매우 권위 있는 사람으로부터 '관찰 생물학'으로 정의될 수 있다는 정보를 얻었으며, 여기에서 조류에 적용될 때 조류의 출현에 대한 관찰 연구 또는 과학을 의미할 수 있다."라고 언급했다.[14]

3. 역사적 기록

고대 농업이 시작된 이래, 계절학 현상의 관측은 자연 달력의 발전에 발자취를 남겼다. 많은 문화권에는 전통적인 계절학 속담이 있으며, 이는 작업 시기를 암시한다. "밤나무가 하얗게 되면, 땅이 말랐든 젖었든 보리를 파종하라"는 속담이 그 예이다. 일본에서도 팔십팔야라는 말이 있다. 또한, 미래의 기후를 예측하는 것들도 있다. "참나무가 물푸레나무보다 먼저 싹을 틔우면 소우(少雨)가, 물푸레나무가 참나무보다 먼저 싹을 틔우면 다우(多雨)가 될 것이다"라는 속담이나, 일본에서는 "제비가 낮게 날면 비"라는 속담은 기후를 예측하는 말이다. 그러나, 이것들은 전혀 맞지 않는 경우도 많으며, "If the oak is out before the ash, 'Twill be a summer of wet and splash; If the ash is out before the oak,'Twill be a summer of fire and smoke." 와 같이 서로 다른 두 종류의 속담이 존재한다. 이론적으로는 이 예측은 거리가 다른 미래의 상태이기 때문에, 이들은 서로 배타적이지 않다.

길버트 화이트와 윌리엄 마크윅은 400개의 식물과 동물의 계절 현상을 기록했다. 길버트 화이트는 셀본, 햄프셔주에서, 윌리엄 마크윅은 배틀, 서식스주에서 1768년부터 1793년까지 25년 이상에 걸쳐 기록을 진행했다. 이러한 데이터는 화이트의 『셀본의 자연사 및 고대 유물』[59]에 기록되어 있으며, 이 저서에는 25년 이상의 계절 현상에 대해 가장 빠른 날과 가장 늦은 날이 기록되어 있다. 이 때문에, 연간 변화를 결정할 수는 없다.

일본이나 중국에서는 벚꽃, 복숭아, 매화의 개화가 고대의 축제와 관련되어 있으며, 이러한 기원은 8세기로 거슬러 올라간다. 이러한 역사적 기록은 온도계 등의 계측기에 의한 기록이 가능해지기 전까지 개화일의 기온을 추정하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어 부르고뉴의 피노 누아 수확일에 관한 기록은 1370년부터 2003년까지의 봄부터 여름의 기온을 재현하는 시도에 사용되었다.[60][61]。1787년부터 2000년 사이에 재현된 값은 파리의 측정 데이터와 대략 0.75배 이내의 상관 관계가 있다.

3. 1. 고대

thumb의 첫 개화 지수(FBI)에 대한 연중 역사적 날짜 (점)를 로컬 다항 회귀 모델(로에스 (빨간색)) 및 2 표준 오차 밴드(파란색)로 맞춘 그림. 데이터는 William Monahan 제공.[15]]]

고대 농업 시대부터 생태 계절 현상에 대한 관찰은 자연 달력의 진행 상황을 나타내는 지표를 제공해 왔다. 많은 문화권에는 행동 시기를 나타내는 전통적인 생태 계절 속담과 격언이 있다. 예를 들어 "가막살나무가 얇은 종이처럼 하얗게 되면, 마르든 젖든 보리를 뿌려라"는 속담은 파종 시기를, "떡갈나무가 물푸레나무보다 먼저 나오면, 비가 많이 올 것이다. 물푸레나무가 떡갈나무보다 먼저 나오면, 비가 적게 올 것이다"와 같은 속담은 미래 기후를 예측한다.[15] 그러나 이러한 속담들은 "떡갈나무가 물푸레나무보다 먼저 잎이 나오면, 비가 많이 오는 여름이 될 것이고, 물푸레나무가 떡갈나무보다 먼저 잎이 나오면, 불과 연기가 자욱한 여름이 될 것이다."와 같이 다른 버전도 존재하여 신뢰성이 높지 않다.[15]

일본과 중국에서는 벚꽃과 복숭아 나무의 개화 시기가 고대 축제와 관련이 있으며, 이러한 날짜 중 일부는 8세기까지 거슬러 올라간다. 이러한 역사적 기록은 기상 관측 기록이 나오기 전의 기후를 추정하는 데 사용될 수 있다.[17][18] 예를 들어, 부르고뉴 지역의 피노 누아 포도의 수확 날짜 기록은 1370년부터 2003년까지 봄-여름 기온을 재구성하는 데 사용되었으며,[17][18] 1787년부터 2000년까지의 재구성된 값은 파리의 기상 관측 데이터와 약 0.75의 상관 관계를 갖는다.

영국의 자연주의자 길버트 화이트와 윌리엄 마크윅은 1768년에서 1793년 사이 25년 동안 400종 이상의 식물과 동물의 계절별 현상을 기록했다. 길버트 화이트는 햄프셔주 셀본에서, 윌리엄 마크윅은 서식스주 배틀에서 관찰했다. 화이트의 저서 ''셀본의 자연사 및 고대 유물(Natural History and Antiquities of Selborne)''[16]에 보고된 데이터는 25년 동안 각 현상의 가장 빠른 날짜와 가장 늦은 날짜로 보고되었으므로 연간 변화는 알 수 없다.

미국 지질조사소(USGS) Patuxent Wildlife Research Center(PWRC)의 북미 조류 생태 계절 프로그램(North American Bird Phenology Program)은 1880년에서 1970년 사이 북미 전역의 870종 이상의 조류 도착 및 출발 날짜 기록 수백만 건을 보유하고 있다. 이 프로그램은 원래 Wells W. Cooke가 시작했으며, 당시 유명한 많은 자연주의자를 포함하여 3,000명 이상의 관찰자가 참여했다. 이 프로그램은 90년 동안 진행되었으며, 1970년에 종료되었다가 2009년에 다시 시작되어 기록 수집 자료를 디지털화했으며, 현재 전 세계 시민들의 도움으로 각 기록이 데이터베이스로 기록되고 있으며, 이는 공공적으로 사용할 수 있게 될 것이다.

3. 2. 근대

고대 농업이 시작된 이래, 계절학 현상의 관측은 자연 달력의 발전에 발자취를 남겼다. 많은 문화는 전통적인 계절학 속담을 가지고 있으며, 작업 시기를 암시한다. "밤나무가 하얗게 되면, 땅이 말랐든 젖었든 보리를 파종하라"는 속담이 그 예이다. 일본에서도 팔십팔야라는 말이 있다. 또한, 미래의 기후를 예측하는 것들도 있다. "참나무가 물푸레나무보다 먼저 싹을 틔우면 소우(少雨)가, 물푸레나무가 참나무보다 먼저 싹을 틔우면 다우(多雨)가 될 것이다"라는 속담이나, 일본에서는 "제비가 낮게 날면 비"라는 속담은 기후를 예측하는 말이다. 그러나, 이것들은 전혀 맞지 않는 경우도 많으며, "If the oak is out before the ash, 'Twill be a summer of wet and splash; If the ash is out before the oak,'Twill be a summer of fire and smoke." 와 같이 서로 다른 두 종류의 속담이 존재한다. 이론적으로는 이 예측은 거리가 다른 미래의 상태이기 때문에, 이들은 서로 배타적이지 않다.

길버트 화이트와 윌리엄 마크윅은 400개의 식물과 동물의 계절 현상을 기록했다. 길버트 화이트는 셀본, 햄프셔에서, 윌리엄 마크윅은 배틀, 서식스에서 1768년부터 1793년까지 25년 이상에 걸쳐 기록을 진행했다. 이러한 데이터는 화이트의 『셀본의 자연사 및 고대 유물』에 기록되어 있으며,[59] 이 저서에는 25년 이상의 계절 현상에 대해 가장 빠른 날과 가장 늦은 날이 기록되어 있다. 이 때문에, 연간 변화를 결정할 수는 없다.

일본이나 중국에서는 벚꽃, 복숭아, 매화의 개화가 고대의 축제와 관련되어 있으며, 이러한 기원은 8세기로 거슬러 올라간다. 이러한 역사적 기록은 온도계 등의 계측기에 의한 기록이 가능해지기 전까지 개화일의 기온을 추정하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어 부르고뉴의 피노 누아 수확일에 관한 기록은 1370년부터 2003년까지의 봄부터 여름의 기온을 재현하는 시도에 사용되었다.[60][61] 1787년부터 2000년 사이에 재현된 값은 파리의 측정 데이터와 대략 0.75배 이내의 상관 관계가 있다.

4. 현대적 기록

로버트 마샴은 현대 기록 계절학의 창시자로, 1736년부터 노퍽주 스트래턴 스트로리스에 있는 자신의 영지에서 "봄의 징후"에 대한 체계적인 기록을 유지했다.[19] 이러한 기록은 꽃 피는 시기, 싹 트는 시기, 곤충의 출현 또는 비행과 같은 사건의 첫 발생 날짜의 형태로 이루어졌다. 마샴 가문의 여러 세대는 동일한 사건 또는 "현상 단계"에 대한 일관된 기록을 전례 없이 오랜 기간 동안 유지했으며, 결국 1958년 메리 마샴의 사망으로 종료되어 추세를 관찰하고 장기간의 기후 기록과 연관시킬 수 있게 되었다. 1850년에서 1950년 사이에는 점진적인 기후 온난화의 장기적인 추세가 관찰되었으며, 이 기간 동안 마샴의 참나무 잎 피는 날짜 기록은 더 빨라지는 경향을 보였다.[62]

1960년 이후 온난화 속도가 가속화되었으며, 이는 진 콤스가 수집한 데이터에 기록된 참나무 잎의 싹틈이 빨라지는 것과 일치한다. 지난 250년 동안 참나무의 첫 잎이 싹 트는 날짜는 약 8일 정도 앞당겨진 것으로 보이며, 이는 같은 기간 동안 약 1.5°C의 전체적인 온난화에 해당한다.

19세기 말 무렵 식물과 동물의 출현과 발달을 기록하는 것이 전국적인 오락이 되었고, 1891년에서 1948년 사이에 왕립 기상 학회(RMS)는 영국 제도 전역에서 계절 현상 기록 프로그램을 조직했다.[20] 어떤 해에는 최대 600명의 관찰자가 보고서를 제출했으며, 평균 숫자는 수백 명이었다. 이 기간 동안 1891년부터 1948년까지 58년 동안 11개의 주요 식물 현상 단계가 일관되게 기록되었으며, 1929년에서 1948년 사이 20년 동안 추가로 14개의 현상 단계가 기록되었다. 보고서는 매년 RMS의 분기별 저널에 ''계절 현상 보고서''로 요약되었다. 제프리(1960)는 58년간의 데이터를 요약했으며,[63] 이는 개화 날짜가 최대 21일이나 빠르고 최대 34일이나 늦을 수 있으며, 극심한 조숙함은 여름에 꽃이 피는 종에서 가장 크고, 극심한 지연은 봄에 꽃이 피는 종에서 가장 크다는 것을 보여준다. 전체 25종에서 모든 계절 현상의 시기는 온도와 유의미한 관련이 있으며,[64][21][22] 이는 기후가 따뜻해짐에 따라 계절 현상이 더 빨라질 가능성이 있음을 나타낸다.

''계절 현상 보고서''는 1948년에 58년 만에 갑자기 종료되었고, 기후 변화가 분명해지는 시기에 영국은 거의 50년 동안 전국적인 기록 체계를 갖지 못했다. 이 기간 동안 개별적인 헌신적인 관찰자들이 중요한 기여를 했다. 자연주의자이자 작가인 리처드 피터는 1954년에서 1990년 사이에 옥스퍼드셔에서 557종의 영국 개화 식물의 첫 개화 날짜(FFD)를 기록했다. 2002년 ''사이언스''에 기고한 리처드 피터와 그의 아들 앨리스테어 피터는 "지난 10년 동안 385종의 영국 식물의 평균 FFD가 이전 40년에 비해 4.5일 앞당겨졌다"는 것을 발견했다.[65][23][24] 그들은 FFD가 온도에 민감하며, 일반적으로 동의하는 바와 같이 "150~200종의 식물이 현재 영국에서 최근 과거보다 평균 15일 일찍 개화할 수 있다"고 언급하며, 이러한 더 이른 FFD는 "심오한 생태계 및 진화적 결과"를 초래할 것이라고 지적했다. 스코틀랜드에서 데이비드 그리센웨이트는 1984년부터 자신의 잔디를 깎은 날짜를 꼼꼼하게 기록했다. 그의 연초 첫 번째 잔디 깎는 날은 1984년보다 2004년에 13일 빨랐고, 마지막 잔디 깎는 날은 17일 늦어져 봄의 시작이 빨라지고 기후가 전반적으로 더 따뜻해졌다는 증거를 제공했다.[25][26][27]

전국적인 기록은 1998년 팀 스파크스에 의해 재개되었고,[28] 2000년부터[29] 시민 과학 프로젝트인 Nature's Calendar [https://naturescalendar.woodlandtrust.org.uk/](우드랜드 트러스트)와 생태 및 수문학 센터에서 운영하고 있다. 최신 연구에 따르면 참나무 싹 트는 시기는 19세기 이후 11일 이상 앞당겨졌으며, 정착 조류와 이주 조류는 이러한 변화에 따라가지 못하고 있다.[30]

4. 1. 영국

로버트 마샴은 현대 계절 현상 기록의 창시자로, 1736년부터 노퍽주 스트래턴 스트로리스에 있는 자신의 영지에서 "봄의 징후"에 대한 체계적인 기록을 유지했다.[19] 이러한 기록은 꽃 피는 시기, 싹 트는 시기, 곤충의 출현 또는 비행과 같은 사건의 첫 발생 날짜의 형태로 이루어졌다. 마샴 가문의 여러 세대는 동일한 사건 또는 "현상 단계"에 대한 일관된 기록을 전례 없이 오랜 기간 동안 유지했으며, 결국 1958년 메리 마샴의 사망으로 종료되어 추세를 관찰하고 장기간의 기후 기록과 연관시킬 수 있게 되었다. 1850년에서 1950년 사이에는 점진적인 기후 온난화의 장기적인 추세가 관찰되었으며, 이 기간 동안 마샴의 참나무 잎 피는 날짜 기록은 더 빨라지는 경향을 보였다.[62]

1960년 이후 온난화 속도가 가속화되었으며, 이는 진 콤스가 수집한 데이터에 기록된 참나무 잎의 싹틈이 빨라지는 것과 일치한다. 지난 250년 동안 참나무의 첫 잎이 싹 트는 날짜는 약 8일 정도 앞당겨진 것으로 보이며, 이는 같은 기간 동안 약 1.5°C의 전체적인 온난화에 해당한다.

19세기 말 무렵 식물과 동물의 출현과 발달을 기록하는 것이 전국적인 오락이 되었고, 1891년에서 1948년 사이에 왕립 기상 학회(RMS)는 영국 제도 전역에서 계절 현상 기록 프로그램을 조직했다.[20] 어떤 해에는 최대 600명의 관찰자가 보고서를 제출했으며, 평균 숫자는 수백 명이었다. 이 기간 동안 1891년부터 1948년까지 58년 동안 11개의 주요 식물 현상 단계가 일관되게 기록되었으며, 1929년에서 1948년 사이 20년 동안 추가로 14개의 현상 단계가 기록되었다. 보고서는 매년 RMS의 분기별 저널에 ''계절 현상 보고서''로 요약되었다. 제프리(1960)는 58년간의 데이터를 요약했으며,[63] 이는 개화 날짜가 최대 21일이나 빠르고 최대 34일이나 늦을 수 있으며, 극심한 조숙함은 여름에 꽃이 피는 종에서 가장 크고, 극심한 지연은 봄에 꽃이 피는 종에서 가장 크다는 것을 보여준다. 전체 25종에서 모든 계절 현상의 시기는 온도와 유의미한 관련이 있으며,[64][21][22] 이는 기후가 따뜻해짐에 따라 계절 현상이 더 빨라질 가능성이 있음을 나타낸다.

''계절 현상 보고서''는 1948년에 58년 만에 갑자기 종료되었고, 기후 변화가 분명해지는 시기에 영국은 거의 50년 동안 전국적인 기록 체계를 갖지 못했다. 이 기간 동안 개별적인 헌신적인 관찰자들이 중요한 기여를 했다. 자연주의자이자 작가인 리처드 피터는 1954년에서 1990년 사이에 옥스퍼드셔에서 557종의 영국 개화 식물의 첫 개화 날짜(FFD)를 기록했다. 2002년 ''사이언스''에 기고한 리처드 피터와 그의 아들 앨리스테어 피터는 "지난 10년 동안 385종의 영국 식물의 평균 FFD가 이전 40년에 비해 4.5일 앞당겨졌다"는 것을 발견했다.[65][23][24] 그들은 FFD가 온도에 민감하며, 일반적으로 동의하는 바와 같이 "150~200종의 식물이 현재 영국에서 최근 과거보다 평균 15일 일찍 개화할 수 있다"고 언급하며, 이러한 더 이른 FFD는 "심오한 생태계 및 진화적 결과"를 초래할 것이라고 지적했다. 스코틀랜드에서 데이비드 그리센웨이트는 1984년부터 자신의 잔디를 깎은 날짜를 꼼꼼하게 기록했다. 그의 연초 첫 번째 잔디 깎는 날은 1984년보다 2004년에 13일 빨랐고, 마지막 잔디 깎는 날은 17일 늦어져 봄의 시작이 빨라지고 기후가 전반적으로 더 따뜻해졌다는 증거를 제공했다.[25][26][27]

전국적인 기록은 1998년 팀 스파크스에 의해 재개되었고,[28] 2000년부터[29] 시민 과학 프로젝트인 Nature's Calendar [https://naturescalendar.woodlandtrust.org.uk/](우드랜드 트러스트)와 생태 및 수문학 센터에서 운영하고 있다. 최신 연구에 따르면 참나무 싹 트는 시기는 19세기 이후 11일 이상 앞당겨졌으며, 정착 조류와 이주 조류는 이러한 변화에 따라가지 못하고 있다.[30]

4. 2. 유럽 대륙

유럽에서는 여러 국가에서 생물계절 네트워크가 운영되고 있다.[31] 독일의 국립 기상청은 약 1200명의 관측자를 통해 매우 조밀한 네트워크를 운영하고 있으며, 이들 대부분은 자원 봉사자이다.[31] 범유럽 생물계절학 (PEP) 프로젝트는 유럽 국가의 생물계절 데이터를 수집하는 데이터베이스이다. 현재 32개의 유럽 기상청과 유럽 전역의 프로젝트 파트너가 참여하여 데이터를 제공하고 있다.[32]

스위스 제네바에서는 1818년부터 공식 밤나무 (서양칠엽수)의 첫 번째 잎이 펴지는 현상을 관찰하고 기록해왔으며, 이는 스위스에서 가장 오래된 생물계절 현상 기록 세트를 형성한다.[33] 이 작업은 제네바 대평의회 (지방 의회)의 비서가 수행하며, 첫 번째 잎이 펴지는 것을 봄의 시작을 알리는 신호로 공개적으로 발표한다. 데이터에 따르면 20세기 동안 점점 더 일찍 잎이 펴지는 경향이 나타났다.[34]

로버트 마샤는 현대 기록 계절학의 창시자이다. 마샤는 1736년부터 "봄의 징후"에 대한 체계적인 기록을 시작했다. 이것은 싹의 개화, 꽃의 개화, 벌레의 발생과 첫 비행 등 계절의 처음에 일어나는 사건의 날짜를 기록한 것이다. 몇몇 사건이나 계절적 현상의 모순 없는 기록은 전례 없는 시간을 거쳐 자손에게 유지되었으며, 이것이 끝난 것은 1958년 마샤의 자손인 마리 마샤가 사망했을 때였다. 이 때문에 경향을 관찰할 수 있었고, 장기적인 기후가 기록되는 것과 관련될 수 있었다. 이 기록은 중요한 변화의 날짜를 나타내며, 이것은 분명히 따뜻했던 해와 추웠던 해의 변화에 부합한다. 1850년부터 1950년까지의 완만한 기후의 장기적인 경향은 주목할 만하며, 이 기간 동안 마샤의 기록에 따르면 떡갈나무의 발아가 빨라지는 경향이 있었다[62]。

1960년 이후 기온 상승률이 가속화되었으며, 이것은 떡갈나무 잎의 발아가 빨라지는 해가 증가한 것이 서리에서 Jean Combes의 데이터 수집에 기록되어 있다. 현재까지 250년 동안 떡갈나무 잎의 발아일은 8일 빨라졌으며, 동기간의 거의 1.5℃의 종합적인 온난화와 일치한다.

19세기 말에는 식물과 동물의 관찰이 국민적 오락이 되어 발육과 탄생이 기록되었으며, 1891년부터 1948년에 걸쳐 계절학적 기록 프로그램이 왕립 기상 협회(RMS)에 의해 영국 제도 일원에서 구성되었다. 600명이 넘는 관찰자가 보고서를 제출했으며, 평균적으로 그 수는 100명이 넘었다. 이 기간 동안 11개의 주요 식물의 계절 현상이 1891년부터 1948년까지 58년에 걸쳐 일관되게 기록되었다. 또한 추가로 14개의 주요 계절 현상이 1928년부터 1948년까지 20년에 걸쳐 기록되었다. 이러한 보고서는 각 해마다 RMS에 계절 현상 보고서로 계절 보고서에 요약되었다. 이 58년간의 데이터는 1960년, Jeffree에 의해 정리되었다[63]。이에 따르면 개화일은 최대 21일 빨라졌고, 최대 34일 늦어진 것으로 나타났다. 빠른 개화의 최대값은 여름에 꽃이 피는 종에서, 늦은 개화의 최대값은 봄에 꽃이 피는 종에서 나타났다. 25종의 모든 종에서 계절 현상은 온도와 상당히 관련이 있었으며[64][http://www.springerlink.com/content/trx39rutgulmbmwn/fulltext.pdf ], 이것은 기후가 따뜻할 때 계절 현상이 빨라지는 것을 암시하는 것이었다.

계절 현상 보고는 1948년에 58년간의 활동을 갑자기 끝냈고, 영국은 그 후 50년간 거의 국가 기록 계획이 없었다. 바로 그 동안 기후는 분명히 변화했다. 이 기간 동안 중요한 기여는 개별 관찰자에 의해 이루어졌다. 박물학자이자 작가인 리처드 피터는 옥스퍼드셔에서 1954년부터 1990년에 걸쳐 영국의 557종의 꽃이 피는 식물에 대한 '연초 개화일 기록(First Flowering Date)'을 제작했다. 사이언스지에 2002년에 쓰여진 리처드 피터와 그의 아들 알리스테어 피터는 "이전 40년에 비해 최근 10년 동안 385종의 영국 식물 종에서 연초 개화일의 평균 기록이 4.5일 빨라졌다"[65][http://eprints.whiterose.ac.uk/archive/00000201/01/fitterah4.pdf]는 것을 발견했다. 연초 개화일은 온도에 매우 민감하다는 것이 일반적으로 알려져 있지만, "현재 영국의 150~200종의 연초 개화일은 최근 과거와 비교해도 아마 개화일이 15일 빠르다"고 하며, 이러한 빠른 연초 개화일은 "중대한 생태계 변화와 진화의 결과"일 수 있다고 그들은 언급하고 있다.

최근 10년 동안 영국의 자연 기록을 영국 계절학 네트워크 [http://www.phenology.org.uk]에서 다시 시작하게 되었다. 이 네트워크는 우드랜드 트러스트, 수환경 센터, BBC 스프링 워치 서베이 [http://www.bbc.co.uk/nature/animals/wildbritain/springwatch/survey.shtml] 등에 의해 운영되고 있다. 미국에는 전문 과학자와 아마추어 기록자가 참여하는 미국 국가 계절학 네트워크 [http://www.usanpn.org/]가 있으며, 유럽 기후학 네트워크에서는 이를 관찰하고 연구와 교육을 위탁하고 있다 [http://www.dow.wau.nl/msa/epn/index.asp]. 또한, 다른 국가에서도 같은 방식으로 계절학 계획이 있으며, 캐나다(Alberta Plantwatch [http://plantwatch.sunsite.ualberta.ca], Saskatchewan PlantWatch [http://www.naturesask.ca/education_plantwatch.php]), 중국, 호주 [http://www.bio.mq.edu.au/ecology/biowatch/Biowatch.htm] 등에서 진행되고 있다.

동부 북아메리카에서는, 달력은 천체의 위치 등으로부터 생각되어 전통적으로 농업 활동 시기를 알리는 데 사용되어 왔다. William Felker는 계절학을 1973년부터 오하이오주에서 연구하여, 현재 '가난한 윌의 달력'이라는 책을 출판하고 있다. 이것은 농부를 위한 계절학적 달력이다. 참고로, 18세기 후반에 동명의 달력이 있다.

4. 3. 한국

미국에는 전문 과학자와 일반 기록자가 모두 참여하는 미국 국립 현상 네트워크(USA National Phenology Network)가 있다. 캐나다(앨버타 플랜트워치 및 서스캐처원 플랜트워치[35]), 중국, 호주[36][37]와 같은 다른 많은 국가에서도 현상 프로그램을 운영하고 있다.

북미 동부에서는 알라매낵이 전통적으로 농부들이 현상 작용(농업 분야)에 대한 정보를 얻는 데 사용되었으며, 당시의 천문학적 위치를 고려했다. 윌리엄 펠커는 1973년부터 미국 오하이오에서 현상학을 연구해 왔으며, 현재 농부들을 위한 현상 알라매낵인 "Poor Will's Almanack"을 발행하고 있다(18세기 말에 같은 이름으로 발행된 알라매낵과 혼동해서는 안 된다).

19세기 말에는 식물과 동물의 생태 관찰이 영국에서 국민적 오락이 되었고, 1891년부터 1948년까지 왕립 기상 협회(RMS) 주도로 계절학적 기록 프로그램이 운영되었다. 600명이 넘는 관찰자가 보고서를 제출했으며, 58년간 11개의 주요 식물 계절 현상이, 20년간 14개의 주요 계절 현상이 기록되었다. 이 데이터는 1960년 Jeffree에 의해 정리되었으며, 개화일은 최대 21일 빨라지거나 34일 늦어졌고, 이는 온도와 관련이 있었다.[63][64]

1948년 이후 50년간 영국의 국가 기록 계획은 없었지만, 개별 관찰자들의 기여가 있었다. 리처드 피터와 알리스테어 피터는 2002년 사이언스지에 발표한 논문에서 1954년부터 1990년까지 557종의 꽃 피는 식물에 대한 '연초 개화일 기록(First Flowering Date)'을 분석한 결과, 이전 40년에 비해 최근 10년 동안 385종의 영국 식물 종에서 연초 개화일이 평균 4.5일 빨라졌다고 밝혔다.[65]

최근 영국에서는 우드랜드 트러스트, 수환경 센터, BBC 스프링 워치 서베이 등에 의해 영국 계절학 네트워크가 운영되고 있다. 미국에는 미국 국가 계절학 네트워크가, 유럽에는 유럽 기후학 네트워크가 있으며, 캐나다, 중국, 호주 등에서도 계절학 계획이 진행되고 있다.

남아메리카 아마존 열대 우림에서 잎 생산과 낙엽의 시기는 총 1차 생산력의 리듬과 연관되어 있다.[38][39] 잎은 수명이 짧을 때 광합성 능력이 최고조에 달하며,[40] 아마존 유역의 일부 지역(특히 건기가 긴 지역)의 열대 상록수림에서는 많은 나무가 건기에 더 많은 어린 잎을 생산하여,[41] 계절에 따라 숲의 광합성 능력을 증가시킨다.[42]

4. 4. 기타 국가

미국에는 전문 과학자와 일반 기록자가 모두 참여하는 미국 국립 현상 네트워크(USA National Phenology Network)가 있다.[35][36][37] 캐나다(앨버타 플랜트워치 및 서스캐처원 플랜트워치), 중국, 호주와 같은 다른 많은 국가에서도 현상 프로그램을 운영하고 있다.

북미 동부에서는 알라매낵이 전통적으로 농부들이 농업 분야에 대한 정보를 얻는 데 사용되었으며, 당시의 천문학적 위치를 고려했다. 윌리엄 펠커는 1973년부터 미국 오하이오주에서 계절학을 연구해 왔으며, 현재 농부들을 위한 현상 알라매낵인 "Poor Will's Almanack"을 발행하고 있다.

남아메리카 아마존 열대 우림에서 잎 생산과 낙엽의 시기는 여러 지역에서 총 1차 생산력의 리듬과 연관되어 있다.[38][39] 잎은 수명이 짧을 때 광합성 능력이 최고조에 달하며,[40] 아마존 유역의 일부 지역(특히 건기가 긴 지역)의 열대 상록수림에서는 많은 나무가 건기에 더 많은 어린 잎을 생산하여,[41] 계절에 따라 숲의 광합성 능력을 증가시킨다.[42]

최근 10년 동안 영국의 자연 기록을 영국 계절학 네트워크에서 다시 시작하게 되었다. 이 네트워크는 우드랜드 트러스트, 수환경 센터, BBC 스프링 워치 서베이 등에 의해 운영되고 있다. 미국에는 전문 과학자와 아마추어 기록자가 참여하는 미국 국가 계절학 네트워크가 있으며, 유럽 기후학 네트워크에서는 이를 관찰하고 연구와 교육을 위탁하고 있다. 또한, 다른 국가에서도 같은 방식으로 계절학 계획이 있으며, 캐나다, 중국, 호주 등에서 진행되고 있다.

동부 북아메리카에서는, 달력은 천체의 위치 등으로부터 생각되어 전통적으로 농업 활동 시기를 알리는 데 사용되어 왔다. William Felker는 계절학을 1973년부터 오하이오주에서 연구하여, 현재 '가난한 윌의 달력'이라는 책을 출판하고 있다.

4. 5. 항공 및 위성 센서를 이용한 관측

최근 우주에서 지구를 연구하는 기술 발전으로 프록시 방식을 사용하여 전 세계적으로 전체 생태계 및 식생 집단의 현상학을 관찰하는 데 관련된 새로운 분야의 현상학 연구가 탄생했다. 이러한 방법은 개별 종과 현상 단계를 기록하는 전통적인 현상학적 방법을 보완한다.[43]

이러한 접근 방식 중 가장 성공적인 것은 식생 지수(예: 정규 식생 지수(NDVI))의 시간적 변화를 추적하는 것이다. NDVI는 식물의 전형적인 적색광 반사율이 낮고(적색광 에너지는 광합성을 위해 자라는 식물에 의해 대부분 흡수됨) 근적외선에서 반사율이 높다는 점을 활용한다(적외선 에너지는 세포 구조로 인해 식물에 의해 대부분 반사됨).[44] NDVI는 견고함과 단순성으로 인해 가장 인기 있는 원격 감지 기반 제품 중 하나가 되었다. 일반적으로 식생 지수는 다음과 같은 방정식에 따라 적색광과 근적외선(NIR)의 비를 계산하여 감쇠된 반사된 햇빛 에너지(사고 햇빛의 1%~30%)를 증폭하는 방식으로 구성된다.

:\mathrm{NDVI}={\mathrm{NIR}-\mathrm{red} \over \mathrm{NIR}+\mathrm{red}}

MODIS 센서 표준 공공 식생 지수 제품을 기반으로 한 데이터와 그래프에서,[43] 6년 동안 전형적인 침엽수림의 NDVI 시간적 프로파일은 매년 생장 계절과 기후 및 기타 제약으로 인한 연도별 변화를 보여준다.[44] 묘사된 식생 지수의 시간 경과에 따른 변화는 전형적인 녹색 식생 성장 단계(출현, 활력/성장, 성숙 및 수확/노화)와 강한 상관 관계를 나타낸다. 이러한 시간적 곡선은 식생 생장 계절에 대한 유용한 매개변수(생장 시작, 생장 종료, 생장 계절 길이 등)를 추출하기 위해 분석된다. 다른 생장 계절 매개변수도 잠재적으로 추출할 수 있으며, 이러한 생장 계절 매개변수의 전역 지도를 구성하여 모든 종류의 기후 변화 연구에 사용할 수 있다.

원격 감지 기반 현상학 사용의 주목할 만한 예는 보스턴 대학교의 랑가 마이네니[45]의 연구이다. 이 연구[46]는 북방림에서 온도 상승과 생장 계절의 연장으로 인해 발생했을 가능성이 높은 식생 생산성의 명백한 증가를 보여주었다.[47] 애리조나 대학교의 알프레도 휴이트[48]와 동료들이 보고한 MODIS 향상된 식생 지수(EVI)를 기반으로 한 또 다른 예는 아마존 열대 우림이 단조로운 생장 계절 또는 우기 동안만 생장한다는 오랫동안 유지되어 온 관점과는 반대로 건기 동안 실제로 성장 급증을 보인다는 것을 보여주었다.[49][50]

그러나 이러한 현상학적 매개변수는 실제 생물학적 성장 단계에 대한 근사치일 뿐이다. 이는 주로 현재 우주 기반 원격 감지의 한계, 특히 공간 해상도와 식생 지수의 특성 때문이다. 이미지의 픽셀은 순수한 대상(예: 나무, 관목 등)을 포함하지 않고 센서의 시야와 교차하는 모든 것의 혼합물을 포함한다.

5. 계절학적 불일치

벌새가 꽃에 방문하여 수분하고 있다. 꽃이 계절보다 너무 일찍 피거나, 벌새가 이주에 늦어지면 이러한 상호 작용은 사라진다.


식물과 동물을 포함한 대부분의 종은 생물학적 상호 작용으로 알려진 생태계와 서식지 내에서 서로 상호 작용한다.[51] 이러한 상호 작용은 개체군의 성공과 생존에 매우 중요하며, 종의 생존에도 중요하다.

많은 종은 온난화된 기온으로 인해 이전과 다른 시기에 생활 주기 발달, 이주 등의 변화를 경험한다. 상호 작용하는 종이 생활 주기의 정기적으로 반복되는 단계를 서로 다른 속도로 변경하는 현상학적 불일치는 상호 작용 시점의 불일치를 야기하여 상호 작용에 부정적인 영향을 미친다.[52] 불일치는 하나의 영양 단계 내 종 간(''영양 내'' 상호 작용), 서로 다른 영양 단계 간(''영양 간'' 상호 작용), 또는 경쟁을 통해(''길드 내'' 상호 작용) 등 다양한 생물학적 상호 작용에서 발생할 수 있다.[53] 예를 들어, 식물이 이전보다 일찍 꽃을 피우지만, 수분 매개자가 그만큼 일찍 도착하지 않으면 불일치가 발생하여 식물 개체군이 감소한다.[54] 또 다른 예로, 식물 종 간 상호 작용에서 한 종의 존재가 수분 매개자를 유인하여 다른 종의 수분에 도움을 주지만, 시기가 맞지 않으면 이러한 상호 작용이 부정적인 영향을 미쳐 다른 종에 의존하는 식물 종은 피해를 입는다.

현상학적 불일치는 많은 생물학적 상호 작용의 손실을 의미하며, 생태계 기능에 부정적인 영향을 주거나 손실될 위험이 있다. 이는 종과 생태계의 먹이 사슬, 번식, 자원 가용성, 개체군 및 군집 역학, 진화 과정과 생물 다양성에 영향을 미칠 것이다.

6. 활용

7. 같이 보기

참조

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