북극해 탐험 (1) "위험에 빠진 동토, 북극해의 대서양화"
- 지구환경 / 문광주 기자 / 2023-08-24 15:55:27
3'00" 읽기
- 조류는 육상 식물처럼 시아노박테리아와 함께 광합성을 수행
- 기후 변화로 인해 그들의 서식지가 지구 평균보다 4배 빠르게 변화
- 예측에서는 2050년까지 여름에 북극해에 얼음이 정기적으로 없을 것
- 따뜻하고 짠 대서양 해수가 점차 북극해로 침투하여 그곳의 해빙이 더욱 빠르게 녹고 있다.
지구상의 어떤 지역도 북극해만큼 기후 변화의 영향을 심각하게 느끼는 곳은 없다. 기온이 상승하고 해빙이 녹아 2050년 여름에도 이 독특한 서식지에 얼음이 없을 가능성이 높다. 이는 북극곰과 같은 상징적인 북극 거주자 외에도 모든 해양 먹이그물의 기초인 박테리아와 식물성 플랑크톤과 같은 가장 어린 동물에게도 적용된다.
따라서 연구자들은 북극의 미생물 군집에 대한 기후 변화의 결과에 대해 더 자세히 알아보기 위해 열성적으로 노력하고 있다. 어떤 종이 멸종하게 될까? 어느 쪽이 그 자리를 차지할까? 그리고 이것이 북극해 생태계에 어떤 영향을 미칠까?
위험에 빠진 얼어붙은 천국, 북극해가 녹아내리고 있다
북쪽에는 얼음이 많은 북극해가 있다. 그곳은 빙원과 외로움이 가득한 살기 힘든 세상이다. 그곳의 바다는 일년 중 절반은 끊임없는 햇빛으로 가득 차 있고, 나머지 절반은 깊은 밤이다. 북극곰과 바다코끼리를 포함하여 이곳에서 살아남는 사람은 거의 없는 것 같다.
미생물 없이는 아무 일도 일어나지 않는다.
하지만 자세히 보면 이곳은 언뜻 보이는 것만큼 외롭지 않다. 북극 주거자들의 대부분은 미세하기 때문이다. 수십억 개의 박테리아와 작은 조류가 북극해의 물과 얼음 속에서 뛰어다니고 있다. 작은 규모에도 불구하고, 말하자면 그들은 “가게를 계속 운영”한다. 왜냐하면 그들은 먹이 사슬이 제대로 작동하는 데 필수적이기 때문이다.
이들은 다음과 같이 작동한다. 식물성 플랑크톤으로도 알려진 조류는 육상 식물처럼 시아노박테리아와 함께 광합성을 수행한다. 그들은 햇빛, 물, 영양분으로부터 바이오매스를 만들어 먹이를 먹고 자란다. 이것은 다른 북극 주민들에게 고에너지 간식이 된다. 무엇보다도 동물성 플랑크톤(예: 크릴), 작은 물고기 및 갑각류 메뉴에 포함되어 있다.
이 기반을 바탕으로 한 먹이사슬은 계속해서 이어지며 결국에는 상어나 범고래 같은 정점 포식자로 끝나게 된다. 식물성 플랑크톤과 광합성 박테리아가 없으면 이 먹이사슬은 무너지고 심지어 큰 포식자도 굶어 죽을 것이다.
해수와 해저에 서식하는 박테리아는 스스로 광합성을 하지 않으며 생태계와 먹이사슬에 유용하다. 그들은 배설물이나 시체와 같은 유기물을 분해하고, 거기에 포함된 영양분을 다른 생명체가 다시 사용할 수 있도록 만든다.
"대서양화"가 임박했다
미생물은 어떻게 되나요?
또한, 대서양 수괴는 영양분 가용성의 변화와 물기둥의 층화 약화를 보장한다. 이는 프람 해협의 미생물 군집 구성에 큰 영향을 미치는 여러 요인 중 두 가지다. 예를 들어, 대서양화는 더 많은 대서양 미생물이 "프람 해협 평지"로 이동한 다음 이전 북극 거주자를 몰아낼 수 있으며, 이는 전체 생태계에 지금까지 알려지지 않은 결과를 가져올 수 있다. 따라서 과학자들은 북극 미생물 군집의 미래가 어떤 모습일지, 그리고 이들이 얼음 서식지를 어떻게 바꿀 수 있는지 열심히 연구하고 있다. (계속)
- 조류는 육상 식물처럼 시아노박테리아와 함께 광합성을 수행
- 기후 변화로 인해 그들의 서식지가 지구 평균보다 4배 빠르게 변화
- 예측에서는 2050년까지 여름에 북극해에 얼음이 정기적으로 없을 것
- 따뜻하고 짠 대서양 해수가 점차 북극해로 침투하여 그곳의 해빙이 더욱 빠르게 녹고 있다.
북극해 탐험
북극 "미생물 공동체"의 흔적.
북극의 대부분 생물은 미세한 생물이다. 수십억 개의 박테리아와 작은 조류가 북극해의 물과 얼음 속에서 뛰어다니고 있다. 그러나 그들의 서식지는 빠르게 변화하고 있으며 북극의 작은 생물들에게 알려지지 않은 결과를 가져오고 있다. 두 명의 독일 생물학자가 기온이 상승하고 얼음이 녹는 시기에 "미생물 군집"이 어떻게 재조직되는지 알아보기 위해 연구선 Polarstern에 탑승했다.
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| ▲ 2022년, 뒤셀도르프 하인리히 하이네 대학교의 Ellen Oldenburg와 Ovidiu Popa는 Polarstern을 타고 북쪽으로 향했다. © Mario Hoppmann |
지구상의 어떤 지역도 북극해만큼 기후 변화의 영향을 심각하게 느끼는 곳은 없다. 기온이 상승하고 해빙이 녹아 2050년 여름에도 이 독특한 서식지에 얼음이 없을 가능성이 높다. 이는 북극곰과 같은 상징적인 북극 거주자 외에도 모든 해양 먹이그물의 기초인 박테리아와 식물성 플랑크톤과 같은 가장 어린 동물에게도 적용된다.
따라서 연구자들은 북극의 미생물 군집에 대한 기후 변화의 결과에 대해 더 자세히 알아보기 위해 열성적으로 노력하고 있다. 어떤 종이 멸종하게 될까? 어느 쪽이 그 자리를 차지할까? 그리고 이것이 북극해 생태계에 어떤 영향을 미칠까?
위험에 빠진 얼어붙은 천국, 북극해가 녹아내리고 있다
북쪽에는 얼음이 많은 북극해가 있다. 그곳은 빙원과 외로움이 가득한 살기 힘든 세상이다. 그곳의 바다는 일년 중 절반은 끊임없는 햇빛으로 가득 차 있고, 나머지 절반은 깊은 밤이다. 북극곰과 바다코끼리를 포함하여 이곳에서 살아남는 사람은 거의 없는 것 같다.
미생물 없이는 아무 일도 일어나지 않는다.
하지만 자세히 보면 이곳은 언뜻 보이는 것만큼 외롭지 않다. 북극 주거자들의 대부분은 미세하기 때문이다. 수십억 개의 박테리아와 작은 조류가 북극해의 물과 얼음 속에서 뛰어다니고 있다. 작은 규모에도 불구하고, 말하자면 그들은 “가게를 계속 운영”한다. 왜냐하면 그들은 먹이 사슬이 제대로 작동하는 데 필수적이기 때문이다.
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| ▲ 식물성 플랑크톤은 모든 해양 먹이사슬의 기초를 형성한다. © Karlson et al. /Ambio/CC-by 4.0 |
이들은 다음과 같이 작동한다. 식물성 플랑크톤으로도 알려진 조류는 육상 식물처럼 시아노박테리아와 함께 광합성을 수행한다. 그들은 햇빛, 물, 영양분으로부터 바이오매스를 만들어 먹이를 먹고 자란다. 이것은 다른 북극 주민들에게 고에너지 간식이 된다. 무엇보다도 동물성 플랑크톤(예: 크릴), 작은 물고기 및 갑각류 메뉴에 포함되어 있다.
이 기반을 바탕으로 한 먹이사슬은 계속해서 이어지며 결국에는 상어나 범고래 같은 정점 포식자로 끝나게 된다. 식물성 플랑크톤과 광합성 박테리아가 없으면 이 먹이사슬은 무너지고 심지어 큰 포식자도 굶어 죽을 것이다.
해수와 해저에 서식하는 박테리아는 스스로 광합성을 하지 않으며 생태계와 먹이사슬에 유용하다. 그들은 배설물이나 시체와 같은 유기물을 분해하고, 거기에 포함된 영양분을 다른 생명체가 다시 사용할 수 있도록 만든다.
"대서양화"가 임박했다
그러나 현재로서는 북극해의 조류와 박테리아가 어떻게 지속될지는 불분명하다. 기후 변화로 인해 그들의 서식지가 지구 평균보다 4배 빠르게 변화하고 있기 때문이다. 지구 온난화로 인해 북극 기온이 급격히 상승하고 해빙이 후퇴하고 녹고 있다. 예측에서는 2050년까지 여름에 북극해에 얼음이 정기적으로 없을 것이라고 가정한다. 북극 거주자들의 삶을 송두리째 뒤바꾸고 있는 거대한 변화다.
북대서양과 북극해를 연결하는 그린란드와 스피츠베르겐 사이의 항로인 소위 프람 해협(Fram Strait)은 현재 이러한 시나리오를 미리 맛보고 있다. 소위 "대서양화(Atlantification)"가 현재 프람 해협에서 일어나고 있는데, 이 과정에서 따뜻하고 짠 대서양 해수가 점차 북극해로 침투하여 그곳의 해빙이 더욱 빠르게 녹고 있다.
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| ▲ 프람 해협(Fram Strait)에는 북극해와 대서양이 함께 흐른다. © Bdushaw/CC-by-sa 3.0 |
미생물은 어떻게 되나요?
또한, 대서양 수괴는 영양분 가용성의 변화와 물기둥의 층화 약화를 보장한다. 이는 프람 해협의 미생물 군집 구성에 큰 영향을 미치는 여러 요인 중 두 가지다. 예를 들어, 대서양화는 더 많은 대서양 미생물이 "프람 해협 평지"로 이동한 다음 이전 북극 거주자를 몰아낼 수 있으며, 이는 전체 생태계에 지금까지 알려지지 않은 결과를 가져올 수 있다. 따라서 과학자들은 북극 미생물 군집의 미래가 어떤 모습일지, 그리고 이들이 얼음 서식지를 어떻게 바꿀 수 있는지 열심히 연구하고 있다. (계속)
[더사이언스플러스=문광주 기자]
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