해양 생물에 대한 인간의 영향

Human impact on marine life
해양에[1][2] 대한 전지구적 누적 인력의 영향

인간의 활동은 남획, 서식지 손실, 침입종의 유입, 해양 오염, 해양 산성화해양 온난화를 통해 해양 생물과 해양 서식지에 영향을 미친다.이는 해양 생태계먹이망영향을 미치며, 해양 [3]생물체의 다양성과 지속에 대해 아직 인식되지 않은 결과를 초래할 수 있다.

IPCC(2019)에 따르면 1950년 이후 "다양한 그룹의 많은 해양 생물종이 해양 온난화, 해빙 변화 및 생물 지구 화학적 변화(산소 손실 등)에 대응하여 [4]지리적 범위와 계절적 활동을 변화시켰다."

해양 면적의 13%만이 황무지로 남아 있으며,[5] 주로 해안을 따라 있는 것이 아니라 탁 트인 바다 지역에 남아 있는 것으로 추정되고 있다.

남획

먹이사슬을 낚아채다
참치처럼 영양이 풍부한 생선을 남획하면
해파리처럼 영양이 낮은 유기체로 대체되는 것

유엔 [6]식량농업기구의 2018년 보고서에 따르면 세계 어류 재고의 3분의 1에서 남획이 발생하고 있다.또한 업계 관측통들은 불법, 보고되지 않은, 규제되지 않은 조업이 대부분의 어업에서 발생하고 있으며 일부 중요한 [7]어업에서 전체 어획량의 30%를 차지하고 있다고 믿고 있습니다.먹이그물낚시라고 불리는 현상으로, 세계 어업의 평균 영양 수준은 높은 영양 수준의 물고기를 [8]남획하기 때문에 감소했습니다.

"마치 우리가 바다 속의 동물들과 싸우기 위해 우리의 군대를 사용하는 것과 같습니다.우리는 그들을 박멸하기 위해 이 전쟁에서 점차 승리하고 있습니다."

Daniel Pauly, pioneer on human impacts on global fisheries, [9]

서식지의 손실

다양한 해양 [1]생태계에 대한 연간 추세와 현재의 누적 영향 사이의 관계.

해안 생태계는 특히 [10]인간에 의해 훼손되고 있다.특히 해초 초원, 맹그로브 숲, 산호초에서 상당한 서식지 손실이 발생하고 있으며, 이들 모두는 인간의 교란으로 인해 전 세계적으로 감소하고 있다.

산호초는 지구상에서 가장 생산적이고 다양한 생태계 중 하나이지만, 그 중 5분의 1은 최근 인위적인 교란으로 인해 없어졌다.[11][12]산호초는 영양부족 수역에서 번성하기 위해 영양분을 유지하고 재활용하기 위해 해양 미생물에 의존하는 미생물 구동 생태계이다.하지만, 이러한 동일한 미생물은 또한 생물 지구 화학적 순환과 해양 먹이망에 걸쳐 연쇄적인 효과와 함께 산호초의 감소를 심화시키는 피드백 루프를 촉발할 수 있습니다.산호초 보존이 [13]미래에 성공할 가능성이 있다면 산호초 내의 복잡한 미생물 상호작용에 대해 더 잘 이해할 필요가 있다.

해초지는 최근 수십 년간 3만 km2(1만2000평방 mi)가 손실됐다.현재 연간 약 1조 9천억 달러의 가치가 있는 해초 생태계 서비스에는 영양 순환, 멸종 위기에 처한 듀공, 해우, 녹색 거북을 포함한 많은 해양 동물들에게 음식과 서식지의 제공, 산호초 물고기의 주요 [10]촉진 등이 포함됩니다.

1980년 이후 세계 맹그로브 숲의 5분의 [14]1이 사라졌다.다시마 숲에 대한 가장 시급한 위협은 해안 생태계의 남획일 수 있는데, 이는 더 높은 영양 수준을 제거함으로써 그들이 성게 [15]불모지로의 이동을 용이하게 한다.

침습종

화물선이 밸러스트 물을 측면으로 퍼 나른다.

침습종은 특정 지역에 자생하지 않는 종으로 환경, 인간 경제 또는 인간 [16]건강에 해를 끼칠 정도로 확산될 수 있다.2008년 몰나 외 연구진은 수백 종의 해양침습종의 경로를 기록했고 선박이 해양침습종의 이동을 위한 지배적인 메커니즘이라는 것을 발견했다.해양 생물을 다른 해양 환경으로 운반하는 두 가지 주요 해양 메커니즘은 선체 오염과 밸러스트 [17]물의 이동이다.

메네미옵시스레이디

밸러스트 물은 바다에서 흡수되어 항구로 방출되는 외래 해양 생물의 주요 원천이다.흑해, 카스피해, 아조프해에서 자생하는 침습적인 민물 얼룩말 홍합은 대양 횡단 [18]선박에서 밸러스트 물을 통해 오대호로 운송되었을 것입니다.Meinesz는 단일 침습종이 생태계에 해를 끼치는 최악의 경우 중 하나가 해파리처럼 보이는 것에 기인할 수 있다고 믿고 있다. 해파리의 일종으로 지금은 세계 각지의 강어귀에 서식하고 있으며 1982년에 처음 도입되어 배의 밸러스트 물에 실려 흑해로 옮겨진 것으로 생각되고 있다.해파리의 개체수는 기하급수적으로 증가했고 1988년에는 지역 수산업에 큰 피해를 입혔다.1984년 20만4000t이던 멸치 어획량이 1993년 200t으로, 1984년 2만4600t이던 스프래트가 1993년 1만2000t으로, 전갱이가 1984년 4000t에서 [19]1993년 0t으로 줄었다.해파리가 물고기 유충을 포함한 동물성 플랑크톤을 고갈시켰기 때문에 해파리의 개체수는 급격히 감소했지만, 그들은 계속해서 생태계에 목을 조르고 있습니다.

침습종은 한번 점령된 지역을 점령하고, 새로운 질병의 확산을 촉진하고, 새로운 유전 물질을 도입하고, 수중 해양 풍경을 바꾸고, 먹이를 얻는 토종 종들의 능력을 위태롭게 할 수 있다.침습종은 미국에서만 [20]연간 약 1,380억 달러의 수익 및 관리 비용 손실을 초래합니다.

해양 오염

해양 오염산업, 농업, 주거 폐기물, 입자, 소음, 과도한 이산화탄소 또는 침입 생물과 같이 인간이 사용하거나 퍼뜨리는 물질이 바다에 들어가 해로운 영향을 미칠 때 발생한다.이러한 폐기물의 대부분(80%)은 육상 기반 활동에서 발생하지만,[21] 해양 운송도 상당한 기여를 한다.대부분의 투입물이 강, 하수 또는 대기를 통해 육지에서 나오기 때문에 대륙붕이 오염에 더 취약하다는 것을 의미한다.대기 오염은 또한 [22]철, 탄산, 질소, 실리콘, 황, 살충제 또는 먼지 입자를 바다로 운반함으로써 기여하는 요인이다.오염은 종종 농업 유출, 바람에 날리는 잔해, 먼지와 같은 비점원으로부터 발생한다.이러한 논포인트 원천은 주로 강을 통해 바다로 유입되는 유출에 기인하지만, 이러한 오염물질이 수로와 [23]바다로 가라앉을 수 있기 때문에 바람에 날려온 파편과 먼지 또한 한 역할을 할 수 있다.오염 경로에는 직접 배출, 육상 유출, 선박 오염, 대기 오염 및 잠재적으로 심해 채굴이 포함됩니다.

해양 오염의 유형은 해양 파편에 의한 오염, 미세 플라스틱, 해양 산성화, 영양소 오염, 독소 및 수중 소음으로 분류될 수 있다.해양의 플라스틱 오염은 플라스틱에 의한 해양 오염의 일종으로, 병이나 가방과 같은 큰 원재료에서 플라스틱 물질의 파편화로 형성된 미세 플라스틱에 이르기까지 크기가 다양하다.해양 잔해는 주로 바다에 떠다니거나 떠다니는 인간 쓰레기다.플라스틱 오염은 해양 생물에 해롭다.

또 다른 우려 사항은 집약적인 농업에서 나오는 영양소(질소와 인)의 유출과 처리되지 않았거나 부분적으로 처리된 오수의 강과 그 후의 해양으로의 처리이다.이러한 질소와 의 영양소들은 식물성 플랑크톤과 대식세포의 성장을 자극하는데, 이것은 해양 생물뿐만 아니라 인간에게도 해로울 수 있는 해로운 녹조(부영양화)를 초래할 수 있습니다.과도한 조류 성장은 민감한 산호초를 질식시키고 생물 다양성과 산호 건강의 상실로 이어질 수 있다.두 번째 주요 우려 사항은 녹조의 열화가 연안 수역의 산소 소비로 이어질 수 있다는 것인데, 이는 온난화로 인해 [24]물기둥의 수직 혼합이 줄어들기 때문에 기후 변화와 함께 악화될 수 있는 상황입니다.

영양소 오염

영양소 오염은 지표수의 부영양화의 주요 원인이며, 과잉 영양소(대개 질산염이나 인산염)는 조류 성장을 촉진합니다.그리고 나서 이 조류는 죽고 가라앉고 물 속의 박테리아에 의해 분해된다.이 분해 과정은 산소를 소비하여 다른 해양 생물에 대한 공급을 고갈시키고 "데드 존"이라고 불리는 것을 만든다.데드존은 저산소이기 때문에 물의 산소 농도가 매우 낮습니다.이것은 해양 생물을 죽이거나 그 지역을 떠나도록 강요하고, 그 지역에서 생물을 제거하고 데드 존이라는 이름을 붙인다.저산소 구역이나 데드존은 자연적으로 발생할 수 있지만, 인간의 활동으로 인한 영양소 오염은 이러한 자연적인 과정을 환경 문제로 [25]바꾸어 놓았다.

영양소 오염에는 다섯 가지 주요 원인이 있다.영양분 유출의 가장 흔한 원천은 도시 하수이다.이 오수는 빗물, 누출 또는 인간 오수의 직접적 수역 내 유입을 통해 수로에 도달할 수 있습니다.다음으로 가장 큰 원천은 농업 관행에서 나온다.농사에 사용되는 화학 비료는 지하수에 스며들거나 빗물에 떠내려가 수로로 들어가 이러한 환경에 과도한 질소와 인을 유입시킬 수 있다.가축 폐기물은 수로로 유입되어 과잉 영양분을 유입시킬 수도 있다.동물의 배설물로 인한 영양소 오염은 한 밀집지역에서 수백에서 수천 마리의 동물이 사육되는 산업 동물 농업 사업에서 가장 심각하다.빗물 배수는 영양소 오염의 또 다른 원천이다.주거지와 불침투성 지표에서 나온 영양분과 비료는 폭풍우 속에서 채취될 수 있으며, 폭풍우는 가까운 강과 시냇물로 흘러가 결국 바다로 이어진다.영양소 유출의 다섯 번째 주요 원천은 양식업으로, 수생 생물은 통제된 조건에서 양식된다.이러한 작업에 의해 생성된 배설물, 과잉 식품 및 기타 유기성 폐기물은 과잉 영양분을 주변 [26]물에 유입시킨다.

독성 화학물질

독성 화학물질은 플랑크톤과 해저동물의해 흡수되는 작은 입자에 부착될 수 있으며, 그 대부분은 퇴적물 공급자나 필터 공급자이다.이런 식으로 독소는 해양 먹이사슬 안에서 위쪽으로 집중된다.많은 입자들이 화학적으로 산소를 고갈시키는 방식으로 결합되어 하구무산소 상태가 된다.살충제와 독성 금속은 비슷하게 해양 식품 거미줄에 섞여 해양 생물의 생물학적 건강을 해친다.많은 동물 사료에는 높은 물고기 사료나 물고기 가수분해물 함량이 있다.이런 식으로, 해양 독소는 육지 동물에게 다시 전달되고, 그 다음에는 사람에게 옮겨진다.

식물성 플랑크톤의 농도는 지난 세기 동안 연안 해역에서 증가해 왔으며, 최근에는 외양에서 감소했습니다.육지로부터의 영양소 유출의 증가는 해안 식물성 플랑크톤의 상승을 설명할 수 있는 반면, 외양의 표면 온도가 따뜻해지면 물기둥의 층화가 강화되어 외양 식물성 플랑크톤이 [27]유용하다고 생각하는 깊은 곳에서 영양소의 흐름이 감소했을 수 있다.

플라스틱 오염

매년 3억 톤 이상의 플라스틱이 생산되는데, 그 중 절반은 컵, 가방, 포장재 같은 일회용 제품에 사용된다.매년 최소 1,400만[28] 톤의 플라스틱이 바다로 들어간다.확실히 아는 것은 불가능하지만, 우리의 바다에 약 1억 5천만 미터톤의 플라스틱이 존재하는 것으로 추정된다.플라스틱 오염은 지표수에서 심해 침전물에 이르는 모든 해양 파편의 80%를 차지한다.플라스틱은 가볍기 때문에, 이러한 오염의 대부분은 해양 표면과 주변에서 볼 수 있지만, 플라스틱 쓰레기와 입자들은 이제 심해, 오대호, 산호초, 해변, 강, 강 하구를 포함한 대부분의 해양과 육상 서식지에서 발견됩니다.해양 플라스틱 문제의 가장 눈길을 끄는 증거는 환류 지역에 쌓인 쓰레기장이다.고리는 지구의 바람 패턴과 행성의 [29]회전에 의해 생성된 힘에 의해 형성된 원형 해류이다.5개의 주요 해양 회전이 있습니다: 북태평양 아열대 회오리, 북대서양 아열대 회오리, 인도양 아열대 회오리입니다.이들 [30]각각에는 중대한 가비지 패치가 있습니다.

더 큰 플라스틱 쓰레기는 해양 생물에 의해 섭취될 수 있고, 그들의 배를 채우고, 그들이 영양적으로 가치가 있는 것을 전혀 섭취하지 않았을 때 그들이 배가 부른다고 믿게 만든다.이것은 바다새, 고래, 물고기, 거북이를 플라스틱으로 가득 찬 위장과 함께 굶어 죽게 할 수 있다.해양 생물들은 또한 플라스틱 [31]쓰레기에 질식되거나 얽힐 수 있다.

해양 플라스틱 오염의 가장 큰 위협은 미세 플라스틱에서 온다.플라스틱 파편의 작은 파편입니다. 마이크로비드 같은 작은 파편도 있습니다.다른 미세 플라스틱은 더 큰 플라스틱 쓰레기의 풍화로부터 온다.일단 더 큰 플라스틱 쓰레기 조각들이 바다나 어떤 수로든 들어가면, 햇빛 노출, 온도, 습도, 파도, 그리고 바람은 플라스틱을 5밀리미터보다 작은 조각으로 분해하기 시작합니다.플라스틱은 또한 플라스틱 파편을 먹고 잘게 부수어 이 미세 플라스틱을 배출하거나 뱉어내는 작은 유기체들에 의해 분해될 수 있다.연구실 실험에서 관현악단가마렐루스 종의 양족동물이 비닐봉지 조각을 빠르게 먹어치우고, 하나의 봉지를 175만 개의 미세한 [32]조각으로 조각낼 수 있다는 것이 밝혀졌다.플라스틱은 부서졌지만, 여전히 인간이 만든 물질로 생분해되지 않는다.원양 해양 환경의 플라스틱 중 약 90%가 미세 [29]플라스틱으로 추정됩니다.이러한 미세 플라스틱은 플랑크톤이나 물고기 애벌레와 같은 먹이사슬의 기초에 있는 해양 유기체에 의해 자주 소비되는데, 이것은 먹이사슬을 통해 섭취된 플라스틱의 농도로 이어진다.플라스틱은 독성 화학 물질로 만들어지며, 이 화학 물질들은 몇몇 사람들이 [33]먹는 물고기를 포함한 해양 먹이 사슬에 들어간다.

소음 공해

바다에는 수만 년 동안 생물들이 진화해 온 자연의 소리 풍경이 있습니다.하지만, 인간의 활동은 이러한 소리 경관을 어지럽히고, 유기체가 짝짓기를 위해 의지하고, 포식자를 쫓고, 여행을 하는 소리를 대부분 흘려보냅니다.선박 및 보트 프로펠러와 엔진, 산업어업, 연안건조, 석유시추, 지진조사, 전쟁, 해저채광, 수중음파탐지기 등이 모두 해양환경에 소음공해를 가져왔다.지난 50년 동안 주요 수송로를 따라 저주파 소음의 32배 정도 증가한 것으로 추정되며, 이로 인해 해양 동물들은 중요한 번식지와 먹이 [37]공급지에서 멀어졌습니다.소리는 바다를 통해 가장 멀리 이동하는 감각 신호로, 인위적인 소음 공해는 유기체의 소리 활용 능력을 방해한다.이것은 그들의 전반적인 건강에 영향을 미칠 수 있는 유기체들에게 스트레스를 유발하고, 그들의 행동, 생리학, 번식을 방해하고,[38] 심지어 죽음을 야기합니다.지진 조사에 의한 소리 폭발은 해양 동물의 귀를 손상시키고 심각한 부상을 입힐 수 있다.소음 공해는 고래와 돌고래와 같이 반향 위치 결정에 의존하는 해양 포유류에게 특히 피해를 준다.이 동물들은 의사소통을 하고, 길을 찾고, 먹이를 주고, 짝을 찾기 위해 반향 위치를 사용하지만, 과도한 소리는 반향 위치를 사용하는 그들의 능력을 방해하고, 따라서 이러한 중요한 [39]임무를 수행한다.

채굴

심해 채광의 전망은 연약한 심해 생태계에 미치는 영향과 해양 생물 [40][41]펌프에 미치는 광범위한 영향에 대한 과학자들과 환경 단체들의 우려로 이어졌다.

인간유발병

해양 환경의 급격한 변화는 질병이 번성하도록 한다.질병을 일으키는 미생물은 다른 해양 생물들보다 훨씬 더 빠르게 변화하고 새로운 해양 환경에 적응할 수 있어 해양 생태계에서 유리하다.이 유기체 그룹은 바이러스, 박테리아, 곰팡이, 원생동물을 포함한다.이러한 병원성 생물들은 빠르게 적응할 수 있지만, 다른 해양 생물들은 그들의 환경에 대한 빠른 변화로 인해 약해진다.또한 양식업, 수생생물 양식업, 바다를 오염시키는 인간의 배설물 등으로 미생물이 점점 더 풍부해지고 있다.이러한 관행은 [42]새로운 병원균과 과잉 영양소를 바다에 도입하여 미생물의 생존을 더욱 장려한다.

이 미생물들 중 일부는 광범위한 숙주를 가지고 있고 다숙주 병원균으로 언급된다.이것은 병원체가 서로 관련이 없는 다른 종들로부터 감염, 증식, 전염될 수 있다는 것을 의미한다.다숙주 병원균은 많은 유기체를 감염시킬 수 있기 때문에 특히 위험하다. 하지만 모든 유기체에게 치명적이지는 않을 수도 있다.이것은 미생물이 더 내성이 강한 종에 존재할 수 있고 이러한 유기체를 민감한 종을 지속적으로 감염시키기 위한 혈관으로 사용할 수 있다는 것을 의미합니다.이 경우, 병원체는 숙주 [42]유기체의 공급을 유지하면서 감염되기 쉬운 종을 완전히 없앨 수 있다.

기후 변화

해양 환경에서 미생물 1차 생산은 CO 격리에 크게2 기여합니다.해양 미생물은 또한 해양 식품 거미줄에서 사용하기 위해 영양분을 재활용하고 그 과정에서 이산화탄소를 대기로 방출한다2.미생물 바이오매스와 다른 유기물들은 수백만 년 동안 화석 연료로 전환된다.반대로, 화석연료의 연소는 온실가스를 그 시간의 극히 일부분에 방출한다.그 결과, 탄소 순환은 균형을 잃었고, 화석 연료가 계속 [43]연소되는 한 대기 중 CO2 수치는 계속 증가할 것이다.

해양 및 육지 생물군의 미생물 및 기후변화
기후 변화와 해양에 미치는 영향의 개요

해양 온난화

1951-1980년 평균과 비교하여 1880년부터 2011년까지 전지구 평균 육지-해양 온도 변화.
출처 : NASA GISS

지구 온난화로 인한 대부분의 열에너지는 대기로 들어가거나 [45][46]땅을 따뜻하게 하는 것이 아니라 바다로 들어간다.과학자들은 30여 년 전 바다는 기후변화에 대한 인간의 영향을 보여주는 중요한 지문이며 "기후 민감도에 대한 우리의 이해를 크게 개선할 수 있는 가장 좋은 기회는 아마도 내부 해양 온도를 감시하는 것일 것이다"[47]라고 깨달았다.

지구 온난화가 진행됨에 따라 해양 생물들이 바다의 시원한 지역으로 이동하고 있다.예를 들어, 미국 북동부 해안과 동부 베링 해에서 105종의 해양 물고기와 무척추동물이 관찰되었다.1982년부터 2015년까지 이 그룹의 바이오매스 평균 중심은 약 10마일 북쪽으로 이동했고, 약 20피트 더 [48][49]깊이 이동했다.

지구 온난화로 인한 대부분의 열에너지는 바다로 들어간다.
Nuccitelli 등(2012)의 전지구 열 축적 데이터

해수 온도 상승이 해양 생태계에 피해를 주고 있다는 증거가 있다.를 들어, 인도양식물성 플랑크톤 변화에 대한 연구는 지난 60년 [51]동안 해양 식물성 플랑크톤이 최대 20% 감소했음을 보여준다.여름 동안, 서부 인도양에는 세계에서 가장 많은 해양 식물성 플랑크톤 꽃이 피는 곳 중 하나입니다.인도양의 온난화가 증가하면 해양의 성층화가 강화되어 광합성을 위해 충분한 빛을 이용할 수 있는 유포틱 지역에서 영양분이 혼합되는 것을 방지할 수 있습니다.따라서 1차 생산이 제한되고 지역 전체의 먹이사슬이 중단된다.급격한 온난화가 계속되면 인도양은 생태 사막으로 변해 생산성이 떨어질 [51]수 있다.

남극 진동(남극 환상 모드라고도 함)은 남극을 둘러싼 서풍 또는 저기압의 띠로,[54] 남극이 어느 단계에 있는지에 따라 북쪽 또는 남쪽으로 이동합니다.남극 순환 해류를 이끄는 서풍대는 플러스 단계에서는 남극을 [55]향해 거세지고 수축하는 반면 마이너스 단계에서는 적도 쪽으로 이동한다.남극의 진동과 관련된 바람은 남극 대륙붕을 [56][57]따라 따뜻한 극지방의 깊은 물이 해양에서 솟아오르게 한다.이것은 빙붕 기초 [58]융해와 관련이 있으며, 이는 남극 [59]빙상의 많은 부분을 불안정하게 만들 수 있는 바람으로 인한 메커니즘을 나타낸다.남극의 진동은 현재 천 년 이상 발생한 가장 극단적인 양의 단계이다.최근에는 이러한 긍정적인 국면이 더욱 심해지고 있으며, 이는 온실 가스 수치의 증가와 이후 성층권 오존 [60][61]감소에 기인하고 있다.물리적 환경의 이러한 대규모 변화는 "남극의 모든 수준의 해양 식품 [52][53]거미줄에 걸쳐 변화"를 몰고 있다.해양 온난화는 또한 남극 [52][53]크릴새우의 분포도 바꾸고 있다.남극크릴은 연안붕 너머 남극 생태계핵심종이며 해양 포유류 [62]조류에게 중요한 식량원이다.

IPCC (2019)는 해양 생물들이 인간 사회, 어업, [63]식량 생산에 직접적인 영향을 미치면서 전 세계적으로 해양 온난화의 영향을 받고 있다고 말한다.기후변화로 [64]인해 21세기 말까지 해양동물의 수가 15%, 어획량은 21%에서 24% 감소할 것으로 보인다.

2020년의 한 연구는 온실가스의 배출이 줄더라도 2050년까지 지구 온난화가 지금보다 7배나 더 빠르게 심해에서 확산될 수 있다고 보고하고 있다.해양 생물들이 생존 [65][66]온도에서 머물기 위해 이동해야 하기 때문에, 중생대증과 더 깊은 층에서의 온난화는 심해 먹이망에 큰 결과를 가져올 수 있다.

해수면 상승

1993년과 2018년 사이에, 평균 해수면은 세계 대부분의 바다에서 상승했습니다.[67]

해수면 상승으로 인해 해안 생태계는 더 많은 변화에 직면해 있다.일부 생태계는 최고점까지 내륙으로 이동할 수 있지만, 다른 생태계는 자연적 또는 인위적 장벽으로 인해 이동하지 못한다.인간이 만든 장벽이 개입되면 해안 압착이라고 불리는 이 해안 협곡은 갯벌[68][69]습지와 같은 서식지를 잃게 될 수 있습니다.맹그로브와 조수습지축적퇴적물과 유기물을 이용하여 수직으로 건축함으로써 해수면 상승에 적응한다.해수면 상승이 너무 빠르면 따라가지 못하고 물에 [70]잠길 것이다.

새와 물고기에게 중요한 산호 또한 햇빛으로부터 충분한 에너지를 얻기 위해 해수면에 가까이 있기 위해 수직으로 자라야 한다.지금까지는 따라갈 수 있었지만,[73] 앞으로는 그렇게 할 수 없을지도 모릅니다.이러한 생태계는 폭풍 해일, 파도, 쓰나미로부터 보호한다.그들을 잃는 것은 해수면 상승의 영향을 [74][75]더 악화시킨다.댐 건설과 같은 인간 활동은 습지에 대한 침전물 공급을 제한함으로써 자연 적응 과정을 방해할 수 있고,[76] 결과적으로 조수 습지의 손실을 초래할 수 있다.바닷물이 내륙으로 이동할 때, 해안 홍수는 그들의 [77]토양을 오염시키는 것과 같은 기존의 육상 생태계에 문제를 일으킬 수 있다.브램블카이멜로미스는 해수면 [78][79]상승의 결과로 멸종된 최초의 육상 포유류이다.

해양순환과 염분

바다의 염도는 바다에 녹아 있는 소금의 양을 측정하는 것입니다.그 소금은 육지에서 용해된 소금의 침식과 수송에서 나온다.바다의 표면 염도는 지구 물 순환, 해양-대기 교환 및 해양 순환, 열, 운동량, 탄소 및 영양소[80]전 세계에 전달하는 모든 중요한 구성 요소를 연구할 때 기후 시스템의 핵심 변수입니다.찬물은 따뜻한 물보다 밀도가 높고 짠물은 담수보다 밀도가 높다.이것은 바닷물의 밀도가 온도와 염도의 변화에 따라 변한다는 것을 의미한다.이러한 밀도의 변화는 해양 [80]순환을 움직이는 에너지의 주요 원천이다.

1950년대 이후 실시된 표면 해양 염도 측정에 따르면 고염수 지역은 더 많은 식염수가 되고 저염수 지역은 더 적은 [81][82]식염수로 전지구 물 순환이 강화된다.

열염 순환, 해양 컨베이어 벨트
2011년 12월부터 2012년 12월까지 NASA 물병자리 위성 계측기로 측정한 표면 염도 변화
파란색: 저염도 빨간색: 고염도

해양 산성화

해양 산성화의 잠재적 영향
미래 [83]해양에서의 산성화와 관련된 다양한 환경적 요인, 프로세스 및 사이클을 연계하여 앞으로 발생할 잠재적 생태학적 및 생물 지구화학적 결과에 대한 개요.

해양 산성화는 해양의 산성화가 증가하는 으로,[84] 주로 대기 이산화탄소를 흡수함으로써 발생한다.화석연료의 연소로 인한 대기 중 이산화탄소의 증가는 바다에 용해되는 이산화탄소를 증가시킨다.이산화탄소가 물에 녹으면 수소와 탄산 이온을 형성한다.이것은 차례로 바다의 산도를 증가시키고 탄산칼슘에 의존하는 미생물, 조개류 그리고 다른 해양 생물들이 껍데기를 [85]형성하는 것을 점점 더 어렵게 만든다.

산도를 증가시키는 것은 또한 일부 생물에서 신진대사율과 면역 반응을 저하시키고 산호 [86]표백을 유발하는 것과 같은 해양 생물에게 다른 해를 끼칠 수 있습니다.해양 산성화는 산업화 시대 [87]초기부터 26% 증가했다.이는 인위적인 기후변화에 비유되며 지구온난화[88]사악한 쌍둥이이자 다른 이산화탄소2 [89]문제로 불린다.

산업혁명 시작부터 20세기 말까지 인간이 만든 CO
2 의한 해수 pH의 추정 변화

해양 탈산소

해양 탈산소는 해양 생물의 추가적인 스트레스 요인이다.해양 탈산소는 화석연료를 태운 결과 해양에서 산소 최소수역이 확대되는 것이다.그 변화는 상당히 빨랐고,[90][91][92][93] 영양이나 생계를 위해 해양 생물에 의존하는 사람들뿐만 아니라 물고기와 다른 종류의 해양 생물에게도 위협이 되고 있다.해양 탈산소는 해양 생산성, 영양 순환, 탄소 순환, 해양 [94][95]서식지에 영향을 미칩니다.

해양 온난화는 해양 탈산소화를 악화시키고 해양 유기체를 더욱 압박하며, 밀도와 용해성 효과를 통해 해양 성층화를 증가시키고 동시에 신진대사 수요를 [96][97]증가시킴으로써 영양소 가용성을 제한한다.IPCC 2019 기후변화 해양극저온권에 관한 특별보고서따르면 해양 화학변화로 해양 먹이망 전체에 생물종의 생존성이 저해되고 있다.바다가 따뜻해짐에 따라, 물층 사이의 혼합이 감소하여, 해양 [98]생물이 이용할 수 있는 산소와 영양소가 줄어들게 된다.

극지방 빙상

기후 변화는 해빙을 녹여 북극을 얼음 사막에서 탁 트인 바다로 변화시킨다.북극곰과 바다표범은 서식지를 잃고 식물성 플랑크톤의 성장이 증가하여 북극 먹이망을 부채질할 수 있으며, 이는 탄소 매몰률을 높이고 [99]대기 중 CO의2 양을 감소시킬 수 있다.

최근까지[100], 빙상은 탄소 순환의 불활성 성분으로 간주되었고 글로벌 모델에서는 대부분 무시되었다.지난 10년 동안의 연구는 독특하게 적응된 미생물 군집의 존재, 빙상에서의 높은 생물 지구 화학적/물리적 풍화율, 그리고 1,000억 톤 이상의 유기 탄소의 저장과 [101]순환을 입증하면서 이러한 관점을 변화시켰다.

현재의 빙상(2019년)에 탄소가 저장 및 플럭스, 이산화탄소(데이터가 존재하는 경우)에 대한 예측 영향.
추정 탄소 플럭스는 Tg C a−1(연간 탄소 메가톤) 단위로 측정되며, 탄소 저장소의 추정 크기는 Pg C(연간 탄소 수천 메가톤) 단위로 측정됩니다.델 텔레폰 어드바이저 =용존 유기 탄소, POC =미립자 유기 탄소.[101]

생물 지구 화학

해양 질소 사이클에 대한 인위적 영향

오른쪽 그림은 해양 질소 순환에 대한 인간의 영향을 보여줍니다.생물 가용 질소(Nb)는 유출 또는 대기 침적에 의해 해양 생태계에 유입되어 부영양화, 데드존 형성산소 최소존(OMZ) 확장을 일으킨다.인공 활동 및 산소 결핍 구역에서 질소 산화물(NO2, NO)이 방출되면 성층권 오존이 고갈되어 UVB가 더 많이 방출되어 해양 생물, 산성비해양 온난화의 피해를 발생시킨다.해양 온난화는 물의 성층화, 탈산소화, 데드존 형성을 일으킨다.데드존과 OMZ는 질소손실(N과2 NO)을2 일으키는 아나목스탈질 핫스팟입니다.대기 중 이산화탄소가 증가하면 바닷물이 산성화되고 질화 등의 pH 의존성 N-사이클링 프로세스가 감소하며 N [102]고정성2 향상됩니다.

탄산칼슘

산성도가 높아지면 콕콜리소포 같은 미생물과 성게 같은 조개류들이 탄산가죽을 만드는 것이 어려워진다.

아라곤산염은 많은 해양 동물들이 탄산염 골격과 조개껍질을 만들기 위해 사용하는 탄산칼슘의 한 형태이다.아라곤산염의 포화도가 낮을수록, 유기체가 뼈와 껍데기를 만들고 유지하는 것이 더 어려워집니다.아래 지도는 1880년과 [103]2012년 사이의 아라고나이트 해수 포화도 변화를 보여준다.

한 가지 를 들면 익룡은 널리 분포하는 유영 골뱅이 무리이다.익룡이 껍데기를 만들기 위해서는 탄산 이온과 용해된 칼슘을 통해 생성되는 아라고나이트가 필요합니다.익룡은 산성화 수준이 높아짐에 따라 아라곤산염 [104]생성에 필요한 탄산염으로 과포화된 물의 양이 꾸준히 감소했기 때문에 심각한 영향을 받는다.

익룡의 껍질이 pH수준의 물에 잠겼을 때, 바다는 2100년까지 도달할 것으로 예상되며, 껍질은 6주 [105]안에 거의 완전히 용해되었다.산호,[106] 산호조류,[107] 콕콜리소포,[108] 유충류,[109][110] 그리고 일반적으로 조개류는 해양 산성화의 영향으로 석회화가 감소하거나 용해가 강화된다.

해양 산성화의 영향을 요약한 비디오– 출처: NOAA
해양 산성화의 영향을 나타내는 건강하지 못한 익생동물
해양 산성화는 부서지기 쉬운 별들의 근육량을 감소시킨다.
익룡과 부서지기 쉬운 별은 북극 먹이 사슬의 밑부분을 형성한다.

익룡과 부서지기 쉬운 별은 함께 북극 먹이 그물의 밑부분을 형성하며 둘 다 산성화에 의해 심각하게 손상된다.익룡 껍질은 산성화가 증가하면서 용해되고 부서지기 쉬운 별들은 [111]부속지를 다시 자라게 할 때 근육량을 잃습니다.게다가 부서지기 쉬운 별의 알은 북극 산성화로 [112]인한 예상 조건에 노출되면 며칠 안에 죽는다.산성화는 북극의 먹이망을 밑바닥부터 파괴할 위험이 있다.북극의 물은 빠르게 변화하고 있으며 아라곤산염으로 [104]충분히 포화되지 않는 과정에서 발전하고 있다.북극의 먹이사슬은 단순한 것으로 여겨지는데, 이것은 작은 유기체에서 더 큰 포식자에 이르는 먹이 사슬에는 몇 가지 단계가 있다는 것을 의미한다.예를 들어 익룡은 "더 큰 플랑크톤, 물고기, 바닷새, 고래 [113]등 많은 상위 포식자들의 주요 먹잇감"이다.

규산염

지난 400년간 농업의 발달로 노출된 암석과 토양이 증가하여 규산염 풍화 속도가 증가하였다.그 결과, 토양에서 비정질 실리카의 침출도 증가하여 [114]하천에 용해된 실리카의 농도가 높아졌습니다.반대로 댐의 증가는 댐 뒤의 담수 규조로의 흡수로 인해 바다에 대한 실리카 공급을 감소시켰다.인공적인 질소와 인의 부하로 인한 비실리성 식물성 플랑크톤의 지배와 따뜻한 물에서 강화된 실리카 용해[114]미래에 실리콘 해양 침전물 수출을 제한할 가능성이 있다.

2019년에 과학자들은 산성화가 [115][116]남해에서 규조 규소 생산을 감소시키고 있다고 제안했다.

해양 규산의 변화는 실리카 껍데기를 구성하는 해양 미생물을 어렵게 할 수 있다.

카본

2009-2018년 지구 탄소 순환의 인위적 변화
인위적 활동으로 인한 지구 탄소 순환의 전반적인 섭동의 도식적 표현은 2009–2018년 10년간 전 세계적으로 평균되었다.해당하는 화살표 및 단위는 범례를 참조하십시오.대기 중 CO2 증가율의 불확실성은 매우 작으며(±0.02 GtC yr-1), 이 수치는 무시된다.인위적 섭동은 활성 탄소 순환 위에 발생하며, 플럭스와 재고는 모든 숫자에 대한 배경에 표시되며, 해양 총 플럭스는 간행 이후 대기 CO2 증가를 설명하기 위해 90 GtC yr-1로 업데이트된다.해안의 탄소 재고는 해안 해양 [120][121]퇴적물에 대한 문헌 검토에서 나온 것이다.
질소-탄소-기후 상호작용.이 그림은 인류세 시대의 주요 상호작용 동인들이다.부호는 표시된 계수의 증가(+) 또는 감소(-)를 나타냅니다. (?)는 알 수 없는 영향을 나타냅니다.화살표의 색상은 직접적인 인위적 영향(빨간색) 또는 자연적 상호작용(파란색, 많은 부분이 인간의 영향에 의해 수정됨)을 나타낸다.교호작용의 세기는 화살표 [122][123]두께로 표시됩니다.
제안된 해양 이산화탄소 제거 옵션

육지 기반 이산화탄소 제거 접근법의 기술적, 정치적 문제가 더욱 분명해짐에 따라, 바다는 기후 거버넌스의 [124]탄소 배출량 전략의 새로운 "파란" 프런티어가 될 수 있다.해양 환경은 자연 기반 생태계 관리에서 지구 시스템에 대한 산업 규모의 기술 개입에 이르기까지 파리 이후의 기후 거버넌스에서 새로운 탄소 흡수원 전략의 블루 프런티어입니다.해양 이산화탄소 제거 접근방식은 다양하지만, 몇 가지는 주요한 지상 이산화탄소 제거 [124]제안과 유사하다.오션 alkalinisation(olivine 같은 해안 바닷물에 규산염 광물을 추가하는 화학 작용을 통해 이산화 탄소 흡수가 증가할)weathering 강화된다 이로 인한 탄소 c와 관련된 연결을 위해, 청색 탄소(해안을 식물에서 자연 생물학적 이산화 탄소 삭감 강화)은 해산 조림, 해양 생물 자원(즉, 미역)의 재배apture and storage는 바이오 에너지와 탄소 포집 및 저장의 해양 변종이다.습지, 해안, 외양은 관리된 탄소 제거 및 저장 장소로 구상되고 개발되고 있으며, 토양과 [124]숲의 사용에서 관행이 확대되고 있다.

다중 스트레스 인자의 영향

해양 온난화와 탈산소로 인한 생태계 영향 확대
상승 선반 시스템의 저산소증 및 해양 산성화 강화 요인.적도 방향 바람은 산소 최소 영역 위에서 저용해 산소(DO), 고영양소 및 고용해 무기 탄소(DIC)의 물을 상승시킵니다.생산성과 저수 거주 시간의 교차 선반 구배는 물이 생산적[127][128]대륙붕을 통과함에 따라 DO(DIC)의 강도를 감소시킨다(증가).

스트레스 요인이 두 개 이상 있으면 효과가 [129][130]증폭될 수 있습니다.예를 들어, 해양 산성화와 해수 온도 상승의 조합은 해양 생물에게 복합적인 영향을 미칠 수 있다.[131][132][133]

CO의 증가가 해양2 생태계에 미치는 영향은 아직 완전히 문서화되어 있지만, 주로 CO와 다른 온실 가스 배출에2 의해 추진되는 해양 산성화와 해양 온도 상승의 조합이 해양 생물과 해양 환경에 복합적인 영향을 미친다는 것을 보여주는 실질적인 연구가 있다.이 효과는 둘 [131][134][133]중 하나의 개별적인 유해 영향을 훨씬 능가합니다.또한 해양 온난화는 해양의 성층화를 증가시켜 밀도와 용해성 효과를 통해 영양소를 [135][136]제한함과 동시에 신진대사 수요를 증가시킴으로써 해양 생물의 추가적인 스트레스 요인인 해양 탈산소를 악화시킨다.

산호초[137] 작용하는 여러 스트레스 요인

해양 산성화, 온난화 및 탈산소가 해양에 미치는 영향의 방향과 크기는 메타 분석[132][138][139]의해 정량화되었으며, 메소코스름 연구에 의해 추가 테스트되었다.메소코스름 연구는 이러한 스트레스 요인의 상호작용을 시뮬레이션하고 해양 식품 거미줄에 치명적인 영향을 미치는 것을 발견했다. 즉, 열 스트레스로 인한 소비 증가는 [140][141]1차 생산자에서 더 많은 가용 이산화탄소로 인한 초식동물 증가를 부정하는 것이다.

변화의 원동력

해양 생태계 변화의 원동력

해양 생태계 역학의 변화는 사회경제적 활동(예를 들어 어업, 오염)과 인간에 의한 생물물리학적 변화(예를 들어 온도, 해양 산성화)에 의해 영향을 받으며, 해양 생태계 역학과 그것이 사회에 창출하는 생태계 서비스에 상호 작용하고 심각한 영향을 미칠 수 있다.이러한 직접적(또는 근접적) 상호작용을 이해하는 것은 해양 생태계를 지속 가능한 사용하기 위한 중요한 단계입니다.그러나, 근접한 상호작용은, 예를 들면, 무역과 금융을 통한 경제, 인간의 이주와 기술 진보를 통한 경제, 글로벌 규모로 작동하고 상호작용하는 훨씬 더 넓은 사회경제적 맥락에 포함되어 있으며, 근접 [142]관계에 영향을 미친다.

베이스라인의 이동

"물리학과 생물과학의 적용으로 오늘날 우리는 더 오래 건강하게 살고 식량 생산은 지난 35년 동안 두 배로 증가했으며 에너지 보조금은 인간의 노동을 대체해 노예의 위계질서를 씻어냈다.그러나 기후변화, 생물다양성 손실, 불충분한 물 공급 등 이러한 선의의 행동의 의도하지 않은 결과는 내일을 최악의 시기로 만들 수 있다."

Robert May 2006 [143]

이전 기준점(기준선)과 비교하여 변화가 측정되어야 하므로 해양 생태계에 대한 연구에서 기준선이 이동한다. 이는 다시 [144]생태계의 초기 상태로부터 상당한 변화를 나타낼 수 있다.예를 들면, 급격히 고갈된 어업은, 미개척이나 미개척 상태의 어업이 아니라, 경력 개시시의 어업을 기준으로 한 연구자에 의해서 평가되고 있다.수백 년 전에 특정 종으로 붐볐던 지역은 장기적인 감소를 경험했을 수도 있지만, 현재 개체군의 기준점으로 사용되는 것은 몇 십 년 전의 수준이다.이런 식으로 오랜 시간에 걸쳐 생태계나 종의 큰 감소는 가려졌고 가려졌다.각 세대가 자연스럽거나 [144]손상되지 않은 것을 재정의할 때 발생하는 변화에 대한 인식의 손실이 있다.

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