산호초 (coral reefs)가 죽으면 무엇이 그들을 대체할까요?

이는 조금 부적절하게 느껴지는 질문입니다. 일부 사람들이 “바다의 열대 우림”이라고 부르는 산호초의 지속적인 감소는 현대 인류의 큰 부끄러움 중 하나입니다. 서식지 훼손 및 기후 변화에 대해 생각해보고, 산호를 보호하기 위해 많은 노력을 기울일 수 있습니다.

그러나 어떤 것도 이미 많은 산호초가 파괴되어 왔다는 사실을 바꿀 수는 없습니다. 기적이 없다면, 더 많은 것들이 계속 사라질 것입니다. 이런 상황에 직면한다면, 사람들이 비극적인 상황을 극복하는 데 도움이 될 수 있습니다. 우리는 심지어 보물을 찾을 수도 있습니다.

뉴질랜드 산 빅토리아 대학교의 생태학자인 제임스 벨 (James Bell)은 “우리가 산호가 세계 곳곳에서 계속 감소하고 있는 것을 보고 있는 중에, 다른 것들이 그 산호들이 차지했던 공간을 차지하고 있습니다”고 말했습니다.

몇 년 전 벨과 동료들은 기존에 알려진 지혜처럼 이전에 산호초였던 곳이 조류 (algae)가 지배하는 수중의 불모지가 되지 않을 수도 있다고 제안했습니다. 그러한 현상은 일부 지역, 특히 카리브 지역에서 발생하지만 산호초가 죽은 뒤의 암초 (reefs)는 때로는 조류가 우점하는 수중의 불모지가 아닌, 다른 궤도를 따라간다는 것입니다. 산호가 죽어도 해면동물 (sponge)가 번식합니다. 즉 산호초는 해면초 (sponge reefs)가 됩니다.

대부분의 사람들은 부엌 싱크대에서 해면동물을 알지만 실제로 해면동물문 (Porifera)은 5,000~10,000 종을 포함합니다. 산호와 마찬가지로 그들은 동물이며, 고대의 생명체들의 진화 나무 (evolutionary tree)에서 유래했습니다. 그리고 화석 기록에 따르면 지구의 해양이 2억년 전에 따뜻해지고 산성화되었을 때, 해면초가 실제로 산호초를 대체했습니다.

현재의 온난화는 훨씬 더 빠르게 일어나는 일이긴 하지만, 브라질 해안과 인도네시아의 술라웨시 섬에서 비슷한 일이 일어났습니다. 해면동물은 놀라울 정도로 탄력적입니다. 그 이유는 벨과 다른 연구자들이 이번 봄에 유명 논문 저널인 Global Change Biology에 투고한 논문에 적혀있는데요. 해면동물의 세포벽에 있는 지질과 지방산이 세포벽에 가해지는 열 스트레스의 영향을 막기 때문에, 해면동물이 놀라울 정도로 탄력적이라는 것입니다.

지난 달 Ecology에서 발표된 연구에서 벨의 연구팀은 앞서 밝혔던 생리학에서 상호 작용으로 이동합니다. 해면초는 산호초처럼 풍부하고 풍요로운 생물들을 지원하지는 않지만, 모호하게 이해된 되었음에도 불구하고 여전히 많은 생물들에게 서식처를 제공했습니다. 산호초는 열대우림에 비교되었는데요. 해면초가 열대우림 정도까지는 아니라고 하더라도, 적어도 숲일지도 모릅니다.

연구자들은 암초가 제공하는 상호 작용들을 모델을 이용해 모사해보았습니다: 탄소와 다른 영양소의 흐름, 산호에 적응했던 생물 종에서 해면에 적응한 생물 종으로의 전환 등을 모사해본 것이지요. 모델이 해면초를 둘러싼 모든 복잡성과 불확실성을 포착할 수는 없지만, 몇 가지 주요한 패턴을 강조할 수 있었습니다. 해면동물은 입에 달려있는 필터를 이용해 먹이를 먹는 동물 (filter-feeder)로서, 그들이 흡수 및 방출하는 물에서 유기 물질을 분해합니다. 결과적으로 다른 생물들이 먹을 수 있는 물질은 적지만, 해면동물 역시 분해되어 다른 생물체가 먹을 수 있는 찌꺼기가 됩니다.

해초는 해면초 사이에서 번식할 수 있으며, 그 해초의 존재는 해면동물이 형성되는 죽은 산호 잔해물의 침식을 늦추게 됩니다. 그러나 결국 수십 년 또는 수세기에 죽은 산호의 잔해물은 무너질 것입니다. 해면동물은 계속 성장하겠지만, 산호에 의해 제공되던 구조적인 복잡성, 더 많은 생물들을 위한 틈새와 구멍는 사라질 것입니다. 그렇게 산호 없이 남게 된 암초들은 어떤 생물종들이 살 수 있도록 지원해 줄 것인가? 그리고 얼마나? 이들은 이에 대해 공개적으로 질문합니다.

벨은 생존하는 산호초를 보호하고 새로운 해면초를 연구하는 것, 둘 다가 모두 중요하다고 말합니다. 그는 또한 산호가 자라는 깊이보다 더 아래에 해면초가 존재한다고 지적했습니다. 산호가 감소함에 따라 해면초 군집이 더 높은 곳으로 이동할 가능성이 있습니다. 그들은 미래의 씨앗을 포함할 수도 있습니다. “그래서 우리는 이 해면초들도 보호해야합니다. 그리고 어떻게 작동하는지 이해하는 데 더 많은 시간을 쏟아야 합니다.”라고 벨은 말했습니다.

이 기사의 원문인 ‘As corals decline, a new kind of reef emerges (2018.11.28)’은 Anthropocene에 있습니다(http://www.anthropocenemagazine.org/2018/11/sponge-reefs/)

이 연구의 원문인 ‘“Elucidating the sponge stress response; lipids and fatty acids can facilitate survival under future climate scenarios (Bennett et al., 2018)’은 Global Change Biology에 발표되었습니다. (https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/gcb.14116)

이 연구의 원문인 ‘Climate change alterations to ecosystem dominance: how might sponge-dominated reefs function? (Bell et al., 2018)’은 Ecology에 발표되었습니다. (https://esajournals.onlinelibrary.wiley.com/toc/19399170/99/9)

어떻게 온실 가스 배출이 기후 온난화를 야기하는지 예측하는 기후 모델은 인간 행동과 관련해서는 매우 둔한 도구입니다. 그들은 배출 “경로”가 정적이라고 가정하곤 하지만, 실제로는 배출을 야기하는 행동은 역동적입니다. 우리가 하는 일은 시간이 지남에 따라 변하고, 그 자체가 온난화의 영향을 받습니다.

캐나다 워털루 대학교 (University of Waterloo)와 구 엘프 (Guelph) 대학의 연구원이 수행한 이 새로운 연구는 이러한 복잡한 문제를 소프트웨어 패키지로 해결했습니다. 이 분야의 과거 시도들과는 달리, 그들의 모델은 사회적인 학습-사람들과의 접촉이 우리의 신념과 행동을 형성하는 과정-을 처음으로 통합했습니다.

우리는 전기 자동차를 구입하거나, 집에 태양 전지판을 설치하거나, ​​지구를 위해 비행을 중지하는 사람들을 통해 기후 친화적인 행동에 대해 배울 수 있습니다. 그러나 이웃들이 일반적으로 하는 것들을 관찰하고 사회적 규범을 고수하는 인간의 경향성은, 기후 변화 행동에서 강력한 힘이 될 수 있다고 PLOS 전산 생물학 연구진은 보고했습니다. (예 : 저자는 비행기에서 게시물의 상당 부분을 썼습니다.)

이러한 요인들이 어떻게 상호 작용하는지에 대한 첫 번째 근사값을 얻기 위해 연구진은 단순한 사회 모델과 간단한 기후 모델을 결합했습니다. 사회적 모델에서 사람들은 기후 친화적인 완화자(mitigators) 또는 배출을 많이 하는 비-완화자(non-mitigators)가 될 수 있습니다. 다른 사람들과의 접촉은, 각 범주의 상대적인 비율이나, 기후 변화에 부과되는 비용이나, 혹은 기후 행동의 비용에 따라서 사람들이 한 범주에서 다른 범주로 전환하도록 할 수 있습니다. 기후 모델에서 배출량은 전체 인구 중 비-완화자에 해당되는 비율에 의존해서 달라졌습니다.

사회적 학습이 얼마나 빠르게 일어나는지에 따라, 지구 평균 기온은 산업화 이전 수준보다 2.2 ℃에서 3.5 ℃ 높아질 수 있다고 연구진은 밝혔습니다. 즉, 전체 인구 중에 기후 친화적인 행동이 빠르게 확산하느냐 혹은 느리게 확산 하느냐에 의한 차이는 1 ° C 이상의 기후 변화와 직결되어 있다는 말입니다.

불행히도 기후에 대한 사회적 규범은 천천히 변화하는 경향이 있습니다. “사회적 규범은 다수의 행동을 강화하며, 완화 행동의 초기 확산은 억제하기 때문에, 우리가 가장 필요할 때 도움을 줄 수는 없을 수도 있습니다.” 라고 연구진들이 밝혔습니다. 그러나 일단 변화가 오면 빨리 일어날 수 있습니다. “사회적 학습은 일단 완화하려는 순 유용성 (net positive utility to mitigate)이 나타나기만 한다면, 완화 행동에 긍정적인 피드백 고리를 만들어냅니다 ” 라고 연구진들이 말했습니다. “이것은 완화자들의 빠른 비선형적 증가를 초래합니다.”

2 ˚C 이하로 온난화를 제한한다는 파리 협약의 목표를 달성하려면, 더 빠른 사회적 학습과 더 낮은 완화 비용이 필요하다고 연구진들의 모델이 암시했습니다. 기후 친화적인 행동 (예 : 태양열 패널의 세금 환급)을 보조하거나 기후에 해를 끼치는 행동 (예 : 탄소세)을 처벌하는 공공 정책을 통해 완화 비용을 줄이면, 많은 사회적 변화가 가속화 될 수 있습니다.

모델에서 다른 매개 변수를 변경함으로써, 연구자들은 사람들이 기후 친화적인 행동을 가장 빨리 채택하도록 하는 사회적 및 정책 조건을 결정할 수 있었고, 따라서 온난화 최고점으로부터 내려오는 가장 빠른 경로를 제공할 수 있었습니다.

그들은 언론 보도, 대중적 포럼 및 비공식적인 대화를 통해 기후 친화적인 행동에 대해 알리고 사회적 학습을 우선적으로 증가시키는 것이 가장 효과적인 접근 방법임을 발견했습니다. 그런 다음 공공 정책을 사용하여 완화 비용을 줄입니다. 우선 사회적 학습의 우선 순위를 정하는 것은 후속 정책 변경을 보다 효과적으로 이루어지게 합니다. 이것은 현재 우리가 기후를 위해 할 수 있는 가장 중요한 것들 중 하나가, 기후 변화에 대해 침묵하지 않는다는 것을 암시합니다.

이 기사의 원문인 ‘How social learning can speed up or slow down climate action (2019.06.11)’은 Anthropocene에 있습니다. (http://www.anthropocenemagazine.org/2019/06/the-world-needs-you-to-keep-talking-about-climate-change/?utm_source=Future+Earth+Newsletter&utm_campaign=2ff2a865f9-EMAIL_CAMPAIGN_2019_06_27_02_33&utm_medium=email&utm_term=0_53def20e3a-2ff2a865f9-536398165)

이 연구의 원문인 ‘Charting pathways to climate change mitigation in a coupled socio-climate model (Bury et al., 2019)’은 PLOS Computational Biology에 발표되었습니다. (https://journals.plos.org/ploscompbiol/article?id=10.1371/journal.pcbi.1007000)