외딴 태평양 산호초는 해양 온난화에 대처할 수 있는 능력을 보여줍니다.

서태평양 팔라우의 건강한 산호초 (Liam Lachs, 저자 제공)
서태평양 팔라우의 건강한 산호초 (Liam Lachs, 저자 제공)

뉴캐슬 대학의 생태학자인 LIAM LACHS와 국제 과학 팀은 미크로네시아 다이빙 목적지인 팔라우의 산호초를 조사한 새로운 연구를 발표했으며, 그는 이곳의 산호초가 자연적으로든 행운으로든 계속해서 극심한 해양 폭염을 피할 수 있기를 바라고 있습니다.

전례 없는 해양 온도로 인해 전 세계에 걸쳐 대규모 산호 백화 현상이 발생하고 있습니다. 세계. 올해 플로리다에 있는 세계에서 세 번째로 큰 산호초가 이미 세게 치다.

나와 동료들의 새로운 연구는 희미한 희망을 제시합니다. 우리가 태평양에서 연구한 산호초는 높은 해수 온도에 대한 저항력이 향상된 것으로 나타났습니다. 그러나 이는 탄소 배출을 줄이기 위한 강력한 글로벌 조치가 있는 경우에만 장기적인 미래를 개선할 수 있습니다.

우리는 산호가 기후 변화 속에서 생존하려면 상승하는 해수 온도를 견뎌야 한다는 것을 알고 있습니다. 그리고 우리는 산호초를 만드는 산호가 작은 온도 상승에도 매우 민감하다는 것을 알고 있습니다. 우리가 아직 모르는 것은 그들의 "내열성"(본질적으로 고온을 처리하는 능력)이 해양 온난화에 보조를 맞출 수 있는지 여부입니다.

정상적인 조건에서 산호는 조직 내에 존재하는 미세한 조류와 공생합니다. 이 조류는 산호에게 아름다운 색상, 식물처럼 광합성을 통해 먹이를 제공합니다(산호는 동물입니다. 잊지 마세요).

그러나 이 관계는 너무 더우면 고장나: 미세조류가 배출되어 산호가 하얗게 변하거나 표백되어 보통 죽음에 이르게 됩니다. 극단적인 온도에서는 점진적인 표백 과정을 거치지 않고 산호가 완전히 죽을 수도 있습니다.

표백된 산호
2016년 몰디브에서 대규모 백화 현상이 발생하여 많은 산호가 죽었습니다. (스티븐 베르개커, 저자 제공)

에 발표된 우리의 새로운 연구에서 자연 통신 서태평양에 있는 300개 이상의 작은 섬으로 구성된 팔라우의 산호초에서 우리는 산호초가 지난 XNUMX년 동안 따뜻한 환경에 대한 내성이 증가했다는 사실을 발견했습니다.

내열성 테스트

팔라우는 1998년, 2010년, 2017년에 강렬한 해양 폭염을 경험했지만 흥미롭게도 연속적인 사건이 일어날 때마다 산호 백화 현상이 줄어들었습니다. 이런 현상은 에도 기록되어 있다. 호주의 그레이트 배리어 리프, 동남아시아프랑스 령 폴리네시아.

이것은 산호 공동체가 더 뜨거운 온도에 적응하고 있다는 증거입니까? 우리는 적어도 팔라우의 산호초에 대해 열 내성이 증가했는지, 그렇다면 얼마나 빨리 증가했는지 테스트하기 시작했습니다.

우리의 국제 연구팀은 35년간의 해수면 온도 데이터와 백화 현상에 대한 역사적 관찰을 바탕으로 시뮬레이션 연구를 설계했습니다. 우리는 팔라우 산호 군집의 내열성이 0.1년에 XNUMX°C씩 증가했다는 사실을 발견했습니다.

이는 지구의 기온 상승보다 약간 적습니다(약 0.18°C/XNUMX년) 그러나 이러한 산호초는 기후 탄력성을 위한 타고난 능력을 가지고 있음을 시사합니다.

산호초 위의 스쿠버 다이버
연구원이 팔라우 산호초에 대한 3D 매핑 조사를 수행하고 있습니다(Eveline van der Steeg, 저자 제공)

산호초가 더 따뜻한 바다에 적응하는 방법

무슨 일이 일어났는지 정확히 파악하려면 더 많은 작업이 필요하지만 이를 설명할 수 있는 다양한 메커니즘이 있습니다.

하나는 종의 교체와 관련이 있습니다. 수백 가지의 서로 다른 산호 종이 있으며, 각각은 다음과 같은 특성을 가지고 있습니다. 독특한 진화 역사와 생명 전략. 분기와 같은 일부 아크로 폴라, 빠르게 성장하지만 온도에 민감한 반면, 대규모와 같은 다른 것들은 포리테스, 느리게 성장하지만 스트레스에 더 잘 견딥니다.

심한 폭염으로 인해 민감한 종은 제거될 수 있으며, 산호초는 더 강한 종의 지배를 받게 되며, 이는 산호초 성장 및 해산물 종의 서식지 제공과 같은 중요한 생태학적 기능을 손상시킬 수 있습니다.

두 번째 메커니즘은 유전적 적응이다. 열 내성은 다음과 같은 복잡한 특성입니다. 수천 개의 유전자에 영향을 받음, 그러나 대부분의 산호에는 이들 중 일부만 있습니다.

다윈의 적자생존 이론에 따르면, 자연선택은 기후변화에 따른 승자를 선택할 수 있습니다. 여러 세대와 여러 차례의 선택을 통해 열 내성 유전자가 더욱 널리 퍼질 수 있으며 이에 따라 종 개체군의 열 내성이 증가할 수 있습니다.

마지막 설명은 개인의 적응과 관련이 있습니다. 단일 산호의 수명 내에서도 열 스트레스 상황에서 생존하는 능력은 바뀔 수 있습니다. “라는 속담처럼당신을 죽이지 않는 것은 당신을 더 강하게 만듭니다”, 따라서 낮은 수준의 열 스트레스에 노출되면 나중에 높은 수준의 열 스트레스 하에서 생존 가능성이 높아질 수 있습니다.

산호 사진 세 장
a) 종 다양성이 높은 산호 군집; b) 표백 민감성이 대조되는 동일한 종의 두 산호; c) 산호 조직 내에 존재하는 공생 미세조류 군집. (리암 락스; 로리 레이문도; OIST, 저자 제공)

상황을 더욱 복잡하게 만드는 것은 종 전환, 유전적 적응 및 순응과 같은 모든 과정이 각 산호초 내에 사는 미세조류 군집에서도 발생할 수 있다는 것입니다. 나와 같은 과학자들은 팔라우와 다른 곳에서 열 내성의 잠재적인 변화를 주도한 메커니즘을 풀어야 할 것입니다.

미래는 무엇을 가지고 있나?

산호의 내열성은 앞으로도 계속 증가할 수 있습니까? 그렇다면 해양 온난화에 보조를 맞출 만큼 충분히 빠를까요? 우리의 연구는 17일의 고해상도 미래 기온 예측을 사용하여 이러한 질문을 해결합니다. 지구 기후 모델.

팔라우의 산호 백화 전망: 파리협정이 달성될 경우, 중간 시나리오와 최악의 시나리오. 내열성(파란색 선)이 증가하면 시간이 좀 걸리지만 기후 변화가 중단되지 않는 한 산호초는 여전히 어려움을 겪을 것입니다. (Lachs et al, 저자 제공)

팔라우의 산호 백화 전망: 파리협정이 달성될 경우, 중간 시나리오와 최악의 시나리오. 내열성(파란색 선)이 증가하면 시간이 좀 걸리지만 기후 변화가 중단되지 않는 한 산호초는 여전히 어려움을 겪을 것입니다(Lachs 외, 저자 제공)

우리의 분석은 궁극적으로 산호초의 미래가 탄소 배출의 급격한 감소에 달려 있다는 과학적 합의를 재확인합니다. 그러나 산호의 내열성이 계속해서 상승할 수 있다면 일부 산호초에서는 백화 현상을 피하거나 적어도 지연시킬 수 있습니다.

우리의 연구다른 사람 어느 정도 타고난 기후 탄력성을 지닌 산호초를 확인했습니다. 이로 인해 시간이 좀 걸릴 수 있지만 산호초의 미래를 확보하는 것은 여전히 ​​신속한 기후 조치에 달려 있습니다. 바다가 더 뜨거워질수록 백화 현상을 피할 수 있는 산호초의 수가 줄어듭니다.

유망한 보존 조치, 복원 노력 및 다음과 같은 보다 실험적인 개입이 있습니다. 선택적 육종 내열성을 높이기 위해. 이 모든 것이 어쩌면 산호가 미래에도 지속되도록 도와주세요, 그러나 탄소 배출을 줄이는 것이 궁극적으로 유일한 확실한 방법입니다.

리암 락스 기후 변화 생태학과 진화 분야의 박사 과정 후보자입니다. 뉴캐슬 대학. 이 기사는 대화 크리에이티브 커먼즈 라이센스에 따라. 읽기 원래 기사.

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