환경 스트레스에 더 민감한 어린 종

발트 해(Baltic Sea)에 서식하는 어린 불가사리(sea star)는 성숙한 불가사리보다 해양 산성화(ocean acidification) 효과에 더 고통을 받는다. 실험실 실험에서, 과학자들은 더 어린 동물이 다소 상승된 이산화탄소 농도에서 더 적게 섭취하고, 더 느리게 성장한다는 것을 보여주었다.

개별적인 어린 종이 성숙한 종보다 종종 환경 스트레스(environmental stress)에 더 민감하다. 독일 GEOMAR(Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel Helmholtz Centre) 소속의 연구진은 이러한 효과를 발트 해에 서식하는 불가사리 종인 아스테리아스 루벤스(Asterias rubens)에서 관찰했다. 장기적인 실험실 실험에서, 연구진은 향후 몇 십 년 이내에 추가적인 이산화탄소(carbon dioxide)의 흡수로 발트 해에서 도달할 수 있는 세 가지 다른 수준의 산성화를 시뮬레이션했다.

실험 결과는 약간만 증가한 산성화에서 조차, 작은 불가사리는 더 적게 섭취하고 더 느리게 성장했다는 것을 보여주었다. 성숙한 불가사리에서, 연구진은 물에서 상당히 더 높은 이산화탄소 농도에서만 이러한 효과를 관찰했다고 Jorn Thomsen 박사는 설명했다. Thomsen은 Marine Ecology Progress Series 저널에 발표된 장기 연구의 두 명의 제 1 저자 중 한 사람이다. 동물은 매우 오랜 축적 기간 후에도 산성화된 조건에 적응할 수 없다는 것이 관찰됐다.

해양 산성화는 특히 생애 초기 동안 저생성 해양 무척추동물(benthic marine invertebrate)의 성장과 석회화(calcification)에 영향을 끼칠 가능성이 있다. 연구진은 39주의 장기와 6주의 단기에 대하여 650~3500 μatm의 3가지 다른 이산화탄소 분압(pCO2; CO2 partial pressure) 수준으로 현장에서 수거한 어린 아스테리아스 루벤스를 노출시켰다.

두 실험에서, 생존과 석회화는 상승된 pCO2에 의해 영향을 받지 않았다. 그러나 공급량(feeding rates)은 증가하는 pCO2에 따라 강력하게 감소하는 한편, 호기성 대사(aerobic metabolism)와 NH4+ 배설은 이산화탄소 노출에 의해 상당하게 영향을 받지 않았다. 결론적으로, 높은 pCO2는 아스테리아스 루벤스에서 성장을 감소시켰다. 성장 속도는 pCO2가 증가함에 따라 크게 감소했으며, 오늘날 서식지에서 발생하는 pCO2 수준에서조차 감소했다. 불가사리는 더 높은 pCO2에서 순응할 수 없으며, 성장 능력(growth performance)은 장기적인 실험 동안 복구되지 않았다. 따라서 이러한 핵심 종에 가해지는 하향 조절(top-down control)은 이미 때때로 발생하는 높은 환경적 pCO2 기간 동안 감소될 수 있다.

그러나 일부 개별적인 종은 높은 pCO2에서조차 높은 속도로 성장할 수 있으며, 이러한 사실은 신속한 적응에 대한 가능성을 암시한다. 계절적으로 산성화된 서식지에서 아스테리아스 루벤스의 적응된 종의 선택은 유년기와 비교했을 때 이러한 개체의 성숙한 불가사리에서 더 높은 이산화탄소 내성(CO2 tolerance)으로 이어질 수 있다. 추가적인 연구는 이러한 서식지에서 불가사리 성능에 동시에 영향을 끼치게 될 산성화, 온난화 및 감소된 염도 등과 같은 다수의 스트레스 요인의 상승효과를 해결할 필요가 있다.

불가사리 아스테리아스 루벤스는 발트 해 서부에 서식하는 가장 중요한 저생성 종류 중 하나이다. 중요한 포식자로서, 아스테리아스 루벤스는 통제 하에 홍합 개체수를 유지한다. 만약 불가사리가 해양 산성화의 효과로 고통을 받는다면, 불가사리는 장기적으로 전체 생태계에 영향을 끼칠 수 있다고 새로운 연구의 또 다른 제 1 저자인 Yasmin Appelhans 박사는 결론지었다. 예를 들면, 낮은 염도 때문에 소수의 불가사리만이 뤼베크 만에 서식한다. 이 지역에서 홍합은 아무 방해나 다른 종과 경쟁하지 않고 확산될 수 있다.

어린 불가사리의 대다수는 실험실에서 상승된 이산화탄소 조건 하에서 발달이 어려운 이유는 아직까지 완전하게 규명되지 않았다. 그러나 이 연구는 불가사리가 산성화 조건 하에서 뼈대에 더 적은 탄산칼슘(calcium carbonate)을 저장하지 않았다는 것을 확인했다. 불가사리는 탄산칼슘을 형성하기 위하여 더 많은 에너지를 필요로 하기 때문에, 더 적게 성장할 수 있다고 Thomsen은 가정했다. 또 불가사리가 더 적게 섭취한다는 사실은 산성수가 소화 효소(digestive enzyme)에 영향을 끼친다는 것을 암시한다.

소수의 개별 종은 높은 이산화탄소 조건에서 조차 잘 성장한다. 만약 이러한 내성이 있는 동물(tolerant animals)이 성장하는데 성공한다면, 불가사리는 새로운 환경 조건에 적응하는 것이 가능할 수 있다. 일부 종에 대하여, 진화에 의한 적응이 가능하다는 것은 이미 확인됐다. 이것이 불가사리에 적응될 수 있는지 여부는 미래에 조사될 필요가 있다. 동시에, 더 자연적인 조건 하에서 실험실로부터 얻어진 관측을 입증하는 것이 중요하다.

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