심해

Deep sea
원양대와 저서대의 개략적인 표현

심해는 빛이 약 200미터 깊이(656피트)에서 빛이 바래기 시작하는 해양 깊이 또는 대륙붕에서 대륙사면으로의 전환점으로 폭넓게 정의됩니다.[1][2]심해의 조건은 낮은 온도와 어둠, 그리고 고기압이 합쳐진 것입니다.[3]심해는 극한의 조건 때문에 환경에 접근하고 탐험하기가 어렵기 때문에 가장 덜 탐사된 지구 생물군체로 여겨집니다.[4]

심해에 사는 생물들은 이러한 환경에서 살아남기 위해 다양한 적응을 합니다.[5]생물체는 해양 눈을 먹고 살아 남으며, 많은 생물체들이 생존할 수 있도록, 청소, 포식, 여과 등의 다양한 먹이 방법을 통해 심해에서 생존할 수 있습니다.[6]해양 눈은 높은 바다에서 깊은 바다로 떨어진 유기물입니다.[7]

1960년, 배시스카페 트리에스테는 괌 근처 마리아나 해구의 바닥으로 내려왔는데, 이 지점은 바다에서 가장 깊은 곳으로 알려져 있습니다.911 m (35,797 ft; 6.780 m) 입니다.만약 에베레스트 산(8,848 m 또는 29,029 ft 또는 5.498 mi)이 그곳에 잠기면, 그것의 봉우리는 지표면에서 2 km 이상 아래에 있을 것입니다.트리에스테가 퇴역한 후, 일본의 원격조종차량(ROV) 카이코는 2003년에 해상에서 유실될 때까지 이 깊이에 도달할 수 있는 유일한 선박이었습니다.[8]2009년 5월과 6월에 하이브리드 ROV Nereus는 10,900m(35,800ft; 6.8mi)를 넘는 깊이의 세 번의 잠수를 위해 Challenger Deep으로 돌아왔습니다.

환경특성

자연광은 메조펠라직의 윗부분을 제외하고는 심해에 침투하지 않습니다.광합성이 불가능하기 때문에 식물식물성 플랑크톤은 이 지역에서 살 수 없고, 이들은 지구의 거의 모든 생태계의 주요 생산자이기 때문에 이 지역의 생명체는 다른 곳의 에너지원에 의존해야 합니다.열수구에 가까운 부분을 제외하고는, 이 에너지는 광구에서 아래로 떠내려오는 유기 물질에서 나옵니다.가라앉는 유기물은 녹조 입자, 이물질, 기타 생물학적 폐기물로 구성되어 있는데, 이를 통칭하여 해양 눈이라고 합니다.[citation needed]

압력.

해양의 압력은 수심 10미터당 1기압 정도 증가하기 때문에 많은 해양생물이 겪는 압력의 양은 극심합니다.최근까지, 과학계는 대부분의 심해 생물들에게 압력이 미치는 영향에 대한 상세한 정보가 부족했는데, 그 이유는 그 표본들이 죽거나 죽어가는 표면에 도달했고 그들이 사는 압력에서 관찰할 수 없었기 때문입니다.특별한 압력 유지실을 포함하는 덫의 출현으로 손상되지 않은 더 큰 메타조안 동물들이 양호한 상태로 심해에서 회수되었습니다.[citation needed]

염도

염도는 심해 전체에 걸쳐 천분의 35 정도로 현저하게 일정합니다.[9]염도에는 약간의 차이가 있지만, 지중해홍해를 제외하고는 생태학적으로 중요한 것은 없습니다.

온도

해양에서 온도 기울기가 가장 큰 두 영역은 지표수와 심해 사이의 전이 영역, 열선, 심해 바닥과 열수 분출구에서 온수 흐름 사이의 전이 영역입니다.열선은 두께가 수백 미터에서 거의 천 미터까지 다양합니다.열선 아래에 있는 심해의 물 덩어리는 차갑고 훨씬 더 균질합니다.열대지방에서 열선은 가장 강한데, 열대지방의 기온은 보통 20°C 이상입니다.섬모양의 기저부에서 온도는 1,000미터에서 5, 6도까지 수백 미터 이상 떨어집니다.계속해서 바닥까지 감소하고 있지만 속도는 훨씬 더 느립니다.이 차가운 물은 극지방무거운 지표수가 가라앉는 것에서 비롯됩니다.[9]

어떤 깊이에서도 온도는 계절적 변화가 없고 연간 변동성이 거의 없이 장기간에 걸쳐 실질적으로 변하지 않습니다.지구상의 다른 어떤 서식지도 이렇게 일정한 온도를 가지고 있지 않습니다.[10]

열수구에서 "블랙 스모커" 굴뚝에서 나올 때 물의 온도는 400 °C까지 높을 수 있고(높은 정수압에 의해 끓는 것이 유지됨), 몇 미터 이내에는 2 ~ 4 °C까지 내려갈 수 있습니다.[11]

생물학

에피펠라직 아래 지역은[12] 해수면 아래 200~3000m에 걸쳐 있는 배스얄 구역(대륙 경사로도 간주됨)을 시작으로 추가 구역으로 나뉩니다. 이 구역은 기본적으로 위의 선반과 아래의 심연 모두의 요소를 포함하는 과도기적입니다.[13]이 구역 아래의 심해는 수심 3000~6000m의[14] 심해대해저대(6000~11,000m) 사이에 있습니다.[15][16]식량은 '해양 눈'으로 알려진 낙하 유기물과 위의 생산구역에서 유래된 사체로 구성되어 있으며, 공간적, 시간적 분포 측면에서 모두 부족합니다.[17]

부력을 가스에 의존하는 대신, 많은 심해 종들은 매우 낮은 밀도를 제공하는 글리코사미노글리칸으로 구성된 젤리 같은 과육을 가지고 있습니다.또한 심층수 오징어에서는 젤라틴 조직과 주변 물보다 가벼운 대사성 폐기물 염화암모늄으로 구성된 냉각액으로 채워진 부유실을 결합하는 것이 일반적입니다.[citation needed]

중생어는 이러한 조건에 대처하기 위해 특별한 적응을 합니다. 보통 25 센티미터 이하의 작은 물고기입니다. 신진대사가 느리고 전문화되지 않은 식단을 가지고 있으며, 먹이를 찾는 에너지 낭비보다는 앉아서 기다리는 것을 선호합니다.그들은 허약하고 물이 많은 근육골격 구조를 가진 길쭉한 몸을 가지고 있습니다.그들은 종종 구부린 이빨과 함께 뻗을 수 있고 경첩이 달린 턱을 가지고 있습니다.분포가 희박하고 빛이 부족하기 때문에, 번식할 동반자를 찾는 것은 어렵고, 많은 생물들이 자웅동체입니다.[citation needed]

빛이 매우 부족하기 때문에, 물고기는 막대세포만 있는 보통보다 더 큰 관 모양의 눈을 가지고 있습니다.[18][19]그들의 위쪽 시야는 가능한 먹이의 실루엣을 찾을 수 있게 해줍니다.[20]그러나 먹이 물고기포식에 대처하기 위한 적응력도 가지고 있습니다.이러한 적응은 주로 위장의 한 형태인 실루엣의 축소와 관련이 있습니다.이를 달성하는 두 가지 주요 방법은 신체의 측면 압축에 의한 그림자 면적 감소와 [21]생물 발광을 통한 역조도입니다.[22][19]이것은 배 쪽 광공에서 빛을 만들어냄으로써 달성됩니다. 이러한 빛은 비슷한 모양의 물고기의 아래쪽을 배경 빛과 비슷하게 만들기 위해 그러한 빛의 강도를 발생시키는 경향이 있습니다.낮은 빛에서 더 민감한 시력을 위해, 어떤 물고기들은 망막 뒤에 역반사판을 가지고 있습니다.[23]손전등 물고기는 다른 물고기의 눈 을 감지하기 위해 사용하는 이 플러스 포토포어를 가지고 있습니다.[24][25]

심해에 있는 생물들은 하루에 약 100미터씩 떨어지는 생물과 죽은 유기물에 거의 전적으로 의존하고 있습니다.[26]또한, 수면에서 나오는 생산량의 1~3% 정도만이 대부분 해양 눈의 형태로 해저에 도달합니다.고래 사체와 같은 더 큰 먹이 추락도 발생하며, 연구에 따르면 이러한 추락은 현재 생각되는 것보다 더 자주 일어날 수 있다고 합니다.주로 혹은 전체적으로 큰 먹이가 떨어지는 것을 먹고 사는 많은 청소동물들이 있고 고래 사체 사이의 거리는 단지 8킬로미터로 추정됩니다.[27]게다가, Freyella elegans와 같은 촉수를 사용하는 유기 입자를 먹이로 하는 다수의 필터 공급기가 있습니다.[28]

해양 박테리오파지는 심해 퇴적물에서 영양분을 순환시키는 데 중요한 역할을 합니다.그것들은 전세계의 퇴적물에 매우 풍부합니다 (제곱미터 당 5×10에서12 1×1013 페이지 사이).[29]

심해 생물들은 그렇게 고립되어 있음에도 불구하고 바다와의 인간의 상호작용에 의해 여전히 피해를 입고 있습니다.런던 협약[30] 하수 슬러지[31] 방사성 폐기물과 같은 폐기물이 버려지는 것으로부터 해양 환경을 보호하는 것을 목표로 합니다.한 연구에 따르면 2007년부터 2011년까지 한 지역에서 심해 산호가 감소했는데, 그 감소는 지구 온난화와 해양 산성화 때문이며 생물의 다양성은 58년 만에 가장 낮은 수준으로 추정됩니다.[32]해양 산성화는 쉽게 용해될 수 있는 탄산염인 아라고나이트로 만들어지기 때문에 심해 산호에 특히 해로우며, 특히 성장이 느리고 회복하는데 몇 년이 걸릴 것이기 때문입니다.[33]심해 트롤링은 또한 형성되는데 몇 년이 걸릴 수 있는 심해 서식지를 파괴함으로써 생물의 다양성을 해치고 있습니다.[34]심해 생물학을 바꾼 또 다른 인간 활동은 채굴입니다.한 연구는 한 광산에서 물고기 개체수가 6개월에서 3년 사이에 감소했으며 26년 후에 개체수가 교란 이전과 같은 수준으로 돌아갔다는 것을 발견했습니다.[35]

화학합성

음식을 위해 용해된 유기물에 주로 의존하지 않는 종들이 많이 있습니다.이 종들과 군집은 해저 확산 구역의 열수구에서 발견됩니다.[36][37]하나의 예는 튜브 웜 Riftia와 화학 합성 박테리아 사이의 공생 관계입니다.[38]열수 분출구 주변에 있는 복잡한 커뮤니티를 지원하는 것이 바로 화학 합성입니다.이러한 복잡한 공동체는 지구상에서 에너지 공급을 위해 햇빛에 의존하지 않는 몇 안 되는 생태계 중 하나입니다.[39]

정수압에 대한 적응

심해어는 많은 양의 정수압을 견뎌내야 하는 심해에서 살아남기 위해 단백질, 해부학적 구조, 대사 체계 등에 다양한 적응을 합니다.먹이의 이용 가능성과 포식자 회피와 같은 다른 요소들도 중요하지만, 심해 생물들은 높은 압력에 직면하여 잘 조절된 대사 체계를 유지할 수 있는 능력을 가져야만 합니다.[40]극단적인 환경에 적응하기 위해, 이 유기체들은 독특한 특징들을 개발했습니다.

단백질은 결합 사건들의 수화 및 탈수 반응 동안 물 조직의 변화를 겪으면서 높아진 정수압에 큰 영향을 받습니다.이것은 대부분의 효소-리간드 상호작용이 전하 또는 극성의 비전하 상호작용을 통해 형성된다는 사실 때문입니다.정수압은 단백질 접힘과 조립 및 효소 활동에 모두 영향을 미치기 때문에 심해종은 압력에 대항하여 단백질 기능을 보존하기 위해 생리학적 및 구조적 적응을 거쳐야 합니다.[40][41]

액틴은 다양한 세포 기능에 필수적인 단백질입니다.α-액틴은 근섬유의 주성분이며, 다양한 종에 걸쳐 보존성이 높습니다.일부 심해어는 α-액틴의 메커니즘의 변화를 통해 내압성을 발달시켰습니다.5000m 이상의 깊이에 사는 일부 종에서, C.armatusC.yaquinae는 근섬유의 주성분인 α-Actin의 활성 부위에 특이적인 치환을 가지고 있습니다.[42]C.armatus의 Q137K와 V54A 또는 C.yaquinae의 I67P와 같은 특정 대체물은 내압성에서 중요성을 가질 것으로 예측됩니다.[42]액틴의 활성 부위에서의 치환은 단백질의 염교 패턴에 상당한 변화를 초래하며, 이는 자유 에너지 분석 및 분자 역학 시뮬레이션에 의해 확인된 ATP 결합 및 하위 단위 배열에서 더 나은 안정화를 가능하게 합니다.[43]심해어는 바다 상층부에 서식하는 물고기에 비해 액틴에 염교가 더 많다는 사실이 밝혀졌습니다.[42]

단백질 치환과 관련하여, 특정 오스몰라이트는 높은 정수압 하에서 심해어에 풍부한 것으로 밝혀졌습니다.특정 콘드리치안의 경우 트리메틸아민 N-옥사이드(TMAO)가 깊이에 따라 증가하여 다른 오스몰라이트와 요소를 대체하는 것으로 나타났습니다.[44]높은 정수압 불안정 단백질로부터 단백질을 보호할 수 있는 TMAO의 능력 때문에, 오스몰라이트 조절은 심해 어류가 높은 정수압을 견딜 수 있는 중요한 적응입니다.

심해 생물은 심해에서 살아남고 번성하기 위한 분자적 적응력을 가지고 있습니다.마리아나 하달 달팽이오스테오칼신 유전자의 변형을 일으켰는데, 여기서 유전자의 조기 종결이 발견되었습니다.[41]오스테오칼신 유전자는 뼈의 발달과 조직의 광물화를 조절하는데, 골격 변이는 두개골이 열리고 연골에 기반을 둔 뼈 형성을 초래한 것으로 보입니다.[41]심해에 있는 높은 정수압 때문에 지표면에 사는 생물들이 발달하는 닫힌 두개골은 강제적인 스트레스를 견디지 못합니다.마찬가지로, 표면 척추동물에서 볼 수 있는 일반적인 뼈 발달은 일정한 고압 하에서 구조적인 완전성을 유지할 수 없습니다.[41]

탐험

바다의 가장 깊은 곳보다 달에 대해 더 많이 알려져 있다고 합니다.[45]이것은 George E.R.의 1953년 진술에 근거한 일반적인 것입니다.디콘은 Journal of Navigation에 발표되었으며, 주로 당시 해저 목욕법의 부족한 양을 언급합니다.[46]바다의 가장 깊은 곳에 가본 사람들보다 더 많은 사람들이 달에 서 있었다는 비슷한 생각도 마찬가지로 문제가 있습니다.[46]

심해 연구에서 자율 착륙선(RV Kaharoa)의 작동과 사용을 설명합니다; 목격된 물고기는 심해 척탄병(Coryphaenoides armatus)입니다.

그럼에도 불구하고 심해는 지구상에서 가장 적게 탐사된 지역 중 하나로 남아있습니다.[47]심해저 연구를 위한 대안적인 접근법을 요구하는 전통적인 탐사 방법에 대해서는 메조펠라직에서도 압력이 너무 커집니다.해양심층 탐사에는 미끼형 카메라 스테이션, 소형 유인 잠수정, ROV(원격 운용 차량) 등이 사용됩니다.이 지역을 탐험하는 데 드는 어려움과 비용 때문에 현재의 지식은 제한적입니다.압력은 10미터마다 대략 1기압으로 증가하는데, 이것은 심해의 일부 지역이 1,000기압 이상의 압력에 도달할 수 있다는 것을 의미합니다.이것은 기계적인 도움 없이 거대한 깊이에 도달하는 것을 매우 어렵게 만들 뿐만 아니라, 세포 화학이 그러한 거대한 압력에 적응할 것이기 때문에 이러한 영역에 살 수 있는 유기체를 연구하려고 시도할 때 상당한 어려움을 제공합니다.

참고 항목

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