산호 표백

Coral bleaching
표백 산호
건강한 산호

산호 표백은 산호가 온도나 빛, 영양소의 변화 등 다양한 스트레스 요인에 의해 하얗게 되는 과정이다.[1][2] 표백은 산호폴립이 조직 내부에 서식하는 조류(조우산첼레)를 배출해 산호가 하얗게 변하게 할 때 발생한다.[1] 동물원단첼래는 광합성이며, 수온이 상승함에 따라 활성산소를 생성하기 시작한다.[2] 이것은 산호에게 독성이 있어서, 산호는 동물원반첼레를 배출한다.[2] 동물원반첼래는 산호 색소를 대부분 생성하기 때문에 산호조직이 투명해져 탄산칼슘으로 만든 산호 골격이 드러난다.[2][2] 표백한 산호는 대부분 밝은 흰색으로 보이지만 산호 속 단백질로 인해 파스텔 블루, 옐로우 또는 핑크색인 산호도 있다.[2]

표백한 산호는 계속 살지만 질병과 기아에 더 취약하다.[3][4] 산호초는 산호 에너지의 최대 90%를 공급하기 때문에 산호초는 산호초에서 쫓겨나면 영양분을 빼앗긴다.[2][5] 어떤 산호는 상태가 정상으로 돌아오면 회복되고[1],[3] 어떤 산호는 스스로 먹이를 먹을 수 있다.[3] 하지만, 동물원산호가 없는 대부분의 산호는 굶주린다.[3]

보통 산호폴립은 동물원반첼레와 내생균 관계에서 산다.[6] 이 관계는 모든 해양 생물의 약 25%를 수용하는 [6]산호와 암초의 건강에 매우 중요하다.[7] 이 관계에서, 산호는 동물원안첼레에 은신처를 제공한다. 그 대가로, 동물원단첼레는 광합성을 통해 산호에게 에너지를 주는 화합물을 제공한다.[7] 이 관계는 산호가 영양소가 부족한 환경에서 최소한 2억 1천만 년 동안 생존할 수 있도록 했다.[7] 산호 표백은 이 관계의 붕괴에 의해 발생한다.[2]

산호 표백의 주요 원인은 수온 상승이다.[8] 평균보다 약 1 °C(또는 2 °F) 높은 온도는 표백의 원인이 될 수 있다.[8] 유엔환경계획(UN Environment Programme)에 따르면 2014~2016년 세계에서 가장 오래 기록된 표백사건으로 산호가 유례없는 규모로 폐사했다. 2016년에 그레이트 배리어 리프의 산호 표백은 산호초의 29-50%를 죽였다.[9][10][11] 2017년에는 암초 중앙부까지 표백 현상이 확대됐다.[12][13] 표백사건의 평균 간격은 1980년과 2016년 사이에 반으로 줄었다.[14] 세계에서 가장 표백성이 강한 산호는 페르시아/아랍 만 남부에서 발견될 수 있다. 이러한 산호 중 일부는 수온이 35℃를[15][16] 초과할 때만 표백한다.

과정

산호와 미세조류는 공생관계를 가진다. 수온이 너무 높아지면 조류가 산호 조직을 떠나 산호가 굶기 시작한다.[17]
산호 안에 사는 미세조류인 동물산텔레는 광합성 esis를 통해 색깔을 부여하고 먹이를 제공한다.

열대바다의 거대암초 생태계를 형성하는 산호들은 그들의 조직 내에 살고 산호에게 색채를 주는 동물성탄헬레라고 불리는 조류와 같은 단세포 편모세포 원생동물과의 공생관계에 의존한다. 동물원단첼래는 맑고 영양소가 부족한 열대 수역의 중요한 요소인 광합성을 통해 산호에게 영양분을 공급한다. 그 대신, 산호는 광합성에 필요한 이산화탄소와 암모늄을 동물원에 제공한다. 비정상적으로 따뜻하거나 차가운 온도, 높은 빛, 심지어 일부 미생물 질병과 같은 부정적인 환경 조건은 산호/주산토끼 공생의 붕괴로 이어질 수 있다.[18] 산호폴립은 단기간 생존을 보장하기 위해 동물원산첼레를 소비하거나 배출한다. 이것은 더 가벼우거나 완전히 흰색으로 나타나게 하며, 따라서 "기울어진"[19]이라는 용어가 된다. 가벼운 스트레스 조건 하에서 일부 산호는 흰색 대신 밝은 파란색, 분홍색, 보라색 또는 노란색으로 나타날 수 있는데, 이것은 "색깔 표백"[20]으로 알려진 현상이다. 산호초는 광합성 제품을 통해 산호 에너지 수요의 최대 90%를 공급하기 때문에 배출 후 산호가 굶어죽기 시작할 수 있다.[2]

산호는 단기적 교란에서 살아남을 수 있지만, 동물원균의 퇴출을 초래하는 조건이 지속되면 산호의 생존 가능성은 줄어든다. 표백으로부터 회복하기 위해서는 산호폴립의 조직에 재진입하여 광합성을 다시 시작해야 산호 전체와 그에 의존하는 생태계를 지탱할 수 있다.[21] 산호폴립이 표백 후 굶어 죽으면 썩는다. 단단한 산호종은 이후 녹조가 차지하게 될 탄산칼슘 골격을 뒤로 하고 산호 재생장을 효과적으로 차단하게 된다. 결국 산호 뼈대가 침식되어 암초 구조가 붕괴될 것이다.[citation needed]

트리거스

왼쪽의 건강한 산호초와 표백은 되었지만, 여전히 살아 있는 산호초는 오른쪽의 산호초.

산호 표백은 여러 가지 요인에 의해 야기될 수 있다. 국부적 촉발제가 국부적 표백으로 이어지는 반면, 최근 몇 년간의 대규모 산호 표백 사건은 지구 온난화에 의해 촉발되었다. 21세기에 예상되는 이산화탄소 농도 상승에 따라 산호초 계통에서는 산호가 점점 더 희귀해질 것으로 예상된다.[22] 물의 흐름이 낮은 따뜻하고 얕은 물에 위치한 산호초는 물의 흐름이 높은 지역에 위치한 산호초보다 더 많은 영향을 받았다.[23]

트리거 목록

2010년 필리핀 팔라완에서 촬영된 화려한 표백 행사. 색상은 산호 호스트가[24] 생산한 고농도의 햇빛을 가리는 색소에서 유래한다.
표백한 산호—부분적으로 해조류가 과도하게 자란다.

대량 표백 이벤트

일반 산호를 배경으로 표백한 아크로포라 산호

해수 온도 상승은 대량 표백 사건의 주요 원인이다.[43] 산호 표백의 60개의 주요 에피소드가 1979년과 1990년 사이에 발생했으며,[44][45] 관련된 산호 사망률은 세계 각지의 산호초에 영향을 미쳤다. 2016년에는 가장 긴 산호 표백 이벤트가 기록되었다.[46] 가장 길고 파괴적인 산호 표백 행사는 2014년부터 2017년까지 발생한 엘니뇨 때문이었다.[47] 이 기간 동안, 전 세계 산호초의 70퍼센트 이상이 손상되었다.[47]

표백사건의 결과에 영향을 미치는 요인으로는 표백작용을 감소시키는 스트레스 저항성, 동물원탄첼레 부재에 대한 내성, 죽은 산호를 대체하기 위해 얼마나 빨리 새로운 산호가 자라는지 등이 있다. 표백의 진부한 특성 때문에 그늘이나 시원한 물의 흐름과 같은 국지적인 기후 조건은 표백 발생률을 줄일 수 있다.[48] 산호와 동물원탄첼레 건강유전학도 표백에 영향을 미친다.[48]

포라이트와 같은 큰 산호 군락은 극한의 온도 충격에도 견딜 수 있는 반면 아크로포라 같은 연약한 가지 산호는 온도 변화에 따른 스트레스에 훨씬 더 취약하다.[49] 낮은 스트레스 수준에 지속적으로 노출된 산호는 표백에 더 강한 저항력을 가질 수 있다.[50][51]

과학자들은 알려진 가장 오래된 표백은 후기 데보니아인(프라스니아인/패밀리아인)의 표백으로, 또한 해수면 온도 상승에 의해 유발된 것이라고 믿고 있다. 그것은 지구 역사상 가장 큰 산호초가 멸망하는 결과를 낳았다.[52]

호주 타운즈빌 글로벌 산호초 감시망의 클라이브 윌킨슨에 따르면 1998년 인도양 지역에서 발생한 대량 표백 사건은 1997~1998년 강한 엘니뇨 사건과 맞물려 해수 온도가 2℃ 상승했기 때문이다.[citation needed]

임팩트

가장 따뜻한 물(위 사진)이 산호초(아래 사진)와 일치한다는 것을 보여주는 그레이트 배리어 리프의 두 이미지, 산호 표백의 원인이 될 수 있는 조건을 설정한다.

2012-2040년에 산호초는 표백 현상이 더 빈번하게 발생할 것으로 예상된다. 정부간 기후변화위원회(IPCC)는 이를 세계 암초 시스템에 대한 가장 큰 위협으로 보고 있다.[53][54][55][56] 이 기간 동안 전세계 산호초의 19%가 소실되었고, 나머지 산호초의 60%는 즉시 소실될 위험에 처해 있다. 산호 표백이 산호초에 미치는 영향을 파악하는 방법으로는 산호 덮개(땅을 덮고 있는 산호일수록 충격 표백 효과가 적음)와 산호 풍부(산호초에 있는 다른 생물종의 수)이 있다. 내셔널지오그래픽은 2017년 전 세계적으로 산호 표백 사건이 증가하면서 "지난 3년간 세계 암초 시스템의 4분의 3을 차지하는 25개 암초가 과학자들이 지금까지 최악의 표백작용을 했다고 결론 내렸다"[57]고 언급했다.

산호 표백 이벤트와 그에 따른 산호 커버리지의 상실은 종종 물고기 다양성의 감소를 초래한다. 초식성 어류의 다양성과 풍부함의 상실은 특히 산호초 생태계에 영향을 미친다.[58] 집단 표백 현상이 더 빈번하게 발생함에 따라, 물고기 개체군은 계속해서 균질화 될 것이다. 산호 건강에 중요한 특정한 생태학적 틈새를 채우는 더 작고 더 전문화된 어종이 더 일반화된 어종으로 대체된다. 전문화의 상실은 탈색 사건 이후 산호초 생태계의 복원력 상실에 기여할 가능성이 높다.[59]

태평양

주요 산호 표백 행사가 호주의 그레이트 배리어 리프의 이 지역에서 열렸다.

그레이트 배리어 리프

호주 연안의 그레이트 배리어 리프는 1980년, 1982년, 1992년, 1994년, 1998년, 2002년, 2006년, 2016년, 2017년에 표백 행사를 경험했다.[56][60] 일부 지역은 사망률이 최대 90%에 이를 정도로 심각한 피해를 입었다.[61] 가장 광범위하고 강도 높은 사건은 1998년과 2002년 여름에 발생했는데, 각각 42%와 54%가 어느 정도 표백되었고, 18%가 강하게 표백되었다.[62][63] 그러나 1995년과 2009년 사이 산호초의 산호 손실은 새로운 산호의 성장에 의해 크게 상쇄되었다.[64] 산호 손실을 종합적으로 분석한 결과 1985년부터 2012년까지 그레이트 배리어 리프의 산호 개체수는 50.7% 감소했지만 표백에 의한 감소는 10% 정도에 불과했고, 나머지 90%는 열대성 사이클론이나 왕관 별무리에 의한 포식 등으로 인해 거의 똑같이 발생하였다.[65] 지구상의 대규모 산호 표백 현상이 2014년부터 일어나고 있다. 해양을 괴롭히는 가장 높은 기온으로 기록되었기 때문이다. 이러한 온도는 지금까지 그레이트 배리어 암초에 기록된 산호 표백 현상 중 가장 심각하고 광범위한 산호 표백 현상을 일으켰다. 2016년 가장 심한 표백은 포트 더글러스 근처에서 발생했다. 2016년 11월 말 62개 암초에 대한 조사에서 기후 변화로 인한 장기적 열 스트레스가 얕은 물 산호초의 29% 손실을 초래한 것으로 나타났다. 산호 사망과 암초 서식지 손실이 가장 높은 곳은 케이프 그렌빌과 샬롯 베이 공주 주변의 해안과 중간 암초였다.[66] IPCC의 온화한 온난화 시나리오(B1 ~ A1T, 2100년까지 2 °C, IPCC, 2007, 표 SPM.3, 페이지 13[67])는 그레이트 배리어 리프의 산호가 표백 유도를 일으킬 정도로 높은 여름 온도를 정기적으로 경험할 가능성이 매우 높다고 예측했다.[62]

하와이

1996년 하와이의 첫 번째 주요 산호 표백 현상이 가네오헤 만에서 발생했고, 2002년과 2004년에는 북서 섬에서 주요 표백 행사가 이어졌다.[68] 2014년 퀸즐랜드 대학의 생물학자들은 첫 번째 집단 표백 사건을 관찰했고, 그것을 The Blob의 탓으로 돌렸다.[69] 2014년과 2015년 오아후 하나우마베이 자연보존소에서 실시한 조사에서 산호 표백으로 고통받는 산호수의 47%가, 산호수의 10% 가까이가 죽어가는 것으로 나타났다.[70] 2014년과 2015년에는 큰 섬의 산호초의 56%가 산호 표백 행사에 의해 영향을 받았다. 같은 기간 마우이 서쪽에 있는 산호의 44%가 영향을 받았다.[71] 2019년 1월 24일, The Nature Conservancy의 과학자들은 산호초가 마지막 표백 현상 이후 거의 4년 만에 안정되기 시작했다는 것을 발견했다.[72] 수자원본부에 따르면 2019년에도 상당량의 표백이 있었다. 오아후와 마우이에서는 산호초의 50%까지 표백되었다. 이 큰 섬에서는 산호의 약 40%가 코나 해안 지역에서 탈색을 경험했다. DAR은 최근의 탈색 사건들이 2014-2015년 사건들만큼 나쁘지 않다고 말했다.[73] 2020년 국립해양대기청(NOAA)은 사상 처음으로 전국 산호초 현황 보고서를 발표했다. 보고서는 서북부와 주요 하와이 섬들이 "공평한" 모양을 하고 있으며 이는 산호들이 적당히 충격을 받았다는 것을 의미한다고 밝혔다.[74]

자비스 섬

1960년부터 2016년까지 자비스 의 산호 공동체에서 8건의 심각한 탈색 사건과 2건의 온건한 탈색 사건이 발생했으며 2015-16년 탈색은 기록상 유례없는 심각성을 보여주었다.[75]

일본.

2017년 일본 정부 보고서에 따르면 오키나와에서 가장 큰 산호초의 거의 75%가 표백으로 죽었다.[76]

인도양

산호초 지방은 인도양에서 가장 심각한 따뜻한 해수 온도로 인해 영구적으로 손상되었다. 1997-98년의 대규모 표백 행사 동안 몰디브, 스리랑카, 케냐, 탄자니아와 세이셸에서 산호 덮개의 90%가 유실되었다. 1998년 인도양에서는 산호의 20%가 죽었고 80%가 표백되었다고 보고했다.[8] 인도양의 얕은 열대지방은 이미 미래에 전 세계의 해양조건이 될 것으로 예측되는 것을 경험하고 있다. 인도양의 얕은 지역에서 살아남은 산호는 바다의 극한 조건에서도 살아남을 수 있기 때문에 세계의 다른 지역에서도 산호복구 노력에 적합한 후보지일 수 있다.[77]

몰디브

몰디브에는 2만 km2 이상의 산호초가 있으며, 그 중 60% 이상이 2016년에 표백에 시달렸다.[78][79]

태국.

태국은 2010년에 안다만 해의 산호 70%에 영향을 미치는 심각한 대량 표백 현상을 겪었다. 표백한 산호의 30~95%가 죽었다.[80]

인도네시아

2017년에는 인도네시아의 두 섬에 대해 산호 덮개가 어떻게 되어 있는지 알아보는 연구가 있었다. 그 곳 중 하나는 멜린조 제도였고 다른 하나는 삭투 제도였다. 삭투섬에서는 평균 산호 덮개가 22.3%로 생명형태를 불량으로 분류했다. 멜린조 제도에서는 평균 산호 덮개가 22.2%로 생명형태를 불량으로 분류했다.

대서양

미국

사우스 플로리다에서는 2016년 키 비스케이네에서 포트 로더데일까지의 대형 산호를 조사한 결과 산호의 약 66%가 죽거나 살아있는 조직의 절반 이하로 줄어든 것으로 나타났다.[81]

벨리즈

벨리즈 배리어 리프에서 처음으로 기록된 대량 표백 사건은 1998년이었는데, 8월 10일부터 10월 14일까지 해수면 온도가 최대 31.5°C(88.7°F)에 달했다. 며칠 동안 허리케인 미치가 10월 27일 폭풍우를 몰고 왔지만 기온이 1도 이하로 떨어졌을 뿐이다. 이 기간 동안 전나무와 석호에서 집단 표백 현상이 발생했다. 일부 산호초 군락지는 일부 피해를 입었지만, 석호의 산호 사망률은 재앙이었다.[citation needed]

1998년 벨리즈 산호초에서 가장 널리 퍼진 산호는 상추 산호인 아가리시아 테뉴이폴리아였다. 10월 22일과 23일, 두 곳에서 조사가 실시되었고 그 결과는 충격적이었다. 사실상 살아있는 산호는 모두 흰색으로 표백되었고 그들의 뼈대는 그들이 최근에 죽었다는 것을 나타내었다. 석호 바닥에서는 A. 테뉴폴리아 사이에 완전한 표백 현상이 뚜렷이 나타났다. 게다가 1999년과 2000년에 실시된 조사에서는 모든 심층에서는 거의 총사망률이 A. Tenuifolia로 나타났다. 다른 산호류에서도 비슷한 패턴이 발생했다. 물의 탁도에 대한 측정은 이러한 사망이 일사량이 아닌 수온 상승에 기인했다는 것을 보여준다.[citation needed]

카리브해

카리브해 산호초의 딱딱한 산호 덮개는 1970년대 평균 50% 커버에서 2000년대 초반에는 10% 커버로 80% 정도 감소했다고 한다.[82] 2010년부터 토바고의 집단 탈색 사건을 추적하기 위한 2013년 연구에서는 1년 만에 대다수의 우성종이 약 62% 감소한 반면 산호 풍부함은 약 50% 감소한 것으로 나타났다. 그러나 2011년과 2013년 사이에 산호 덮개는 26개 우성종 중 10개 종에서 증가했으나 다른 5개 종에서는 감소하였다.[83]

기타 영역

남해의 산호는 여름 수온이 34℃(93℃)에 이르는데도 표백하지 않는다.[50][84] 홍해의 산호 표백은 산호초의 북쪽 부분에서 더 흔하며, 산호초의 남쪽 부분은 산호를 먹는 불가사리와 다이너마이트 어업, 그리고 환경에 대한 인간의 영향 때문에 골머리를 앓아왔다. 1988년 사우디아라비아의 암초와 수단에서는 남부의 암초들이 더 탄력적이고 거의 영향을 받지 않는 대규모 표백 행사가 있었다. 이전에는 북측이 산호 표백에 더 시달린다고 생각했지만 산호의 회전 속도가 빠르고, 남쪽 암초는 표백에 더 심하게 시달리지 않는 것으로 생각돼 일관성이 더 높아졌다. 하지만, 새로운 연구는 남쪽 암초가 북쪽보다 더 크고 건강해야 하는 곳을 보여준다. 이것은 최근 역사상 탈색 사건, 산호초 불가사리를 먹는 것으로 인한 큰 혼란 때문인 것으로 생각된다.[85] 2010년 사우디아라비아와 수단에서 산호 표백 현상이 발생해 기온이 10~11도 상승했다. 어떤 세자는 식민지의 80~100%의 탈색을 경험했고, 어떤 세자는 평균 20%의 탈색을 경험했다.[86]

경제적, 정치적 영향

크리스천 사이언스 모니터의 브라이언 스콜로프는 "만약 산호초가 사라지면 전문가들은 굶주림, 빈곤, 정치적 불안정이 뒤따를 수 있다고 말한다"[87]고 전했다. 수많은 바다 생물들이 피신처와 포식자로부터의 보호를 위해 암초에 의존하고 있기 때문에, 암초의 멸종은 궁극적으로 음식과 생계를 위해 그 물고기들에 의존하는 많은 인간 사회로 흘러 들어가는 도미노 효과를 만들어낼 것이다. 플로리다 키스에서 지난 20년간 44%가 감소했으며 카리브해에서만 최대 80%가 감소했다.[88]

산호초는 다양한 생태계 서비스를 제공하는데, 그 중 하나는 자연 어업으로 자주 소비되는 많은 상업용 물고기가 열대 주변의 산호초에서 새끼를 낳거나 새끼를 낳으며 살아가기 때문이다.[89][90][91] 따라서, 암초는 인기 있는 어장이며 특히 작은 지역 어업인들에게 중요한 수입원이 된다.[91] 표백으로 산호초 서식지가 줄어들면서 산호초 관련 어류 개체수도 감소해 낚시 기회에도 영향을 미친다.[89] Speers 외 연구진의 한 연구에서 나온 모델은 인간 사회가 높은 수준의 온실가스를 계속 배출할 경우 산호 덮개 감소로 인한 수산물에 대한 직접적인 손실을 약 49억 690억 달러로 계산했다.[89] 그러나 만약 사회가 대신 낮은 수준의 온실가스를 배출하기로 선택한다면, 이러한 손실은 약 14–200억 달러의 소비자잉여이익으로 줄어들 수 있다.[89] 이러한 경제적 손실은 또한 중요한 정치적 의미를 가지고 있는데, 이는 산호초가 있는 개발도상국, 즉 동남아시아와 인도양 주변에 불균형적으로 떨어지기 때문이다.[89][91][92] 산호초 손실에 대응하는 데 더 많은 비용이 들 것이다. 산호초 손실은 생태관광과 같은 다른 생태계 서비스를 잃는 것 외에 다른 수입원과 식량 공급원으로 눈을 돌릴 필요가 있기 때문이다.[90][92] Chen et al.에 의해 완성된 연구는 산호초의 상업적 가치가 생태관광과 다른 잠재적 야외 휴양활동의 손실 때문에 산호초 덮개가 1%씩 감소할 때마다 거의 4%씩 감소한다고 제안했다.[90]

산호초는 또한 폭풍, 에로스, 홍수로 인한 피해를 줄여주는 파동 충격을 줄여 해안선의 보호막 역할을 한다. 이러한 자연 보호를 잃는 국가들은 폭풍의 민감성 증가 때문에 더 많은 돈을 잃을 것이다. 이러한 간접적인 비용은 관광에서 손실된 수익과 결합되어 엄청난 경제적 효과를 가져올 것이다.[19]

암초 해수면 온도 모니터링

미국 국립해양대기청(NOAA)은 해수면 온도가 장기 월평균보다 1℃ 이상 상승하는 지역인 '핫 스팟' 표백 여부를 감시한다. "핫 스폿"은 열응력을 측정하는 장소로서, DHW(Degree Heating Week)의 발달과 함께 산호초의 열응력을 감시한다.[93][94] 지구촌 산호 표백은 해수온도 상승을 감지하는 위성원격 때문에 앞서 검출되고 있다.[93][95] 산호 표백 현상이 산호초 생식과 정상적인 성장 능력에 영향을 미치고 산호초는 약화되어 결국 사망으로 이어지기 때문에 고온을 감시할 필요가 있다.[95] 시스템은 1997-98년 엘니뇨 사건에 해당하는 1998년 전 세계 표백 사건을 감지했다.[96][97][98] 현재 전 세계 190개 암초 지점이 NOAA에 의해 감시되고 있으며, NOAA Coral Reef Watch(CRW) 웹사이트를 통해 연구 과학자 및 암초 관리자들에게 경보를 보내고 있다.[99] 산호 표백의 초기 경고인 해수온도의 온난화를 감시함으로써 암초 관리자들에게 미래의 표백 행사에 대한 준비와 경각심을 이끌어내도록 경고한다.[99] 첫 번째 대규모 세계 표백 행사는 1998년과 2010년에 기록되었는데, 엘니뇨가 해양 온도를 상승시키고 산호 서식 환경을 악화시켰던 때였다.[47] 2014~2017년 엘니뇨는 산호초 중 70% 이상이 피해를 입은 산호초 중 가장 길고 가장 피해가 큰 것으로 기록됐다.[47] 그레이트 배리어 리프의 3분의 2 이상이 표백되거나 사망한 것으로 보고되었다.[47]

해양 화학의 변화

이산화탄소 수치의 상승으로 해양 산성화가 증가하면 열 스트레스의 표백 효과가 악화된다. 산화는 산호초들의 생존에 필수적인 석회암 골격을 만드는 능력에 영향을 미친다.[100][101] 해양산화를 통해 물속의 탄산염 이온량이 감소해 산호가 골격에 필요한 탄산칼슘을 흡수하기가 더 어려워지기 때문이다. 그 결과, 암초의 복원력은 저하되는 반면, 암초는 침식하고 용해되기 쉬워진다.[102] 또 CO의2 증가는 초식동물의 남획과 육두구화를 통해 산호가 지배하는 생태계를 녹조가 지배하는 생태계로 변화시킬 수 있다.[103] 지속가능한 미래를 위한 앳킨슨 센터의 최근 연구에 따르면 산화와 온도 상승의 조합으로 산호가 50년 안에 생존하기에는 CO의2 수치가 너무 높아질 수 있다고 한다.[100]

산호 표백에 관한 연구

동물원탄첼래는 많은 해양 무척추동물들의 세포질 내에 사는 디노플라겔라테이트의 일종이다.[104] 망상 디노플라겔라타 회원들, 숙주와 공생관계를 공유하는 둥근 미세조류다. 또한 심비오디니움과 왕국 알베올라타 속에도 속한다. 이 유기체들은 식물성 플랑크톤이고 따라서 광합성을 한다. 광합성의 산물, 즉 산소, 설탕 등의 산물은 숙주 유기체에 의해 이용되며, 그 대가로 동물원첼레에는 주거와 보호, 그리고 그들이 생존하고 번성하도록 돕는 이산화탄소, 인산염, 그리고 다른 필수 무기 화합물들이 제공된다. 쥐산텔래는 광합성 생산물의 95%를 숙주 산호와 공유하고 있다.[105] D.J. 스미스 외 연구진이 수행한 연구에 따르면. 광진화는 산호 표백의 유력한 요인이다.[106] 그것은 또한 동물원에서 생산되는 과산화수소가 산호에서 도망치라는 신호를 보내는 역할을 한다는 것을 암시한다. 동물원첼레 포토 인히비전은 개인 케어 제품에서 발견되는 UV 필터에 노출되어 발생할 수 있다.[107] 중 외 연구진이 수행한 연구에서 옥시벤존(BP-3)이 동물원산텔래 건강에 가장 부정적인 영향을 미쳤다. 기온 상승과 해양에서의 UV 필터의 존재의 결합은 동물원첼레 건강을 더욱 떨어뜨렸다.[108] 자외선 필터의 조합과 높은 온도는 산호종의 광시방지와 전반적인 스트레스에 대한 첨가 효과를 가져왔다.[108]

전염병

비브리오실로이 종의 감염균지중해 오쿨리나 파타고니카의 표백제로 동물원산텔레를 공격해 이런 효과를 일으킨다.[109][110][111] V. 실로이는 따뜻한 기간에만 전염된다. 높은 온도는 V. 샤일로이의 독성을 증가시켜, 숙주 산호의 표면 점액에서 베타 갈락토사이드 함유 수용체를 고수할 수 있게 된다.[110][112] 후 V. 실로이는 산호의 표피, 증식, 열감응성 독소를 모두 침투시켜 열안정성과 열에 민감한 독소를 생성하는데, 이 독소는 광합성을 억제하고 용해작용을 일으켜 동물원산텔라에 영향을 미친다.[citation needed]

2003년 여름 지중해의 산호초는 병원체에 대한 저항력을 얻기 위해 나타났고, 추가 감염은 관찰되지 않았다.[113] 출현한 저항성의 주요 가설은 산호 속에 살고 있는 보호 박테리아의 공생 공동체의 존재다. V. 샤일로이 라이스가 가능한 박테리아 종은 2011년 현재 확인되지 않았다.[citation needed]

산호 적응

이 도식도는 표백 작업이 일부 표백 이벤트에서 관찰된 밝은 색상의 원인이 되는 햇빛을 가리는 색소의 생산을 어떻게 촉발할 수 있는지를 보여준다. 스트레스가 약하거나 짧은 경우, 보호 색소는 스트레스 에피소드가 끝난 후 녹조 공생물이 산호로 돌아가 산호가 표백 현상을 회복하고 생존하는 데 도움을 줄 수 있다.[20]

펜 주 연구진은 2010년 인도양 안다만해의 따뜻한 바다에서 특이한 종의 공생조류를 사용하다가 번성하고 있는 산호를 발견했다. 보통의 동물원균은 그곳의 높은 온도를 견딜 수 없기 때문에, 이 발견은 예상치 못한 것이었다. 이는 지구온난화로 기온이 상승하면서 산호초는 고온에 내성이 있고, 산호초 안에서 살 수 있는 상이한 공생조류 종에 대한 내성을 키울 수 있다는 희망을 준다.[114][115] 2010년에는 스탠퍼드대 연구진이 저조 때 하루 4시간 정도 급격한 기온 상승을 겪는 사모아 제도 주변에서 산호도 발견하기도 했다. 산호는 높은 열 증가와 상관없이 표백하거나 죽지 않는다. 연구 결과, 아메리카 사모아 근처의 오푸 섬 앞바다의 산호초들이 고온을 견디도록 훈련을 받은 것으로 나타났다. 연구자들은 이제 새로운 질문을 하고 있다: 이 지역에서 온 산호들을 이런 식으로 조건화하고 짧은 시간 동안 천천히 높은 온도에 소개하고 해수 온도 상승에 대비하여 산호를 더 탄력적으로 만들 수 있을까?[116]

어떤 가벼운 표백 사건은 산호가 더 이상의 스트레스로부터 자신을 보호하기 위해 고농도의 햇빛을 가리는 색소를 생산하게 할 수 있다.[20] 생산되는 색소 중에는 분홍색, 파란색 또는 보라색 색소가 있는 반면, 다른 색소들은 강한 형광색을 띤다. 얕은 물 산호에 의한 이러한 색소의 생산은 푸른 빛에 의해 자극된다.[117] 산호가 표백할 때 산호 조직 내부의 푸른 빛은 공생 해조류 안에서 발견된 광합성 색소에 더 이상 흡수되지 않고 대신 흰 산호 골격에 반사되기 때문에 크게 증가한다.[118] 이것은 햇빛을 쬐는 색소의 생산을 증가시켜 표백한 산호들이 흰색 대신 매우 색이 있는 것처럼 보이게 만든다. 이것은 때때로 '색깔 있는 산호 표백'이라고 불리는 현상이다.[20]

인공 보조

2020년 과학자들은 4년 동안 높은 온도에서 10종의 산호초 미세조류 내측근종진화시켜 기후 복원력에 대한 내열성을 증가시켰다고 보고했다. 이 중 세 변종은 산호 숙주 애벌레에 재도입한 후 산호들의 표백 내성을 높였다. 그들의 변종과 발견은 잠재적으로 기후변화에 대한 적응완화 그리고 다양한 산호종에 걸친 성인 군락에서의 조류 변종의 추가 시험과 관련이 있을 수 있다.[119][120][121]

2021년, 연구자들은 프로바이오틱스가 산호초들이 열 스트레스를 완화하는데 도움을 줄 수 있다는 것을 증명했고, 이는 산호초가 기후변화에 더 탄력적이고 산호 표백 현상을 완화시킬 수 있다는 것을 보여주었다.[122][123]

회복 및 거시경제적 변화

산호초는 온도 스트레스를 증가시키는 표백 현상을 경험하고 난 후 일부 산호초는 원래의 표백 전 상태로 돌아갈 수 있다.[124][125] 산호초는 동물원산텔라에 의해 다시 식민지화 되는 표백으로부터 회복되거나, 이전에 번성했던 산호초들이 두꺼운 매크로 층에 의해 점령되었던 정권 교체를 경험한다.[126] 이것은 해조류가 정착을 억제하고 공간과 빛을 위해 산호와 경쟁하기 때문에 더 이상의 산호 성장을 억제한다. 그 결과, 매크로조류는 산호가 다시 자라기 어렵게 하는 안정적인 공동체를 형성한다. 산호초는 산호 생장이 약하기 때문에 수질 저하와 초식 어류 제거와 같은 다른 문제에 더 취약해질 것이다.[22] 무엇이 산호초를 탄력적으로 만들거나 표백 행사에서 회복하게 하는지를 발견하는 것이 가장 중요한데, 그것은 산호초를 보존하기 위한 노력을 알리고 산호를 더 효과적으로 보호하는데 도움을 주기 때문이다.

산호 회복에 관한 주요 연구 주제는 초-산호 아이디어와 관련이 있는데, 달리 자연적으로 더 따뜻하고 산성도가 높은 지역과 수역에서 살고 번성하는 산호라고 한다. 멸종 위기에 처하거나 표백된 암초에 이식할 때, 그 복원력과 일조 강도는 표백된 산호 사이에서 조류가 살 수 있도록 할 수 있다. 내셔널 지오그래픽 탐험가, 해양 생물 화학자, 그리고 자선단체 IBEX 지구의 생물다양성 홍보대사인 엠마 캠프가 제안했듯이,[127] 슈퍼코랄들은 손상된 암초들을 장기적으로 도울 수 있는 능력을 가질 수 있을 것이다.[citation needed] 손상되고 표백된 산호초를 복원하는 데 10년에서 15년이 걸릴 수 있지만, 초산호는 해양의 온도가 상승하고 산성도가 높아짐에 따라 기후 변화에도 불구하고 지속적인 영향을 미칠 수 있다.[128] 루스 게이츠의 연구에 힘입어, 캠프는 낮은 산소 수치와 지구 전역에서 암초가 발견될 수 있는 극단적이고 예상치 못한 서식지를 조사해왔다.[citation needed]

산호초는 단기 장애에 탄력성이 있는 것으로 나타났다. 폭풍우 소동과 가시 불가사리의 왕관이 침입한 후 회복이 나타났다.[124] 산호가 제한된 회복력을 보이고 암초 어류 집단은 단기적인 교란으로 인한 변화가 거의 없기 때문에 산호보다 어종이 암초 교란을 따르는 경향이 있다.[124] 이와는 대조적으로, 표백 현상을 경험하는 어초들의 어류는 잠재적으로 변화를 손상시킬 수 있다. 벨우드 외 연구진의 한 연구에 따르면, 종의 풍부함, 다양성, 풍부함은 변하지 않았지만, 물고기 조립체는 더 많은 일반주의 종과 산호 의존적인 종을 포함하고 있다고 한다.[124] 산호 표백에 대한 반응은 어떤 자원이 영향을 받느냐에 따라 암초 어종 간에도 다양하다.[129] 해수온도 상승과 산호 표백은 성인 어류 사망률에 직접적인 영향을 미치지는 않지만, 두 가지 모두에 따른 간접적인 결과가 많다.[129] 산호 관련 어류 개체수는 서식지 감소로 인해 감소하는 경향이 있지만, 일부 초식성 어류 개체수는 죽은 산호에서 조류가 서식하는 증가로 인해 급격히 증가했다.[129] 연구들은 산호의 복원력에 대한 교란의 영향을 측정하기 위해 더 나은 방법이 필요하다고 지적한다.[124][130]

lemon damselfish
레몬담셀피시(Pomacenterrus moluchensis)는 산호 표백에 이어 급격히 감소하는 것으로 나타난 산호 관련 종이다.[131]

최근까지 표백으로 인한 산호초의 회복을 매개하는 요소들은 잘 연구되지 않았다. 그레이엄 외 연구진(2015년)은 산호 표백의 장기적인 효과를 기록하기 위해 인도-태평양 세이셸 주변의 21개 암초를 연구했다.[125] 1998년 표백으로 산호의 90% 이상을 상실한 후, 약 50%의 산호초가 회복되었고 약 40%의 산호초들이 지배적인 작물로 체제 전환을 경험했다.[125] 회복 확률에 영향을 미치는 요인을 평가한 후, 연구는 5가지 주요 요인을 확인했다: 청소년 산호의 밀도, 초기 구조 복잡성, 수심, 초식성 어류의 생물자원, 그리고 암초의 영양상태.[125] 전반적으로 복원력은 구조적으로 복잡하고 깊은 물 속에 있는 산호초 시스템에서 가장 많이 관찰되었다.[125]

종들의 생태학적 역할과 기능적 그룹은 또한 암초 시스템의 잠재력을 변화시키는 정권의 회복에 역할을 한다. 산호초는 생물학적 해독, 스크래핑, 방목 어종의 영향을 받는다. 바이오 에로딩 종은 죽은 산호를 제거하고, 스크래핑 종은 조류와 침전물을 제거하여 미래의 성장을 촉진하고, 방목 종은 녹조를 제거한다.[132] 각 종의 존재는 산호 회복의 중요한 부분인 산호 채집 능력에 영향을 미칠 수 있다.[132] 카리브해에서 산호 표백 후 방목종 수가 줄어든 것은 해조류가 지배하는 매크로가 지배하는 환경으로의 정권 교체를 거치지 않는 해조류 지배 체제에 비유되어 왔다.[126]

생태학적 과정을 수행하는 산호 공동체의 능력에는 언제나 관찰할 수 없는 변화, 즉 암호화된 손실이나 복원력이 있을 가능성이 있다.[124][132] 이러한 암호화된 손실은 예상치 못한 정권 교체나 생태학적 변동을 초래할 수 있다.[124] 산호초를 보호하기 위해서는 산호초 생태계에 대한 장기적인 변화를 고려한 산호초의 건강상태를 판단하는 보다 상세한 방법과 보다 정보에 입각한 보존 정책이 필요하다.[124][125][130][132]

산호초 재건

산호의 사망률을 낮추기 위한 연구가 진행되고 있다. 산호초를 보충하고 복원하는 것을 돕기 위한 전세계적인 프로젝트들이 완성되고 있다. 현재의 산호복구 노력으로는 미세조립, 산호농사, 이전 등이 있다. 산호 개체수가 급격히 감소하고 있기 때문에 과학자들은 산호 성장과 그들의 개체수를 보충하는 것을 돕기 위해 연구 탱크에 대한 실험을 하고 있다.[47] 이 연구 탱크들은 바다의 산호초 자연환경을 모방한다.[47] 그들은 실험에 사용하기 위해 이 탱크에서 산호를 재배하고 있다. 그래서 더 이상 산호가 바다에서 손상되거나 빼앗기지 않는다.[47] 그들은 또한 성공적으로 성장한 산호를 연구 탱크에서 이식하여 암초가 멸종하고 있는 해양 지역에 이식하고 있다.[47] 루스 게이츠와 마델레인 반 오펜에 의해 몇몇 산호 성장과 연구 탱크에서 실험이 행해지고 있다.[47] 현재 산호가 죽어가는 환경적 요인 중 일부를 견딜 수 있는 '초산호'를 만들겠다는 것이다.[47] 판 오펜은 산호와 공생관계를 맺고 장기간 수온 변동을 견딜 수 있는 해조류 유형도 개발 중이다.[47] 이 프로젝트는 우리의 암초를 보충하는 데 도움이 될지 모르지만, 연구 탱크에서 산호가 자라는 과정은 매우 시간이 많이 걸린다.[47] 산호가 번식할 수 있을 만큼 충분히 성장하고 성숙하려면 적어도 10년이 걸릴 수 있다.[47] 2018년 10월 루스 게이츠가 사망한 이후 하와이 해양생물학 연구소의 게이츠 코랄 연구소에서 그녀의 팀은 복원 노력에 대한 연구를 계속하고 있다. 게이츠 코랄 연구소의 지속적인 연구와 복구 노력은 산호초의 복원력에 대한 인간의 도움을 통한 유익한 돌연변이, 유전적 변화, 그리고 재배치의 영향에 초점을 맞추고 있다.[133][134] 게이츠 코랄랩팀은 2019년 현재 대규모 복원기술이 효과적이지 않을 것으로 판단했다. 개별적인 산호초 복원 노력은 보다 현실적이고 효과적인 것으로 시험되는 한편, 대규모 산호 파괴 퇴치를 위한 최선의 방법을 결정하기 위한 연구가 진행되고 있다.[135]

산호초의 경제적 가치

산호초는 모든 해양 종의 약 4분의 1에 은신처를 제공한다.[136] 전문가들은 산호초 서비스가 헥타르당 최대 120만 달러 규모로 연간 평균 1720억 달러에 이를 것으로 추산하고 있다.[137] 산호초의 이점은 해안 해안선 보호와 같은 물리적 구조 제공, 생태계 내부와 간 생물학적 서비스 제공, 해양의 질소 수준 유지와 같은 생물화학 서비스, 기후 기록, 레크리에이션 및 상업적(관광) 서비스 등이다.[138] 산호초는 식자원으로 사용하기 위한 최고의 해양 생태계 중 하나이다.[41] 산호초는 또한 희귀하고 경제적으로 중요한 열대어 종들에게 완벽한 서식지로서 물고기들이 번식하고 양묘장을 만들 수 있는 완벽한 장소를 제공하기 때문이다.[41] 암초에 있는 물고기와 산호의 개체수가 많다면, 우리는 이 지역을 약효가 있는 음식과 물건들을 모으는 장소로 사용할 수 있고, 이것은 또한 이 표본을 수집할 수 있는 사람들의 일자리를 창출하는 데 도움이 된다.[41] 산호초는 또한 전 세계 특정 지역에서 문화적 중요성을 지니고 있다.[41]

산호초의 손실절감을 위한 비용편익 분석

2010년 생물다양성협약(CBD)의 생물다양성 전략계획 2011-2020은 2015년 이후의 지속가능한 발전을 위한 20개의 뚜렷한 목표를 만들었다. 목표치 10은 "산호초에 대한 인류를 유발하는 압력"을 최소화하는 목표를 나타낸다.[139] 두 개의 프로그램을 살펴봤는데, 하나는 산호초 손실을 50% 줄여 자본금 6억8400만 달러와 재발 비용 8100만 달러를 절감하는 프로그램이었다. 또 다른 프로그램은 산호초 손실을 80% 줄이고 자본비용은 10억3600만 달러, 반복비용은 1억3000만 달러다. CBD는 관련 데이터가 부족하여 이 목표를 달성하는 데 필요한 비용과 자원을 과소평가할 수 있다는 점을 인정하지만, 그럼에도 불구하고, 비용 편익 분석 결과, 두 프로그램 모두에 충분한 비용(편익 비용 비율 95.3과 98.5)을 초과하여 "비용 지출이 증가할 수 있는 충분한 범위가 있다"고 밝혔다. 산호 보호는 물론 비용 대비 편익 달성도 한 가지"를 훨씬 넘는 비용 비율을 달성한다.[139]

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참조

외부 링크