산호 백화와 바다 사막화
본문오스트레일리아의 그레이트배리어리프는 우주에서도 보이는 거대한 산호초이다. 그런데 2016년과 2017년 여름, 그 절반 가까이가 하얗게 변했고 많은 산호가 죽었다. 바닷물의 온도가 평소의 가장 따뜻한 때보다 고작 1~2 °C 높았을 뿐이다. 산호는 왜 그렇게 작은 온도 변화에 하얗게 될까? 그리고 우리 바다의 바위가 하얗게 변하는 갯녹음은 무엇이며, 사라진 바다숲은 되살릴 수 있을까?
3.1.1산호와 공생 조류
산호는 작은 동물(폴립)의 무리로, 몸속에 공생 조류를 품고 산다. 공생 조류는 광합성으로 만든 양분의 대부분을 산호에게 주고, 산호는 조류에게 사는 곳과 영양염을 준다. 산호의 화려한 색도 이 조류의 색소에서 나온다. 그런데 수온이 오래 높으면 조류의 광합성 장치가 망가져 해로운 활성 산소를 만들고, 산호는 조류를 몸 밖으로 내보낸다. 그러면 하얀 석회질 골격이 비쳐 보이는데, 이를 산호 백화라 한다.
산호가 받는 열 스트레스는 수온이 얼마나 높은지와 얼마나 오래 이어졌는지에 함께 달려 있다. 평소 가장 따뜻한 달의 평균 수온보다 1 °C 이상 높은 날의 초과 온도를 12주 동안 쌓은 값을 누적 고수온(°C·주)이라 한다. 4 이상이면 백화, 8 이상이면 대량 폐사가 일어나기 쉽다.
그림 1에서 두 값을 바꾸어 보자. 1.5 °C 높은 날이 4주 이어지면 6 °C·주로 백화가 일어난다. 1 °C 미만의 초과는 세지 않지만, 2 °C 높은 날이 4주 이어지면 8 °C·주로 대량 폐사의 위험이 있다. 백화한 산호는 몇 주 안에 조류를 되찾으면 살아나지만, 고수온이 오래가면 굶어 죽는다.1
3.1.2갯녹음과 바다숲
우리나라 동해와 제주 바다에서는 다시마, 감태 같은 해조류 숲이 사라지고 바위가 하얀 석회 조류로 뒤덮이는 갯녹음이 넓어지고 있다. 수온 상승으로 해조류가 약해지고, 해조류를 먹는 성게가 늘어나며, 오염이 겹친 결과이다. 바다숲은 물고기가 알을 낳고 자라는 곳이자 이산화 탄소를 흡수하는 곳이라, 바다숲이 사라지면 '바다 사막화'가 된다. 해조류를 심고 성게를 줄이는 바다숲 복원 사업이 진행되고 있다.
3.1.3예제 풀이
어느 산호초의 평소 최고 수온은 29.0 °C이다. 어느 여름 12주 동안의 주 평균 수온이 29.5 °C(3주), 30.2 °C(4주), 30.8 °C(3주), 29.8 °C(2주)였다. 누적 고수온을 구하고 백화 단계를 판단하여라.
평소보다 1 °C 이상 높은 주만 센다. 29.5 °C(0.5 °C 높음)와 29.8 °C(0.8 °C 높음)는 세지 않는다. 30.2 °C는 1.2 °C 높은 날이 4주이므로 \(1.2 \times 4 = 4.8\), 30.8 °C는 1.8 °C 높은 날이 3주이므로 \(1.8 \times 3 = 5.4\)이다.
누적 고수온은 \(4.8 + 5.4 = 10.2\) °C·주로 8을 넘는다. 심한 백화와 대량 폐사가 일어나기 쉬운 수준이다. 평균 수온은 평소보다 1 °C 남짓 높았을 뿐이지만, 몇 주 이어진 열이 쌓여 산호에게 치명적인 스트레스가 되었다. 그래서 위성으로 바다 표면 온도를 날마다 재어 누적 고수온을 계산하고, 백화 경보를 미리 낸다.
아래 탐구 카드에서 바닷물이 몇 주 따뜻할 때 산호가 하얗게 되는 까닭과, 사라진 바다숲을 되살리는 방법을 살펴보자.
- 산호초는 바다 넓이의 0.1%도 안 되지만 바다 생물 종의 약 4분의 1이 산호초에 기대어 산다. 지구 기온이 2 °C 오르면 지금 산호초의 99% 이상이 사라질 수 있다고 IPCC는 경고했다.
산호는 공생 조류에게서 양분을 얻는데, 수온이 평소보다 1 °C 넘게 높은 날이 몇 주 이어지면 조류를 내보내 하얗게 백화한다. 그 열 스트레스는 초과 온도와 기간을 함께 쌓은 누적 고수온으로 판단한다. 그래서 처음 질문의 산호는 1~2 °C 높은 날이 몇 주 이어져 누적 고수온이 4~8 °C·주를 넘으면 공생 조류를 잃고 하얗게 된다.