나뭇잎 교과서

산호 백화와 바다 사막화

열대 바다의 산호초가 하얗게 변하고, 우리나라 동해와 제주 바닷속 바위에서는 미역과 감태 숲이 사라지고 있습니다. 둘 다 바다가 따뜻해지면서 생긴 일입니다. 바닷물 온도가 얼마나, 얼마나 오래 올라야 생태계가 무너지는지, 그리고 사라진 바다숲을 되살릴 방법은 무엇인지 알아봅니다.

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산호 백화와 바다 사막화

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오스트레일리아의 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?

그림 1. 평소 가장 따뜻한 달의 수온보다 1 °C 이상 높은 날의 초과 온도를 주 단위로 쌓은 누적 고수온(°C·주). 4 이상이면 백화(주황 띠), 8 이상이면 심한 백화와 대량 폐사(빨강 띠)가 일어나기 쉽다.
먼저 알아야 할 것해수 온도의 분포(지구과학), 광합성과 공생(생명과학), 먹이 그물, 곤충 매개 감염병(곤충 매개 감염병).

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.

정리 3.1.1 누적 고수온 (DHW)

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.

현상일어나는 곳주된 원인 산호 백화열대 산호초고수온으로 공생 조류 방출 갯녹음온대 연안 바위해조류 감소, 성게 증가, 석회 조류
그림 2. 바다의 두 가지 '하얗게 변하는' 현상은 원인은 조금 다르지만 모두 수온 상승과 관련 있다.

3.1.3예제 풀이

예제 3.1.2

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.

  1. 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.
마무리

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.

탐구 1

바닷물이 1 °C 더 따뜻한 날이 몇 주 이어지면 산호는 왜 하얗게 될까?

실제 자료 · 산호 백화 · 수온 누적 지표(DHW)와 경보 단계
그날 HotSpot
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12주 중 1 °C 넘은 날
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그날 DHW (직접 더함)
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경보 단계
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HotSpot은 그날 수온에서 그 지역의 가장 따뜻한 달 평균 수온(MMM, 1985–2012 기준)을 뺀 값이다. DHW(°C-주)는 최근 12주(84일) 동안 HotSpot이 1 °C 이상인 날의 HotSpot을 모두 더해 7로 나눈 값이다. 자료는 NOAA Coral Reef Watch 5 km 지역 가상 관측소 v3.1(퍼블릭 도메인, 2026-10-07 받음)이다. 지역 안에서 HotSpot이 90번째 백분위인 값을 쓰며, 0.05 °C 단위로 반올림해 담았기 때문에 직접 더한 DHW가 공식값과 0.1 정도 다를 수 있다. 위 막대는 공식 DHW의 여름철 최댓값이고, 2026년 북반구는 10월 5일까지의 값이다. 남반구의 여름은 전년 11월~그해 5월, 북반구는 6~12월을 보여 준다.

  1. 질문2016년과 2017년, 그레이트배리어리프에서는 두 해 연속 대규모 백화가 일어났다. 그해 수온이 평년보다 고작 1~2 °C 높았을 뿐인데, 왜 넓은 산호초가 하얗게 변하고 많은 산호가 죽었을까?
  2. 복원산호는 동물이지만 몸속 세포에 단세포 조류인 공생 조류(황록공생조류)를 품고 산다. 조류는 광합성으로 만든 양분을 산호에게 주고, 산호의 색도 대부분 이 조류의 색소에서 나온다. 산호초는 바다 면적의 1 %도 안 되지만 해양 생물 종의 약 4분의 1이 기대어 사는 곳이다.
  3. 설명수온이 그 지역 산호가 견디던 여름 최고 수온보다 1 °C 이상 높은 상태가 이어지면, 공생 조류의 광합성 장치가 손상되어 해로운 활성 산소가 생긴다. 그러면 산호는 조류를 몸 밖으로 내보내고, 투명한 조직 아래 흰 골격이 드러나는데 이것이 백화이다. 백화된 산호는 곧바로 죽지는 않지만 양분을 거의 얻지 못해 굶게 되고, 스트레스가 길면 죽는다. 그래서 NOAA는 ‘얼마나 뜨거웠나’와 ‘얼마나 오래였나’를 함께 담은 DHW(Degree Heating Weeks)로 위험을 알린다. 1 °C 높은 날이 4주 이어지면 4 °C-주, 2 °C 높은 날이 4주면 8 °C-주이다.
  4. 연결경보 단계는 DHW로 정한다. 4 °C-주 이상이면 상당한 백화(1단계), 8 이상이면 심한 백화와 상당한 폐사(2단계)가 예상된다. 2023년 말 NOAA는 기록적인 해양 열파에 맞춰 12, 16, 20 °C-주의 3~5단계를 더했는데, 20 이상이면 산호초 대부분이 죽을 수 있는 수준이다. 산호가 회복하려면 보통 10년 안팎이 걸리지만, 강한 백화 사이의 간격은 점점 짧아지고 있다.
  5. 적용그레이트배리어리프 북부의 2016년을 고르고 날짜를 옮기며 DHW가 언제 4와 8을 넘는지 찾아보자. 회색 띠(최근 12주)에 들어온 붉은 막대만 더해지는 것도 확인해 보자. 다음으로 위 막대에서 8 이상인 해를 세어 1986–2005년과 2006–2026년을 비교해 보자. 마지막으로 류큐 제도 남부의 2024년과 플로리다 키스의 2023년을 보고, 최고 단계가 무엇이었는지 말해 보자.
  6. 판단DHW는 위성으로 잰 바다 표면 온도만으로 위험을 예보하는 지표이다. 실제 백화 정도는 산호의 종류, 수심, 흐림, 탁도, 그 산호가 겪어 온 열 경험에 따라 다르므로 현장 조사로 확인해야 한다. 같은 DHW라도 어떤 군락은 버티고 어떤 군락은 죽는다. 또 백화가 곧 죽음은 아니어서, 수온이 빨리 내려가면 조류가 다시 들어와 회복할 수 있다. 문제는 열 스트레스가 점점 강해지고 잦아져 회복할 시간이 줄어드는 것이다.

확인조건이 달라지면

A 해역은 HotSpot 3 °C인 날이 2주 이어진 뒤 평년 수온으로 돌아왔고, B 해역은 HotSpot 1.5 °C인 날이 8주 이어졌다. 두 해역의 DHW와 백화 위험을 옳게 비교한 것은?

읽기 2

바닷속 바위가 하얗게 변하는 갯녹음, 사라진 바다숲은 되살릴 수 있을까?

읽기 · 바다 사막화(갯녹음) · 바다숲 조성과 산호초 복원 기술

물속을 들여다보면 미역, 다시마, 감태, 모자반이 숲처럼 흔들리던 바위가 분홍빛 도는 흰 껍질로 덮여 있고, 그 위에 성게만 가득한 곳이 있다. 어부와 해녀는 이런 바다를 ‘갯녹음이 왔다’고 말한다. 바다숲은 왜 사라지고, 어떻게 되살릴 수 있을까?

1갯녹음은 무엇인가

갯녹음은 얕은 바다의 바위 지대에서 큰 해조류가 사라지고, 그 자리를 석회질 껍데기를 만드는 무절 석회 조류(홍조류의 한 무리)가 덮어 바위가 하얗거나 분홍빛으로 보이는 현상이다. 육지에서 숲이 사라지고 모래만 남는 것에 빗대어 바다 사막화라고도 부른다. 우리나라에서는 동해안과 제주도 연안에서 특히 넓게 나타나고, 남해안 일부에서도 보고된다.

해조류 숲(바다숲)은 바다의 산림이다. 광합성으로 산소와 유기물을 만들고, 어린 물고기와 전복, 소라의 집이자 먹이가 되며, 물고기가 알을 붙이는 곳이다. 바다숲이 사라지면 그곳에 기대던 수산 자원도 함께 줄어든다.

2왜 일어나고, 왜 잘 회복되지 않을까

수온 상승겨울에도 따뜻한 바다 연안 오염·매립탁한 물, 영양 염류 변화 해조류 성장·번식 약화찬물을 좋아하는 종이 먼저 성게·소라 등 많아짐어린 해조류까지 먹어 치움 석회 조류가 바위를 덮음새 해조류가 붙기 어려움 먹이가 부족해도 성게는 굶주린 채 오래 버팀 → 숲이 돌아오지 못함 (점선)
갯녹음의 원인과 되먹임(모식). 한 가지 원인으로 정해지지 않고 여러 요인이 겹치며, 한번 갯녹음 상태가 되면 스스로 유지되려는 경향이 있다.

원인은 한 가지가 아니다. 첫째, 바다가 따뜻해지면 감태나 다시마처럼 찬물을 좋아하는 해조류가 잘 자라지 못하고, 해조류를 먹는 동물은 겨울에도 활발하게 먹는다. 둘째, 성게 같은 조식 동물이 많아지면 어린 해조류가 자랄 틈 없이 먹힌다. 셋째, 연안 개발과 오염으로 물이 탁해져 햇빛이 덜 들어온다. 이렇게 숲이 줄어든 바위를 석회 조류가 덮으면, 새 해조류 포자가 붙어 자리 잡기가 어려워진다. 성게는 먹이가 모자라도 굶주린 채 오래 버티므로 숲이 돌아오지 못하는 상태가 이어진다. 이렇게 한번 바뀐 상태가 스스로 유지되는 것이 갯녹음을 되돌리기 어려운 까닭이다.

3산호 백화와 갯녹음, 같은 점과 다른 점

산호 백화갯녹음 (바다 사막화)
어디서열대·아열대의 얕은 산호초온대의 얕은 바위 해안 (우리나라 동해·제주 연안 등)
무엇이 사라지나산호 몸속의 공생 조류 → 산호가 굶어 죽음큰 해조류 숲
하얗게 보이는 까닭투명한 조직 아래 산호의 흰 석회 골격바위를 덮은 석회 조류의 껍질
기후변화와의 관계해양 열파가 직접 원인. 열 스트레스의 세기와 기간(DHW)으로 예보수온 상승이 여러 원인 가운데 하나. 조식 동물, 오염과 함께 작용
공통점생태계의 ‘기초를 짓는 생물’이 사라져, 그것에 기대 살던 많은 생물이 함께 사라짐. 회복에 오랜 시간이 걸림

바다가 흡수한 CO₂ 때문에 일어나는 해양 산성화도 함께 작용한다. 바닷물의 pH가 낮아지면 산호와 석회 조류, 조개처럼 탄산 칼슘 껍데기를 만드는 생물이 껍데기를 만드는 데 더 많은 에너지를 써야 한다.

4되살리는 과학기술

먼저 바다숲 조성은 해조류 포자나 어린 개체를 붙인 줄, 돌, 인공 어초를 바다에 넣어 숲의 씨앗을 공급하는 일이다. 바위를 덮은 석회 조류를 걷어 내 해조류가 붙을 자리를 만들기도 한다. 우리나라는 2009년 무렵부터 국가 사업으로 동해, 남해, 제주 연안에 바다숲을 만들고 있고, 5월 10일을 법정 기념일인 바다식목일로 정했다.

조식 동물도 관리한다. 지나치게 늘어난 성게를 잠수부나 해녀가 걷어 내면 해조류가 다시 자라기 시작한다. 걷어 낸 성게를 키워 상품으로 파는 방법도 연구되고 있다.

또 수온에 강한 해조류 종이나 개체, 남쪽 바다의 종을 골라 이식하기도 한다. 다만 다른 지역의 종을 옮겨 심을 때는 생태계 교란 위험을 따져야 한다.

산호초를 되살리는 데는 산호 조각을 바닷속 ‘묘목장’에서 키워 다시 붙이는 산호 정원 가꾸기, 산란기에 알과 정자를 모아 기른 유생을 상한 산호초에 뿌리는 방법, 높은 수온을 견딘 산호를 골라 번식시키는 방법이 쓰이고 있다. 위성 수온 감시로 백화를 미리 예보해 관광, 낚시 같은 다른 스트레스를 줄이는 것도 쓸모 있는 대응이다.

마지막으로 해조류 숲, 잘피밭, 갯벌, 염습지, 맹그로브는 탄소를 흡수해 저장하는 블루카본이다. 이런 바다 생태계를 지키고 되살리는 일은 생물을 살리는 동시에 탄소 흡수원을 늘리는 일이다. 다만 해조류에 고정된 탄소가 얼마나 오래 저장되는지는 아직 연구가 진행 중이다.

판단복원 기술은 ‘시간을 버는’ 수단이다. 산호 정원으로 되살릴 수 있는 면적은 수 헥타르 규모인데, 한 번의 해양 열파는 수천 킬로미터의 산호초를 덮친다. 바다숲도 원인이 그대로이면 만든 숲이 다시 사라진다. 수온을 올리는 온실 기체 배출을 줄이고, 오염과 남획 같은 지역의 스트레스를 함께 낮춰야 복원이 효과를 낸다. 또 갯녹음을 모두 기후변화 탓으로 돌리는 것도, 기후변화와 상관없다고 보는 것도 지나친 단순화이다.

확인조건이 달라지면

어느 마을이 갯녹음이 생긴 바위에 해조류 포자를 붙인 줄을 설치했지만, 1년 뒤 해조류가 거의 남지 않았다. 그 바다에는 성게가 매우 많았다. 다음 해 계획으로 가장 알맞은 것은?

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