기후변화, 바다 산성화로 독성 조류 기하급수적 확산 ‘경고’

문광주 기자 | eco@ecomedia.co.kr | 입력 2018-12-07 12:05:05
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▲ 태평양에 있는 코랄섬. 산성화로 석회층이 점점 더 많아지고 있다.
바닷물은 이산화탄소 수치가 높아져 산성이 되면, 전부는 아니나 많은 바다 생물이 고통을 받게 된다. 장기간의 실험이 입증한 바에 의하면 해양 산성화에 우성 종이 있다. 아이러니하게도, 독성 종인 조류는 산성 해수에서 특히 잘 번식하는 것으로 보인다. 실험에서, 조류 Vicicitus globosus가 너무 강하게 배양되어 심지어 먹이사슬의 부분적 붕괴에 이르게 됐다. 이 조류가 전 세계적으로 퍼지기 때문에 앞으로 번성하면 많은 연안 지역, 수산업 및 양식에 영향을 줄 수 있다고 연구진은 경고했다.

 

해양 산성화에 의한 독성 조류 효과

지구 대기에서 이산화탄소(CO2)와 같은 온실가스 농도가 점차 증가함에 따라 기후를 뜨겁게 할 뿐만 아니라 해양에도 영향을 미친다. 공기 중의 이산화탄소 함량이 높을수록 더 많은 양의 CO2 가스가 바닷물에 흡수된다.

 

▲ 해양별 이산화탄소 농도
CO2와 물의 화학 반응으로 인해 산이 형성되고 해수의 pH가 떨어지며 바다는 더욱 산성화된다. 해양 산성화는 껍질과 골격에 석회를 형성하는 유기체에 문제를 일으킨다. 예를 들어, 홍합 유충은 더 껍질이 얇아지고 오래된 홍합은 땅에서 고착할 수 있는 터를 잃을 수 있다는 연구 결과가 있다. 많은 산호, 일부 물고기종 및 성게는 물의 pH 값이 낮아지는 것에 민감하다.

 

기하급수적으로 증식

해양 산성화를 더 정확하게 조사하기 위해, 킬(Kiel)에 있는 ‘GEOMAR 헬름홀츠센터 해양연구소’의 울프 리베젤(Ulf Riebesell)과 그란 카나리아(Gran Canaria)연구팀은 오랜 시간 실험을 수행했다. 그들은 CO2를 함유하고 있는 자연환경에서 산성인 해수가 생물세계에 미치는 결과를 연구하기 위해 소위 “메조코스멘(Mesokosmen)"을 사용한다.

 

메조코스멘은 15미터 길이의 플라스틱관이 해수면에 수직으로 세워진 부력 프레임으로 구성된다. 여기에는 35㎥의 자연 해수와 플랑크톤 생물, 게 및 물고기의 전형적인 공동체가 포함된다. 현재의 실험에서 연구자들은 9개 메조코스멘에서 CO2 농도를 600에서 1200ppm 이상 사이의 값으로 증가시켰으며, 이 수치는 IPCC 기후 시나리오 RCP 4.5에서 RCP 8.5의 값과 일치하는 값이다. 57일이 지난 후, 그들은 동봉된 플랑크톤 공동체의 발전을 지켜봤다. 

 

▲ 대기 이산화탄소의 해양 유입과정
그 결과, 바닷물에서 약 600ppm의 이산화탄소 농도에서 유독한 조류 Vicicitus globosus가 기하급수적으로 증가했으며 800ppm에서 이 독성 종의 강력한 조류번식이 발생했다. "Vicicitus globosus는 600ppm CO2보다 며칠 만에 바닷물 1밀리리터 당 최대 세포 밀도가 600~800 세포에 도달했다"고 연구진은 보고했다.

 

메조코스멘, 특히 동물성 플랑크톤의 다른 주민, 이러한 독성 꽃은 치명적인 결과를 가지고 다양한 요각류, 섬모충 및 와편 모조류를 포함하여 이전에 지배적인 플랑크톤 종은 급격히 감소했다. 리베젤과 그의 동료들은 "동물 플랑크톤 개발의 이러한 억제는 먹이 사슬 내에서의 이전을 방해했다"고 설명했다.

 

결과적으로, 이 메조코스멘에서 먹이사슬의 부분적인 붕괴가 있었다. 리베젤은 "먹이사슬의 붕괴는 탄소 수송과 같은 중요한 생물학적 프로세스에 영향을 미쳤다”고 말했다.

 

▲ gran canaria 해안
"눈을 뜨게 하는 모닝콜”

연구원에 따르면, 이 연구 결과는 우려를 낳게 한다. 왜냐하면 바다 산성화가 아직 고려되지 않은 부정적인 결과를 가질 수 있음을 보여주기 때문이다. “우리의 연구 결과는 독성 조류의 산성화가 다른 공존하는 종보다 경쟁 우위를 제공할 수 있다는 최초의 증거를 제공한다.”실험에서 시뮬레이션 된 CO2 수준은 향후 30~40년 이내에 바다에서 도달할 수 있다. Vicicitus globosus가 높은 CO2 농도로부터 이익을 얻는 이유는 여전히 불분명하다. 연구진은 이러한 조건들이 성장을 자극하고 독성을 증가시킴으로써 포식자에 의한 조류를 감소시킨다고 추측하고 있다.  

 

연구 결과가 다른 독성 조류 종으로 옮겨질 수 있는지 여부는 불분명하다. 과학자들은 이것이 가능하다고 생각한다. "이 효과는 다른 독성 해조류에도 적용되며 독성 조류의 번성을 증가시키고 확산시킬 수 있다는 것을 배제할 수 없다"고 리베젤과 그의 연구팀은 말했다. 그러나 Vicicitus globosus 만으로는 제어가 불가능해, 확산은 치명적인 결과를 초래할 수 있다.

 

이 조류 종은 전 세계적으로 널리 퍼져 있으며 연안 해역과 양식에서 어류가 사멸하는 경우가 빈번하기 때문이다. 연구자들은 이 연구결과가 우리의 눈을 뜨게 하는 모닝콜로 보아야 한다고 경각심을 일깨워주었다. <출처: Ulf Riebesell(해양 연구를 위한 GEOMAR Helmholtz 센터, Kiel) 외, Nature 기후 변화>

[문광주 편집위원]

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