근대에 들어서면서 인간은 화석 연료를 비롯한 자원의 무분별한 사용으로 지구 생태계에 많은 영향을 미쳤다. 그 중 대표적인 현상이 ‘지구 온난화’이다. 이미 지구는 인간들로 인해서 과거에 비해 많은 변화를 겪었다. 그 중에서도 잘 알려지지 않은, 그러나 큰 피해를 입은 부분이 바로 해양 생태계다. 해양 생태계는 직접적으로 눈에 보이지 않아서 그 심각성을 인지하지 못할 수도 있지만 절대 그렇지만은 않다. 그 중에서도 인간의 삶에 밀접한 영향을 끼치고 있는 산호초들이 처해있는 위험에 대해서 BBC가 지난 2016년 3월 22일에 보도했다.
1980년 후반에 카리브해의 산호초들을 조사하다가, 루스 게이츠(Ruth Gates)는 많은 산호초들이 스트레스를 받고 있으며 그들의 아름다운 색깔이 무너져가고 있다는 것을 알게 되었다. 심지어 일부는 창백한 하얀색으로 변하기도 하였다.
이 현상의 원인은 급격한 해양 수온의 상승이었다. 몇몇 산호초들은 그들의 세포 속에 살면서 색깔을 내고, 영양분을 제공하는 조류들을 쫓아냄으로써 대응하였다. 이 과정은 '산호 표백'이라고도 알려져 있다.
그러나 이상한 점은, 이 '산호 표백' 자체가 아니라 죽음의 흰색 산호초들의 옆에는 여전히 활기차고 화려한 산호초들이 자라고 있다는 것이었다. 이는 그녀의 호기심을 일으켰다. 단지 몇 cm만 떨어져 있을 뿐인데 어떻게 두 산호초들의 수온 상승에 대한 대응이 이렇게 다를 수 있을까?
이러한 극적인 차이로 인해 게이츠와 호주 해양 과학 연구소에서 일하는 그녀의 오랜 동료 마들렌 반 오펜(Madeleine van Oppen)은 대담하지만 논란의 여지가 있는 '산호초 보호 계획'을 세우게 되었다. 그들의 아이디어는 인공적으로 산호초들의 진화 속도를 높임으로써 기후변화로부터 산호초들을 지키는 것이었다.
(8).PNG "사진/바람아시아")
사진/바람아시아
만약 그들이 성공적이라면, 단지 산호초들만 이익을 보는 것이 아니라 산호초들에게 물리적, 생태적으로 도움을 받는 모든 해양 생태계가 이익을 볼 수 있을 것이다. 산호초들의 건강은 셀 수 없는 수많은 다른 종들의 삶에 필수적이기 때문이다. 이 점이 생태학자들이 산호초들을 '핵심종'이라고 부르는 이유다.
이 '수많은 다른 종들'에는 인간도 포함된다. 어장의 4분의 1이 물고기들이 잘 지내고 번식하며 먹이를 구하는 장소인 산호 암초와 긴밀히 연관되어 있다. 예를 들어, 태평양 제도에서 사는 사람은 약 70%의 동물성 단백질을 산호초로부터 얻는다. 또한 산호초들은 해안가에 사는 마을을 지진 해일이나 해수면 상승으로부터 보호해준다.
간단하게 말하자면 우리는 산호초이 필요하다. 그리고 이것은 우리가 게이츠와 오펜의 계획의 성공을 필요로 한다는 것을 의미하기도 한다.
전 세계의 산호초들은 죽어가고 있다. 1950년대부터 약 19%의 산호초들이 사라진 것으로 추정되며 오늘날에는 산호초에 의존하여 살아가는 종들의 약 3분의 1이 멸종 위기에 처해 있다.
이 현상의 원인 중 하나는 'dynamite fishing (물고기를 잡기 위해서 해수면에 폭탄 같은 걸 던져서 충격으로 물고기 건져 올리는 것)' 그리고 저인망 어업으로 볼 수 있다. 이들은 하나의 생태계를 사막처럼 만들어버릴 만큼 파괴적이다. 하지만 가장 큰 영향을 미친 것은 빠른 속도로 변하고 있는 세계라고 할 수 있다.
화석 연료의 연소는 공기에 대기의 온도를 높이는 이산화탄소를 주입시켰다. 몇몇 수치에 따르면 바다는 단순히 발생한 열의 90%를 흡수하지 않고, 거기다가 26%의 이산화탄소를 추가적으로 흡수하여 결과적으로 약한 산성을 띤다. 이는 해양 생태계에 큰 위협이며, 많은 산호초들이 이에 대해 대응하고 있지만 그 힘이 그렇게 강하지는 않다.
그러나 몇몇 산호초들은 다른 산호초들에 비해 강하다. 산호초들이 해저에 정착해서 살고 있어서 고독해 보일 수 있지만, 산호초들은 고독한 동물이 아니다 - 오히려 그 반대라고도 할 수 있다.
산호초들의 세포 조직 안팎에는 매우 작은 생명체들이 많이 살고 있다. 또한 세포 조직 내에는 조류(藻類)가 살고 있는데, 산호초들은 이들에게 안전하고 영양소 풍부한 서식지를 제공해 주고, 그 대가로 조류에게 영양분을 제공받는다.
하와이의 해양생물학 총책임자인 게이츠는 “산호초들은 놀라울 정도로 복합적인 생명체들이다“라고 말했다.
물론 모든 산호초들이 해양생물들과 이러한 관계를 맺고 있는 것은 아니다. 산호초들에 따라 거의 무한에 가까울 정도로 다양한 산호초와 조류의 조합이 존재하며, 이 조합들도 각각의 산호초들에게 다른 영향을 미친다.
가장 효과적인 조합을 찾으며, 게이츠와 오펜은 병든 산호초들을 살리기 위해 병든 산호초와 건강한 산호초들 간의 파종이 도움이 될지에 대해서 의문을 가졌다. "우리는 이미 생태계에 너무 큰 파장을 일으켰고, 이제 우리는 정말로 진취적인 방법으로 생태계를 도와야 한다."고 게이츠는 말했다.
"그것은 정말 좋은 아이디어다."라고 Smithsonian Institution의 메리 하게도른(
Mary Hagedorn)이 말했다. "저는 이 방법이 10년 전에 시작되었더라면 하고 생각해요. 그 당시에는 모래가 손가락 사이를 흘러내리는 것 같다고 생각했어요.“라고 덧붙였다.
산호초들이 백색으로 변하는 현상은 최근 들어 심해진 것이 아니라, 기존에도 존재했던 현상이다. 얕은 바다 주변의 거주민들, 즉 산호초들은 몇 백만 년 동안 수온 상승으로 인한 영향을 직면해왔으며, 마치 재채기를 하듯이 몸속에 사는 조류들을 뱉어냈다. 문제는 백색으로 변하는 현상 자체가 아니라, 이 현상이 전례 없는 속도로 일어나고 있다는 것이다.
1980년 전까지만 해도 산호초들이 백색으로 변하는 현상은 흔하지 않았다. 매 10년을 주기로 산호초들은 스트레스를 받고, 창백하게 변하고, 그리고 빠르게 다시 회복했다. 1980년부터 1998년까지는 약 370개의 지역에서 산호초들이 백색으로 변하는 현상이 일어났다.
1998년을 시작으로 전 세계의 산호초들이 백색으로 변하는 현상이 일어났다. 그것은 약 15%의 산호초들을 죽음에 이르게 했으며, 1998년부터 2010년까지는 무려 3700여 건의 백화 현상이 일어났다.
하게도른은 "이 현상은 거의 열 배의 속도로 일어나고 있다. 그리고 인간들은 이산화탄소 배출 속도를 줄이지 않고 있다. 만약 변화가 일어나지 않는다면 이 수치는 그대로 상승할 것이다."라고 말했다.
지난해 남태평양의 엘니뇨 현상은 추정된 수치로만 해도 97%의 산호초들에 악영향을 끼쳤고, 만약 조류들이 산호초들에게 다시 돌아오지 않는다면 산호초들은 굶주려서 결국 죽을 것이다.
하지만 그들이 완전히 돌아올 수 없는 것은 아니다. 게이츠는 "산호초들에게는 인간이 알지 못한 능력이 있다."라고 말했다. 시간이 지나면 산호초들은 서서히 이 환경에 적응해 나갈 것이다.
스탠퍼드 대학의 스티프 팔럼비(Steve Palumbi)는 "모든 산호초들은 그들이 스스로 신체 능력을 강화할 수 있는 능력을 가지고 있다"고 말했다. 그가 일하는 사모아 제도의 해변가는 하루에도 수온이 6도씩 변화하는 지역이다. 이곳에 사는 산호초들은 수온이 안정적인 지역에 사는 산호초들보다 온도 변화에 더 강하다.
비록 산호초들이 같은 유전자로부터 분포했지만 생명체들은 변화하는 조건에 맞추어서 각각의 세포들을 조절하는 능력을 가진다. 예를 들어 사모아 제도에 분포하는 산호초들의 경우에는 16,728개 유전자들 중에서 74개의 유전자가 온도 변화에 따라서 그 활동을 달리했다.
또한 일부는 "heat-shock" 단백질이라는 것을 분비한다. 이 단백질은 온도 변화로 인해 뒤틀린 다른 단백질들에 붙어서 화학 작용을 안정시키고, 다시 원상태로 복구될 수 있도록 한다. 팔럼비는 “그들은 마치 단백질 척추 조종사 같다."라고 말했다.
게이츠와 오펜은 그들의 실험실에서 하와이의 코코넛 섬이나 그레이트배리어리프로부터 채취한 산호초들을 가지고 기후 변화에 노출시키는 실험을 하고 있다. 그들의 목적은 후생적 특성을 가지고 있는 산호초들을 찾는 것이다.
게이츠는 "우리는 그 산호초들을 '환경 쳇바퀴'에 노출시킨다.”며 “당신을 죽이지 않는 것은 당신을 더 강하게 만드는 것과 같은 이치다.”고 말했다.
물론 단순히 회복력이 강한 산호초들을 찾는 것은 충분하지 않다. 만약 온도가 다시 내려간다면 후생적인 변화는 무용지물이 되기 때문이다. 팔럼비는 "이 문제는 쉽게 찾아오고 쉽게 사라지는 문제다"라고 말했다.
이 사실은 물론 후손들에게 적용되지 않을 수도 있다. 만약 이것이 식물이나 무척추동물의 사례였다면 후생적 변화들은 유전될 수 있었을 것이다.
팔럼비는 “하지만 산호초들의 경우에는 후생적 특성이 유전된 적이 한 번도 없다“라고 말했다. 이 점이 게이츠와 오펜이 그들의 실험을 통해서 구현하고 싶은 것이다. 지구 반대편에서 이 두 명의 연구원들은 임신한 산호초들을 지속적으로 환경 변화에 노출시킴으로써 후생적 변화의 유전에 대해서 연구하고 있다.
만약 산호초들에게도 후생적 형질이 유전되는 특성이 생긴다면 '슈퍼 산호초'를 대대로 형성할 수 있어서 현재 직면한 문제들의 해결에 힘을 실어줄 수 있을 것이다. 게이츠와 오펜은 산호초들이 기후 변화나 서식지 환경의 변화에 직면하여도 이러한 변화에 적응한 후, 다음 세대에게도 이러한 형질이 유전될 수 있는 상황을 기대한다.
이 단계에서 게이츠는 "이 상황은 우리가 산호초들의 회복 능력을 키울 수 있는가에 관한 것이다.”라고 말했다.
물론 지금 말한 상황이 이상적이기는 하지만, 만약 이것이 불가능한 것이라도 산호초들을 도울 또 다른 방법은 존재한다.
산호초들은 그들과 함께 살아가는 조류 선택에 있어서 굉장히 까다롭다. 게이츠는"그들이 어떤 조류와 공생하느냐는 굉장히 중요하다" 고 말했다.
어떤 조류는 다른 조류에 비해서 더 많은 양분을 제공하고, 어떤 조류는 어린 산호초들의 성장 속도를 촉진시킨다. 또한 일부는 다른 조류에 비해 강해서, 산호초들이 환경 기후 변화로 인해 스트레스를 받아도 계속 그 안에 존재할 수 있다.
이러한 조류들의 특성은 새로운 기회를 제공한다. 게이츠는 "만약 우리가 기후 변화에 특별히 강한 조합을 선택할 수 있다면 어떨까."라는 의문을 제기했다. 예를 들어 ‘Clade D’라고 불리는 조합은 가장 큰 문제인 기후 변화에 강한 조류들의 조합이다.
문제는, 산호초들은 그들이 이 조합을 통해서 더 안정적이고 긴 삶을 살 수 있다고 해도 당장 얻을 수 있는 더 많은 양분의 양을 선호하기 때문에 ‘Clade D’ 조합을 선호하지 않는다는 것이다. 대신 그들은 가장 많은 양분을 제공하는 ‘Clade C’ 조합을 선호한다.
따라서 오펜은 실험을 통해 산호초들에게 최고의 양분을 제공하는 동시에 환경 변화에도 내성을 길러주는 조합을 찾으려고 한다. 전제조건은 간단하다. 가장 많은 양분을 제공하는 ‘Clade C’ 조합을 지속적으로 변화하는 온도에 노출시켜서 살아남는 조류들만 재배합하는 것이다.
이러한 과정을 반복함으로써 더 높은 스트레스에 관한 저항성을 제공하는 조류들만이 안정적으로 남게 된다.
이것은 '인공적인 선택(Artificial Selection), 즉 인간이 몇천 년 동안 사용해온 방식의 한 예이다. 이 방식은 매력 없는 풀잎들을 세계에서 가장 비옥한 곡식으로 만들거나 잔인하고 사나운 늑대를 귀여운 래브라도 레트리버나 테리어 종으로 만들만큼 효율적이다.
이 방식이 과연 ‘Clade C’ 조류 조합을 스트레스에 강하도록 개선할 수 있을까에 대한 초기 연구 결과는 희망적이다.
오펜에 따르면 초기 결과는 이 '인공적인 선택' 과정이 아주 좋은 접근 방식이라고 알려 준다. 이 결과가 유전적으로 전해질지, 아니면 단순히 후생적인 것일지는 아직 모르지만 이것이 안정적인 것은 분명하기 때문이다.
산호초들은 그들과 공생하는 조류들과 더불어 박테리아로 풍부한 점액성의 끈적끈적한 것들에 덮여있다. 게이츠는 "산호초들은 인간의 창자와 비슷해요. 그리고 이 미생물들은 산호초들을 죽이거나 혹은 이들을 위해 일할 수도 있다."라고 말했다.
따라서 각각 다른 박테리아의 공동체를 가진 산호초들을 서로 접목시킴으로써 게이츠와 오펜은 증가한 수온과 산성도에 가장 적합한 조합을 찾으려 한다.
게이츠는 "이전에는 그 누구도 생물군계가 어떻게 산호초의 초기 성장 과정에 영향을 미치는지 관심을 가지지 않았다. 하지만 우리는 생물군계에 초점을 맞출 것이다"라고 말했다.
생물군계의 중요성은 다른 동물들 사이에서도 점점 명백해지고 있다. “인간을 포함한 거의 대부분의 생명체에 있어서 생물군계가 절대적인 존재라는 것을 인지하게 됐다.”
물론 일부 박테리아들은 문제를 일으키지만, 우리의 창자 속에 사는 대부분의 박테리아들은 가늠할 수 없을 정도로 우리의 건강에 큰 도움을 주고 있다. 그들은 우리가 소화할 수 없는 음식들을 소화하며, 우리의 몸무게에 영향을 미치고, 면역력과 우리의 감정 그리고 행동에도 영향을 끼친다.
그렇다면 우리는 어떻게 약 4000종의 산호초들 각각의 생물적 특성을 고려하여 각각에게 적합한 미생물들을 찾을 수 있을까?
물론 말이 안 될 정도로 다양한 종류의 산호초가 존재하지만, 산호초들은 각각의 살아가는 특성에 따라 5~6개의 종류로 구분될 수 있다.
몇몇은 정말 빠른 속도로 성장한다. 반면에 다른 종류들은 하나의 암초에 자리 잡는데 수십 년이 걸리기도 한다. 어떤 종류들은 위를 향해 있는 섬세하고 우아한 가지를 가지는 반면, 다른 종류들은 뇌의 주름처럼 가지를 형성하기도 한다.
큰 그물망을 형성하면서 게이츠와 오펜은 생태형들의 견본을 각각 만들고, 각각의 생태형을 대표하는 산호초들을 선정하여 실험을 시행하려 한다. 게이츠는 "만약 우리가 어떻게 이 생태형들이 반응하는지 이해할 수 있으면, 더 나아가서 우리가 다른 장소에 있는 산호초들에게도 이런 방법을 사용할 수 있도록 도와줄 수 있다.”고 말했다. "아마도 같은 생태형에 속하는 많은 산호초들은 유사한 반응을 보일 것이기 때문이에요.”라고 덧붙였다.
예를 들어, 한 생태형은 특정한 조류에 가장 잘 반응할 것이고, 다른 조류형은 특정 박테리아를 더함으로써 이득을 볼 것이다.
이 방법이 물론 완벽하고 견고한 방법은 아니다. 왜냐하면 각각의 산호초들은 그들만의 미묘하게 다른 특색을 가지고 있을 것이기 때문이다. 하지만 이 방식이 우리가 할 수 있는 가장 빠르고 최선의 방법임은 분명하다.
인간이 야생동물의 진화에 도움을 주는 것은 그동안 논란이 되어 왔다. 이 방법은 유전자 변형처럼 엄청난 오점을 가지고 있지는 않지만, 각각의 산호초들이 사람의 발자국을 가진 채 살아간다는 점에서 문제가 되기 때문이다.
하게도른은 "이것은 많은 사람들에게 거의 저주와도 같다. 그들은 해양을 완전한 야생으로 생각하기 때문이다. 하지만 이것이 우리의 공원과 어업이 돌아가는 방식이다.“고 말했다. 또한 산호초들의 진화에 우리가 도움을 주는 것은 막상 생각해 보면 부자연스러운 것이 아니다.
게이츠는 "우리는 자연이 하는 방식대로 하는 것이다. 우리는 그냥 이 방식을 가속시켜서 산호초들이 자연 변화에 적응할 수 있도록 도와주는 것뿐이다. 그리고 우리는 이미 이 행성 자체의 온도 변화를 가속시켰기 때문에 우리가 산호초들을 도와주는 것은 옳은 일이다."라고 말했다.
일부 비평가들은 이러한 방식으로 인해 산호초의 다양성이 줄어들 것이라고 반박한다. 이러한 방법은 가장 강한 산호초들만 살아남게 해서 결론적으로는 다른 산호초들의 진화를 억제할 수 있다는 것이다.
게이츠는 "이 주장에 동의한다. 하지만 우리가 아무것도 하지 않을 경우의 상황도 고려해야 해한다."며 “비록 다양성은 줄어들지 몰라도 아예 모든 산호초들이 사라지는 것보다는 나을 것이다”고 말했다.
산호초들이 완전히 사라진 암흑 같은 세상은 정말 끔찍하다. 해양 생태계와 어업은 붕괴될 것이고, 허리케인이나 지진 해일 같은 것에 대한 자연적인 방어가 없기 때문에 그 피해는 더 커질 것이다. 땅은 침식할 것이고, 몇몇 섬들은 주변의 바다에 잠길 것이다. 산호초가 없는 세상은 정말 재앙 그 자체이다.
단순히 상처 입은 산호초들을 도와주는 것으로 어업과 인간의 정착으로 인한 압력을 줄일 수는 있다. 이미 과거에 Marine Protected Areas에서도 이 방법을 사용했었다. 하지만 이는 모든 산호초들을 해양의 변화로부터 지킬 수는 없다.
게이츠와 오펜은 산호초들에게 기회를 준 것일지도 모른다. 그들은 산호초들을 살리는 방안에 대한 아이디어로 2013년에 Paul G. Allen Ocean Challenge에서 1위를 차지하며 이미 과학계의 주목을 받은 바 있다.
게이츠는 "만약 우리가 도울 수 있다면 우리는 도와야 한다. 산호초 수의 감소 정도가 안정되는 동시에 화석 연료의 사용이 줄어드는 미래를 기대하고 있다”고 말했다.
**이 기사는 <지속가능 청년협동조합 바람>의 대학생 기자단 <지속가능사회를 위한 젊은 기업가들(YeSS)>에서 산출하였습니다. 뉴스토마토 <Young & Trend>섹션과 YeSS의 웹진 <지속가능 바람>(www.baram.asia)에 함께 게재됩니다.