미 UC Davis의 연구진이 최근 발표한 연구 결과에 따르면 남극해의 최상위 포식자인 바닷새가 식물성 플랑크톤과의 상호관계를 통해 해양 생태계의 상태 및 지구 기후 조절과 관련되어 있음이 확인되었다.

크릴새우로 불리는 초식성 갑각류는 식물성 플랑크톤을 섭취한 후 크릴새우를 먹이로 삼는 새들을 부르는 어떤 화학적인 신호를 배출한다. 동시에 DMS(dimethyl sulfide) 로 불리는 이 화학 신호는 구름의 형성을 촉진시켜 지구의 대기를 냉각시키는 것을 돕는 황 화합물을 대기 중에서 형성한다. 바닷새는 이 크릴새우를 잡아먹고 광활한 남극해에서 부족한 원소인 철 성분을 식물성 플랑크톤에 공급한다. 본 연구 결과는 과학저널 Proceedings of the National Academy of Sciences를 통해 발표되었다.

본 연구를 수행한 UC Davis의 Gabrielle Nevitt 교수는 이 결과가 충격적이었다고 말한다. 본 연구 결과는 일반적으로 기후예측 모델에서 고려되지 않았던 해양 생태계의 최상위 포식자가 기후 조절에 중요한 역할을 한다는 것을 보여 주었기 때문이라는 것이 그 이유이다.

연구진은 이러한 해양 최상위 포식자가 기후 변화에 어떻게 대응하는가에 대해 연구하는 것에 더하여, 본 연구에서 제시하는 데이터는 생태계 시스템 그 자체가 기후에 어떠한 영향을 미치는가에 좀 더 관심이 집중될 필요가 있음을 나타낸다고 설명하였다. 신호물질로서의 DMS를 연구하는 것이 연결고리가 될 수 있다.

연구진은 원양을 향해 날아가는 바닷새들의 후각에 대한 연구를 약 25년간 수행해 왔으며, 이 연구는 해양 최상위 포식자가 특이점이 없는 넓은 바다에서 사냥과 비행방향을 잡기 위해 기후를 조절하는 역할을 하는 화학물질을 사용함을 확인한 첫 번째 연구이다. DMS는 바닷제비(petrel)과 알바트로스(albatross)에게 중요한 신호 물질로 알려져 있으며 이 아이디어는 다양한 종의 펭귄, 바다표범, 상어, 바다거북, 산호초어류, 어쩌면 수염고래에도 확장 가능한 것으로 보인다.

식물성 플랑크톤은 대양에서 자라는 식물의 하나로, 이산화탄소와 햇빛을 흡수하여 성장한다. 이 플랑크톤이 죽을 때 DMS를 생성하는 효소를 배출한다.

기후를 조절하는 데에 있어서 DMS의 역할은 1980년대에 Robert Charlson, James Lovelock, Meinrat Andreae, Stephen Warren 등에 의해 제시되었다. 이들의 이름을 딴 CLAW 가설에 따르면, 해수 온도의 증가는 녹색 식물성 플랑크톤의 성장을 촉진시켜, 이 플랑크톤이 죽을 때 DMS의 전구체가 되는 물질들을 더 많이 배출하게 된다. 대기 중 DMS 수치의 증가는 구름 형성의 원인이 되고, 구름은 햇빛을 반사시켜 지구를 냉각시키는 데에 도움이 된다. 이것은 지구의 온도를 조절하는 데에 네거티브 피드백 루프(negative feedback loop)로 작용한다.

연구진은 바닷새의 위 내용물에 대한 50년간의 기록을 살펴보았으며, 이것을 사냥에 DMS를 사용하는 종에 대한 실험 결과와 결합하였다. 연구진은 DMS에 반응하는 종들은 압도적으로 식물성 플랑크톤을 섭취하는 크릴새우를 먹이로 삼고 있음을 발견하였다. 지상에서는 곤충의 공격에 대응하여 이 곤충들을 잡아먹도록 포식자를 유인하는 화학물질을 만들어내는 식물들의 다양한 예가 존재한다. 연구진은 동일한 현상이 대양에서도 일어난다고 주장하였다. 식물성 플랑크톤이 크릴새우의 공격을 받으면 죽으면서 크릴새우를 잡아먹는 포식자들을 유인하기 위해 DMS를 배출한다.

바닷새들은 또 다른 기여를 한다. 남극해는 육지면적이 부족하여 일반적으로 강을 통해 육지에서 씻겨져 나가는 철분이 상대적으로 부족하다. 크릴새우에는 철이 풍부하지만 바닷새들은 철분의 일부만 흡수할 수 있기 때문에 나머지는 다시 바다로 배설되어 플랑크톤의 성장을 촉진시킨다.

본 연구는 포식자인 바닷새와 식물성 플랑크톤, 즉 먹이사슬의 최상위와 최하위를 연결지어 DMS가 해양 생태계에서 중요한 역할을 하며, 이것이 탄소를 흡수하고 구름을 생성하는 물리적인 역할을 하여 기후에 영향을 미친다는 점을 제시하였다.

연구진은 바닷새가 사냥을 위해 후각을 어떻게 이용하는가에 대한 연구는 바닷새 그 자체가 기후 조절에 기여한다는 점을 통해 어떠한 매커니즘을 보여주었다고 설명하였다. 연구진은 이것이 예상한 결과는 아니었지만 본 연구 결과가 전세계적으로 큰 중요성을 가지고 있을 것이라고 생각한다.

동시에 이러한 바닷새의 거의 반 이상이 멸종 위기에 있거나 멸종 위험이 아주 높아 그 개체수가 감소하고 있다. 해양 최상위 포식자와 최하위 플랑크톤 사이에서 새롭게 발견된 연결점은 바닷새 개체수의 감소가 해양 생산성에 심각한 영향을 미칠 수 있다는 것을 의미한다.

본 연구는 미 국가과학재단의 지원을 받아 수행되었다.

키워드 : 해양 생태계, 바닷새, 식물성 플랑크톤, 기후 변화, DMS

출처: KISTI 미리안 글로벌동향브리핑

원문: http://www.sciencedaily.com/releases/2014/03/140320125545.htm

제공:kisti, 다른기사보기기사등록일시 : 2014.05.12 13:28

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