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[기후의 역습(157)] 해수 온난화가 만든 재앙⋯플랑크톤부터 고래까지 무너졌다
- 2014년부터 2016년까지 북동 태평양을 강타한 해양 폭염이 해양 생태계 전반에 심대한 혼란을 야기한 것으로 나타났다. 최근 캐나다 빅토리아대학교(University of Victoria) 연구진이 발표한 종합 보고서에 따르면, 당시 이례적으로 장기화된 고수온 현상이 플랑크톤부터 대형 해양 포유류에 이르기까지 해양 생물 전반에 걸쳐 대규모 폐사와 서식지 이동, 어업 붕괴를 초래했다. 해당 내용에 대해서는 유로뉴스닷컴, 사이테크데일리 등 다수 외신이 보도했다. 이번 연구는 해양 폭염이 미래 기후변화 속 해양 생태계에 어떤 영향을 미칠 수 있는지를 보여주는 대표적인 사례로 평가된다. 사상 최장기 해양 폭염, 해수 온도 최대 6도 상승 빅토리아대학교 바움 연구실(Baum Lab)이 주도한 이번 연구는 지난 2014년부터 2016년까지 북미 서부 해안을 중심으로 발생한 해양 폭염의 생태학적 영향을 총 331건의 과학 논문과 정부 보고서를 종합해 분석했다. 해당 기간 동안 태평양 연안의 해수 온도는 역사적 평균 대비 2도에서 최대 6도까지 상승한 상태가 수개월에서 수년간 지속됐다. 보고서에 따르면, 이 해양 폭염으로 인해 최소 240종의 해양 생물이 통상적인 분포 구역을 벗어나 이동했으며, 일부 종은 기존 서식지에서 1000km 이상 북쪽으로 이동한 것으로 나타났다. 북방돌고래(Northern right whale dolphin)와 해양연체동물의 일종인 플라시다 크레모니아나(Placida cremoniana)는 대표적인 예다. 켈프숲 붕괴와 연쇄 생태계 혼란 해수 온도의 급격한 상승은 해양 생태계 구조 전반에 걸쳐 연쇄적 충격을 가했다. 해양 식생의 기반인 켈프숲과 해초밭이 광범위하게 쇠퇴하거나 붕괴되었으며, 성게, 불가사리, 바닷새, 해양 포유류 등 다양한 생물 종에서 대규모 폐사 사건이 관측됐다. 암반 해안 생태계의 핵심 포식자인 '해바라기불가사리(Pycnopodia helianthoides)'는 사실상 멸종에 가까운 상태에 이르렀다. 연구진은 "이와 같은 종 수준의 직접 피해는 먹이망을 따라 연쇄적으로 영향을 미쳤으며, 결과적으로 플랑크톤에서 고래에 이르기까지 생태계 전반이 구조적으로 재편됐다"고 설명했다. 특히 고온으로 유발된 불가사리 괴사병(sea star wasting disease)과 같은 질병은 해양 생태계 불안정을 가속화한 주요 원인 중 하나로 지목됐다. 플랑크톤 군집의 구성 변화와 영양 단계 하위 종들의 질적·양적 감소는 상위 포식자의 생존에도 부정적 영향을 미쳤다. 이러한 현상은 해양 생산성 저하로 이어졌으며, 특히 원양 지역의 생태계 탄력성을 크게 약화시켰다. 수산업 붕괴와 수백억 원대 경제적 피해 해양 폭염은 생태적 충격에 그치지 않고 경제적 피해도 동반했다. 주요 어종의 분포 변화, 서식지 소실, 질병 확산 등으로 인해 북미 연안에서는 여러 어장이 폐쇄됐으며, 이로 인한 수산업 피해는 수억 달러에 달하는 것으로 추산됐다. "기후변화 속 미래 바다의 경고 신호" 해당 연구의 공동 저자이자 해양생태학자인 줄리아 바움(Julia Baum) 교수는 "이번 북동 태평양 해양 폭염은 기후변화가 해양 생태계에 미치는 영향을 여실히 보여주는 사례"라며 "향후 더욱 빈번하고 강도 높은 해양 폭염이 반복될 가능성을 고려할 때, 지금이 바로 생태계 기반의 해양 보전 전략과 기후 대응정책을 마련해야 할 시점"이라고 강조했다. 본 연구는 캐나다 자연과학공학연구위원회(NSERC), 어업·해양청(DFO), 민간 연구재단(Forest Research Foundation) 등의 지원을 받아 수행됐으며, 유엔 지속가능발전목표(SDGs) 13번(기후 행동), 14번(수중 생물 보존)과 연계된 정책적 시사점을 담고 있다. 연구팀은 후속 과제로 다른 지역 해양 폭염 사례에 대한 비교 분석과 함께, 인간 활동이 해양 생태계 복원력에 미치는 영향에 대한 정량적 연구를 이어갈 계획이다. 이번 연구는 「해양학 및 해양생물학: 연례 총설(Oceanography and Marine Biology: An Annual Review)」(2025)에 게재됐다. ◇ 참고 문헌: Ecological Responses to Extreme Climatic Events: A Systematic Review of the 2014–2016 Northeast Pacific Marine Heatwave DOI: 10.1201/9781003589600-2
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[기후의 역습(157)] 해수 온난화가 만든 재앙⋯플랑크톤부터 고래까지 무너졌다
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美 스탠퍼드대 "불가사리는 머리가 다섯 개"
- 인기 애니메이션 '네모바지 스펀지밥' 주인공의 둘도 없는 친구는 뚱이다. 애니메이션에서 뚱이는 머리, 팔, 다리 등이 다 갖춰진 완벽한 인격체로 등장하지만 태생은 불가사리다. 그런데 불가사리 뚱이의 머리가 하나가 아닌 다섯 개라는 다소 충격적인 사실이 밝혀졌다. 일본 과학전문지 나졸로지(nazology)는 불가사리 몸의 대부분은 '머리'와 관련된 유전자로 이뤄졌다는 미국 스탠퍼드 대학(SU)의 최신 연구 결과를 보도했다. 이 연구 결과에 따르면, 불가사리는 머리가 다섯 개로 나눠진 존재로 '걷는 머리'라는 것이 증명됐다. 불가사리는 성게, 해삼, 갯나리 등과 함께 '극피동물' 그룹에 속한다. 불가사리 유생은 수컷과 암컷의 체외 수정으로 생성된 수정란에서 발생하여 1~2개월을 바다에서 부유하는 시기를 거친다. 발생 초기에는 불가사리의 몸 구조가 일반적인 동물과 같이 좌우 대칭을 이루지만, 해저에 정착하여 성장하면서 독특한 별 모양으로 변모한다. 이러한 5개의 동일한 부분이 중심에서 방사형으로 퍼져 나가는 구조를 '5방사상(pentaradial)' 형태라고 한다. 불가사리가 초기의 '좌우상칭' 구조에서 '5방사상' 구조로 변화하는 과정은 수세기에 걸쳐 생물학의 미해결 수수께끼로 남아 있다. 또한, 불가사리의 5개 기관을 '팔'로 봐야 하는지, 또는 '머리'가 어디에 위치하는지에 대해서도 정확한 이해는 아직 명확하지 않다. 스탠퍼드대 연구팀은 첨단 과학 기술을 활용하여 불가사리의 유전자 발현을 3D 맵으로 작성함으로써, 팔이나 머리와 같은 신체 부위의 발달에 관련된 유전자가 불가사리의 몸 어느 부분에 위치하는지 조사했다. 이 연구에는 신체 부위의 발달과 관련된 유전자 마커가 사용됐다. 유전자 마커는 특정 유전자가 어떤 신체 부위의 형성에 관여하는지를 나타내는 지표로, 예를 들어 '머리는 〇〇유전자에 의해', '팔은 △△유전자에 의해 형성된다'는 식으로 이해될 수 있다. 이 연구를 통해 포유류, 조류, 어류, 곤충, 그리고 선충에 이르는 다양한 생물군에서 발견되는 공통적인 유전자 마커가 무엇인지 파악할 수 있다. 즉, 다른 동물들의 유전자 마커를 분석하고 불가사리와 비교함으로써, 불가사리에서 머리와 팔의 정확한 위치를 확인하는 것이 가능하다. 이번 연구는 '파토리아 미니아타(Patiria Miniata)'라는 종류의 불가사리를 대상으로 진행했다. 연구팀은 먼저 불가사리의 다양한 부위에서 얇게 절삭한 조직 샘플을 채취하고, 이를 기반으로 불가사리의 몸을 3D 모델로 재구성했다. 이 3D 모델은 각각의 색상으로 골격(회색), 소화기관(황색), 신경계(파란색), 근육(적색), 수관계(보라색)를 나타낸다. 이후 연구팀은 불가사리의 신체 각 부위에서 어떤 유전자 마커가 발현되는지를 매핑했다. 그 결과, 이전까지 '팔'이라고 여겨졌던 5개의 부위가 실제로는 '머리'라는 사실이 밝혀졌다. 즉, 불가사리의 몸은 대부분 머리와 관련된 유전자를 발현하고 있으며, 머리가 다섯 부분으로 나뉘어 있는 형태다. 좌우상칭 동물에서 보이는 팔이나 몸통을 형성하는 유전자는 거의 발견되지 않았다. 이번 연구를 이끈 스탠퍼드대 홉킨스연구소의 로랑 포머리(Laurent Formery) 박사는 "마치 불가사리가 몸통을 완전히 잃어 버린 것처럼 보인다"며 "머리만 해저를 돌아다니고 있다고 표현하는 것이 가장 적절하다"라고 말했다. 이 연구 결과는 불가사리가 진화 과정에서 몸통을 형성하는 유전자를 잃었을 가능성을 시사한다. 연구팀의 일원이자 영국 사우샘프턴 대학(University of Southampton)의 제프 톰슨(Jeff Thompson)은 "우리의 연구는 극피동물의 신체 구조가 그동안 생각했던 것보다 훨씬 복잡하게 진화했다는 것을 보여준다. 이러한 매력적인 생물에 대해 아직 배워야 할 것이 많다"고 말했다.
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美 스탠퍼드대 "불가사리는 머리가 다섯 개"
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