O2 수준의 변화는 해양 생물에 어떤 영향을 미칩니까?

해저의 미생물과 조류는 종종 거품을 형성하는 엄청난 양의 산소를 생성합니다(Marco Fusi, CC BY-ND)

뉴캐슬 대학의 해양 생물학자 MARCO FUSI는 해안에서 심해에 이르기까지 산소 수준의 변화가 다양한 방식으로 생명에 영향을 미친다고 설명합니다.

지구 대기는 겨울이든, 비오는 날이든, 더운 여름이든 상관없이 일정한 수준의 산소를 유지합니다. 바다 건너편의 산소 농도는 장소와 시간에 따라 엄청나게 다릅니다.

때로는 산소 수준이 하루 동안 변하는 경우도 있지만 바다 깊은 곳에서는 산소 농도가 일정하게 유지됩니다. 어떤 곳에서는 산소가 전혀 없지만 생명체는 여전히 번창합니다.

해양 생물은 서식지에 따라 해양 탈산소화(해수 내 산소 농도 감소)에 다르게 반응합니다. 바다와 함께 위협을 받고 탈산소화에 기여하는 기후 변화와 오염으로 인해 일부 해양 생물은 다른 해양 생물보다 더 큰 위험에 처해 있습니다.

해양 생태학자로서 저는 산소 가용성의 변화가 기후 변화에 대한 해양 동물의 저항에 어떤 영향을 미치는지 연구합니다. 내 연구에 따르면 매일 변화하는 산소에 노출되는 연안 해양 생물은 일정한 산소 수준에 적응하는 깊은 곳에 사는 생물보다 탈산소 급증에 더 저항력이 있습니다.

회색 해저에서 자라는 녹색 해초 잎이 있는 푸른 바다의 수중 사진
해초 초원의 산소 수준은 매일 엄청나게 다릅니다(Marco Fusi, CC의 BY-ND)

해안으로

해초, 다시마 숲, 맹그로브 숲에 서식하는 오징어, 불가사리, 게 등 해안 생물들에게 일상은 산소 롤러코스터다.

낮에는 햇빛에 의해 조류와 식물의 광합성이 일어나 엄청난 양의 산소를 생성합니다. 이로 인해 산소 과포화, 너무 많은 산소가 생성되는 상태 산소 거품 물 속으로 방출됩니다.

해초, 다시마, 산호, 맹그로브와 같은 해안 생태계는 탈산소에 대한 완충제를 제공하는 데 도움이 됩니다. 왜냐하면 이 과포화는 그곳에 사는 해양 생물의 신진대사를 촉진하기 때문입니다. 더 많은 이용 가능한 산소가 있으면 동물은 더 많은 에너지를 생산하고 약간의 탈산소에도 더 쉽게 대처할 수 있습니다.

햇빛이 없는 밤에는 연안 조류와 식물이 광합성을 하지 않습니다. 대신, 그들은 호흡 과정을 통해 산소를 섭취합니다. 동물이 숨을 쉬는 것처럼 식물의 잎도 호흡하여 세포에 산소를 공급합니다. 그래서 그곳의 동물들은 매일 저산소 환경에 노출됩니다.

6개 정도의 두꺼운 짙은 녹색 해초 잎과 흐릿한 물 배경을 클로즈업한 옅은 노란색 해저
만조 때 맹그로브 숲 바닥에 있는 조류는 과포화로 인해 산소 기포를 방출합니다(Marco Fusi, CC의 BY-ND)

이 해양 동물은 온도 상승과 오염으로부터 자신을 보호하기 위해 낮 동안 산소 과포화를 이용하여 해수의 높고 낮은 산소 수준 변동에 대처하도록 진화했습니다.

그런 다음 산소가 부족한 밤에는 발효와 같은 다른 무산소 대사 과정으로 전환됩니다. 이는 강렬한 무산소 운동 중에 근육이 젖산을 생성하는 것과 같습니다. 예를 들어, 포식성 게는 산소가 매우 제한된 밤에 맹그로브에서 적극적으로 사냥합니다.

그러나 단기 산소 고갈에 적응한 연안 동물은 산소가 많지 않은 상태에서 오랜 시간을 잘 견디지 못합니다. 따라서 지구 온난화와 인간이 초래한 오염으로 인해 일일 산소 변동이 중단되어 며칠 또는 몇 주 동안 산소 부족 상태가 지속되면 문제가 발생합니다.

럭셔리 성게, 이로 인해 속도가 느려지고 포식자로부터 탈출할 수 없게 됩니다. 다른 동물의 경우 이로 인해 먹이 공급 속도가 느려지거나 성장이 감소할 수 있습니다.

깊은 바다에서

수심 200~1,500m 사이, 소위 "산소 최소대"에서는 산소 포화도가 가장 낮습니다. 이곳의 일부 심해 동물, 특히 물고기는 극도로 낮은 산소 조건에 잘 적응하고 있습니다.

이 물고기들은 이미 이 서식지에서 번성하고 있기 때문에 탈산소화에 의해 직접적인 영향을 받지는 않지만, 그럴 가능성이 더 크다 그 탈산소화는 이 저산소 영역을 확장시켜 더 이상의 탈산소화를 견딜 수 없는 근처의 물고기에게 잠재적으로 영향을 미칠 것입니다.

3,000m가 넘는 깊이의 심연에서 동물들은 산소 수준이 절대 변동하지 않는 조건에서 생활하는 데 익숙합니다. 햇빛은 해저의 가장 깊은 부분까지 도달하지 못하므로 광합성이 일어날 수 없습니다.

여기에서는 해류로 인해 지속적인 산소 공급이 중단되지만 기후 변화는 이러한 해류의 역학에 영향을 미치고 있습니다.

산소 수준이 조금만 감소해도 이곳 해양 생물에게는 재앙이 될 수 있습니다. 특정 시나리오에서는 심해 채굴 퇴적물에서 많은 양의 유기물이 방출될 수 있습니다. 이는 사용 가능한 산소와 반응하여 산소를 더욱 고갈시켜 생물의 죽음을 초래할 수 있습니다.

짠 바다 밑바닥에서

다음을 포함한 일부 지역에서는 홍해, 염분이 매우 높은 염수 웅덩이나 해저 호수에는 산소가 없음에도 불구하고 생명이 넘쳐납니다. 박테리아, 게, 홍합 및 장어와 같은 물고기는 산소가 제거된 바다에서 진화했으며 추가 산소 제거에 의해 전혀 영향을 받지 않습니다.

바다 전역에서 탈산소화는 해양 산성화(해양 pH 감소) 또는 염도의 급격한 증가 및 감소와 같은 다른 위협을 악화시킬 수 있습니다. 이러한 변화는 매우 특정한 조건에서 생존하는 해양 생물에게 치명적일 수 있습니다.

따라서 지속적인 저산소 상태는 다양한 서식지의 동물에게 다양한 위협 수준을 초래합니다. 해초층과 같이 산소를 생산하는 해안 서식지를 보호하고 복원해야 합니다.

산소를 심해로 가져오는 해류도 중요하며 이를 보존하는 가장 좋은 방법은 지구 온난화를 최대한 빨리 늦추는 것입니다.


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마르코 푸시 해양 생물학 수석 강사입니다. 뉴캐슬 대학.

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