<사진. KISTI 미리안 사진자료
출처. KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』>

기후와 관련한 해양생태계 붕괴

급격한 기후 변화 직면에 대한 해양 탄력성을 살펴볼 수 있는 태평양 해저 30ft 길이의 중심 시료 특성이 변하고 있다. 캘리포니아과학원 Peter Roopnarine 박사팀은 해저시료 분석으로부터, 해양 생태계가 기후와 관련한 격변으로부터 회복하려면 수천 년의 시간이 소요될 것으로 보았다. 연구팀은 무척추동물 화석 수천 개에 대한 분석을 통해, 기후 변화와 해수 탈산소화로부터의 생태계 회복이 수천 년이 소요될 것으로 예측하였다. 이와 같은 획기적인 연구 종류로는 거의 최초이며, “PNAS” 최신호에 관련 연구 논문이 게재된다.

공동연구를 수행한 Sarah Moffitt 교수팀은 성게에서부터 조개까지, 미국 캘리포니아 산타바바라 원해의 퇴적물로부터 5400여 개의 무척추동물 화석을 샘플링하여 분석을 진행하였다. Roopnarine 박사는 “과거를 통해 미래를 예측한 연구였다. 역사적으로 온난화와 냉각화가 발생하는 과정에서의 해양 생물 다양성을 추적함으로써, 수년 내에 무슨 일이 일어날지를 예상할 수 있다. 생태계가 붕괴 상태로부터 회복하기까지 수천 년의 시간이 소요된다는 사실을 알 필요는 없지만, 현대의 기후 영향에 대응하는 전지구적 필요성을 이해하기 위해서는 무엇보다 중요하다”고 설명한다.

튜브 형태의 퇴적물 코어는 3400~16100년 전에 존재하였던 해양 생물체의 단편이며, 기후가 온난해진 지난 해빙기에 벌어진 일련의 사건들에 대한 정보를 제공한다. 해빙기에는 만년빙이 녹아내리고 바닷속 저산소영역이 확장된다. 이번 연구 결과는 역사적으로, 극적인 기후 전환 과정에서 생태계가 회복되려면 얼마나 긴 시간이 소요되는지 보여준다.

‘복잡한’ 무척추동물

이전 지구 기후 역사를 복원한 해양 퇴적물 연구는 유공충(Foraminifera)으로 불리는 단순한 단세포 생물에 과도하게 의존하였다. 이번 연구에서는 무척추동물과 같은 다세포 생물을 통해, 지난 기후 변화 기간 동안의 해양 생태계 복원력에 관한 더욱 완벽한 그림을 그리고자 하였다. Roopnarine 박사는 “군집 복잡성과 다양성은 얼마나 많은 에너지가 활용 가능한가에 달려있다. 생태계와 먹이사슬의 건전성을 진정으로 이해하기 위해서는, 단순하고 작은 것뿐 아니라 복잡한 생물체에 대해서도 살펴보아야 한다. 이 경우, 해양 무척추동물을 통해 생태계 건전성 전체를 더욱 잘 이해할 수 있었다”고 설명하였다.

이번 연구에서 활용된 퇴적물 코어를 통해, 풍부하고 다양하며 산화가 잘된 해저 생태계에서 생물다양성의 급격한 감소를 촉진시킨 산소 손실과 온난화까지의 고대 역사를 밝혀낼 수 있었다. 무척추동물 화석은 산소 수준이 평균 이하인 기간에서는 거의 존재하지 않았다. Moffitt 교수는 해저의 한 부분에서 채취한 30ft 크기의 커다란 코어 시료의 중요성을 강조하며, 완전하고 파괴되지 않은 기록을 분석하기 위해 케이크 한 조각을 잘라내는 듯하다고 덧붙였다. 100년 이내 기간 동안, 해양 산소 수준은 liter당 0.5~1.5 ml로 감소하였으며, 해당 기간 동안 형성된 퇴적물 시료를 통해 상대적으로 미약한 산소 변동이 해저 군집의 극적인 변화를 유도하였음을 확인할 수 있었다.

급격한 기후 변화의 “뉴노말(new normal)”

이번 연구 결과는 전지구적 기후 변화의 미래 기간 또한 천년 규모의 회복 기간을 동반하는 유사한 생태계 효과를 야기할 것으로 예상하였다. 과학자들은 지구가 점점 따뜻해지면서, 전세계 바닷속에는 저산소 데드존(dead zone)이 더욱 커질 것으로 예측한다. Moffitt 교수는 “오레곤과 멕시코 만 주민들에게는 저산소 해양 환경이 지역 생태계와 경제에 있는 파괴적 영향에 너무 친숙하다. 우리는 급격한 기후변화의 새로운 평균, 즉 뉴노말에 적응하면서도, 해저 군집이 격변에 반응하는지 살펴보아야 한다. 인류는 미래 세대를 위한 지구를 세심하게 살펴야 한다”고 강조하였다.

■ KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 http://mirian.kisti.re.kr