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생태계 에너지흐름, 생물간 상호작용

 생태계내에서는 수많은 물질대사 과정이 일어나며 이러한 대사과정들은 물리화학적 변화뿐만 아니라 생물체 내부 또는 외부 환경과의 화학적 반응도 포함된다. 따라서 지구상에 존재하는 모든 생명체 (동물, 식물, 미생물 모두 포함) 의 전체 계보를 파악할 필요가 있으며 이를 위해서는 각 분류군별 계통분류학적 위치 또한 정확히 파악해야 한다.

즉 진화론적 관점에서 동물계-척삭동물문-척추동물아문-유악하문-사지상강-육시상목-사람속-영장목-사람종 으로 이어지는 사람 종까지의 계보파악이 이루어져야만 하는 것이다. 그리고 인간 이외의 다른 영장류나 기타 척추동물까지도 포괄하여 좀 더 폭넓은 시각으로의 접근이 필요하다. 예를 들어 침팬지 같은 경우 현재 우리나라 자연상태에서도 종종 발견되는 종이므로 비록 멸종위기 야생생물 II급이지만 향후 국내 서식 가능성을 염두에 두고 기존 목록상의 학명 대신 새로운 학명을 부여함으로써 학계와의 정보공유체계를 구축하고자 하였다.

지난 5월 국립생태원 개원 기념 국제 심포지엄이 열렸다. 주제는 '기후변화와 생태보전'이었는데 발표 내용 가운데 흥미로운 대목이 있어 소개하려 한다. 미국 캘리포니아 대학 연구팀이 기후변화 영향평가 모델을 개발했는데 핵심은 다음과 같다.

첫째, 기온 상승 시 육지 면적 감소 둘째, 해수면 상승 시 해안선 후퇴 셋째, 강수량 증가 넷째, 가뭄 발생 다섯째, 산불 빈도 증가 여섯째, 동식물 개체수 감소 일곱째, 질병 확산 여덟째, 식량 생산 감소 아홉째, 물 부족 현상 초래 열째, 이산화탄소 농도 증가이다.  온난화가 진행될수록 피해 규모가 기하급수적으로 늘어난다는 건데 실로 충격적이지 않을 수 없다. 물론 아직까지는 가설 단계이고 또 현실과는 동떨어진 측면도 있지만 어쨌든 경각심을 가져야 한다는 차원에서 눈여겨볼 만하다.

생태계란 간단히 말해서 서로 먹고 먹히는 관계(먹이사슬) 가 그물망처럼 얽혀있는 하나의 시스템 이라고 볼 수 있다. 쉽게 말하면 먹이 피라미드 형태인데 상위층일수록 개체수가 적고 하위층일수록 개체수가 많다는 특징이 있다. 가령 최상위 포식자인 호랑이 1마리가 사슴 100마리를 잡아먹는다면 최하위 피식자인 토끼는 1000마리 이상을 잡아먹을 수 있다는 이야기다.

물론 예외도 있지만 일반적으로 그렇다는 소리다. 이렇게 되면 당연히 균형이 깨지게 되고 언젠가는 멸종이 된다. 만약 지금 당장 사라진다고 해도 전혀 이상할게 없다. 그렇기 때문에 학자들은 끊임없이 연구하고 관찰하며 다양한 가설을 세우고 검증하는데 힘쓴다. 그래야만 미래 세대에게도 온전한 생태계를 물려줄 수 있기 때문이다.

남극의 기원과 비하학계 논쟁 정리

 과거 지구과학 수업 때 배운 적이 있던 남극대륙설 또는 판게아 대륙설 그리고 이로 인해 발생되는 빙하기 이론들은 현재까지도 학계에서는 정설로 받아들여지고 있으며 여전히 수많은 가설 속에서도 굳건히 자리를 지키고 있다. 하지만 현대 과학기술의 발전으로 인한 새로운 연구 결과 및 관측 자료 또한 계속해서 발표되고 있기에 기존의 주장되었던 학설 외 다른 가능성도 배제할 수 없게 되었다. 따라서 본 글에서는 이러한 근거자료로써 제시된 최신 논문 3편을 바탕으로 각각의 설별로 어떠한 차이점이 있는지 알아보고자 한다.

먼저 첫 번째 논문은 지난 2015년 11월 미국 국립과학원회보(PNAS)에 실린 내용으로써 제목은 ‘남극대륙 주변부 얼음 코어 시추공 내 산소 동위원소 비율’이다. 해당 논문의 저자는 영국 케임브리지 대학 소속 지질학자이자 빙하학자인 마틴 윌리엄스 박사인데 그는 “지구상 모든 생명체의 기원은 바다”라는 전제하에 약 1억 년 전쯤 남반구의 바다가 얼어붙으면서 대기 중 이산화탄소 농도가 증가했고 그로 인해 온실효과가 나타나면서 급격한 기후 변화가 일어났다고 주장했다. 그러면서 이때 형성된 거대 산맥이 오늘날 우리가 알고 있는 히말라야산맥이라는 것이다.

흥미로운 점은 윌슨 산 정상 부근에서 채취한 암석 샘플로부터 얻은 데이터를 통해 고대 해양생물 화석으로부터 추출한 산소 동위원소 비율과 비교했을 때 매우 유사하다는 사실을 밝혀냈다는 것이다. 뿐만 아니라 인도양 해저 퇴적물 표본과도 일치한다고 덧붙였다. 다만 아직까지는 추가 검증이 필요하다고 밝혔다.

두 번째 논문은 2016년 12월 네이처 지오사이언스지에 게재된 ‘빙하기 동안 유라시아 대륙 이동 속도 측정’이다. 독일 막스플랑크 기상연구소 소속 마르쿠스 베른트 교수팀이 주도한 이번 연구는 유럽우주국(ESA)의 위성관측 기술을 활용하여 진행되었다. 우선 지표면 온도 기록을 토대로 시기별 기온변화를 추정했는데 놀랍게도 지금으로부터 약 5천만 년 전 마지막 빙하기 절정기에 북반구 평균기온이 섭씨 8도가량 떨어졌다는 사실을 확인했다.

더불어 캐나다 북부 지역에서부터 시베리아 남부지역까지 이어지는 초대륙 판게아가 분리되어 남쪽으로 이동했으며 이것이 대서양 해류 순환 패턴에까지 영향을 미쳤다는 증거를 발견했다고 전했다. 참고로 이전까지만 해도 학자들은 최소 2번 이상의 빙하기가 있었다고 추측했으나 이번 연구결과로 인해 적어도 4번 이상 존재했음이 밝혀졌다.

마지막 세 번째 논문은 2017년 9월 사이언스 어드밴시스지에 실렸다. 제목은 ‘판구조론 모델 시뮬레이션을 통한 그린란드-북극 진동 예측’이다. 덴마크 코펜하겐 대학 소속 물리학자 라스무스 닐슨 교수팀이 참여하였으며 북극진동지수(AOI) 값 변동 추이를 관찰하였다. AOI는 북극 상층 기압골이 주기적으로 강약을 반복하는 현상을 말하는데 일반적으로 양의 값을 가질수록 추운 겨울이 지속되며 음의 값을 가질수록 따뜻한 겨울이 이어진다.

해당생태학, 바다생물 보호방법

현재 지구상에서는 인간 활동에 의한 인위적인 영향뿐만 아니라 자연적인 요인에 의해서도 환경오염이 발생하고 있다. 이러한 현상들은 생태계 전반에 걸쳐 큰 변화를 야기하며 생물다양성 감소 및 서식처 파괴 등 종 자체의 생존 위협으로까지 이어지고 있다. 따라서 우리는 앞으로 일어날지도 모르는 각종 재난으로부터 피해를 줄이기 위해서라도 더 늦기 전에 모든 분야에서의 노력이 필요하다. 하지만 아직까지도 무분별한 개발사업 추진 또는 개인의 이익만을 추구하기 위한 이기심 등으로 인해 멸종위기종 동식물 개체수 회복 속도보다 빠른 속도로 훼손되고 있어 더욱 심각한 문제라고 할 수 있다.

그렇다면 어떻게 해야 할까? 우선 각 분야별 전문가로서 맡은 바 역할을 충실히 수행해야 한다. 또한 모두가 한마음 한뜻으로 협력하여 최선의 결과를 이끌어낼 수 있도록 힘써야 한다. 이것이야말로 현시점에서 대한민국 국민으로서 반드시 지켜야 할 의무이며 책임일 것이다. 지금 세계 곳곳에서는 이상기후현상이 빈번히 일어나고 있다. 이로 인해 폭염, 가뭄, 홍수 등 다양한 형태의 재해가 발생하고 있으며 그로 인한 인명피해 역시 늘어나고 있다. 지난 100년간 지구 평균기온은 0.74°C 상승했는데 한반도는 무려 1.7°C나 올랐다. 이대로라면 2100년쯤엔 3.2°C 정도 오를 것으로 예상된다.

이렇게 되면 해수면 상승으로 국토 면적의 40%가량이 물에 잠기고 여름 최고 기온이 50°C를 넘는 지역이 속출할 것이라는 전망이다. 뿐만 아니라 기후변화로 인해 식생대가 이동하면서 기존에 살고 있던 동물군집이 사라지거나 먹이 사슬이 붕괴될 수도 있다. 만약 최악의 상황이 현실화된다면 인류 전체가 위험해질 수도 있다. 그러므로 이제부터라도 정부 차원에서 체계적인 대책을 마련해야 한다. 물론 개개인의 노력도 뒷받침되어야 한다. 일회용품 사용 자제라든지 에너지 절약 등 작은 실천 하나만으로도 충분히 예방할 수 있기 때문이다.

지난 4월 22일은 세계 물의 날이었다. 이날만큼은 물 부족 국가라는 현실을 자각하고 경각심을 가져야 한다는 취지에서 지정된 날이다. 유엔환경계획(UNEP) 보고서에 따르면 2025년에는 전 세계 인구 절반 이상이 물 부족 사태에 직면할 것이라고 한다. 지금부터라도 수질 오염 방지 대책 마련과 함께 대체 수자원 확보 방안을 적극 모색해야 하는 이유다.

다행히 정부 차원에서 다양한 정책을 시행하고 있다고 하니 조금이나마 안심이 된다. 다만 일각에서는 여전히 실효성에 대한 의문을 제기하기도 한다. 물론 당장 눈에 띄는 성과를 내기란 쉽지 않을 것이다. 하지만 장기적인 관점에서 접근한다면 분명 긍정적인 결과를 얻을 수 있으리라 믿는다.

생태학의 역사 - 과학발전에 따른 영향

20세기 초반 이후 과학자들은 생태계 연구 분야에서도 중요한 진보를 이룩하였다. 예를 들어 생물지리학이라는 새로운 학문분야가 생겨났고, 동물생태학과 식물생태학도 발전하기 시작했다. 또한 동식물 개체군의 크기나 구조 같은 복잡한 문제까지도 분석할 수 있게 되었다. 하지만 이러한 성과 뒤에는 어두운 그림자도 존재하였는데, 바로 환경오염이었다. 산업화된 사회에서는 자연환경 파괴가 필연적이기 때문이다.

우리 모두는 자연 속에서 태어나고 살아가며 이러한 자연 환경 안에서 적응하며 살아간다. 하지만 현대 사회에서는 인간 중심주의 사상 즉 ‘인간만이 이성을 가지고 있고 다른 동물들은 본능만 가지고 있다’라는 잘못된 사고방식으로 인해 생태계 파괴 및 기후 변화 등 수많은 문제들이 발생하고 있다.

이를 해결하기 위해서는 먼저 현재 일어나고 있는 문제점 그리고 그것이 어떻게 시작되었는지 알아보는 것이 중요하다. 따라서 본 글에서는 오늘날 무분별한 개발로 인해 위기에 처한 지구환경문제 현상황에서부터 과거 원시시대 때부터 인류가 어떠한 방식으로 자연과의 공존을 이루어왔는지 살펴봄으로써 앞으로 나아가야 할 방향성에 대해 제시하고자 한다.

지금으로부터 약 6천 년 전쯤 아프리카 대륙 동부 지역에 살던 고대 인류는 우연히 불을 발견하게 된다. 그로 인해 사냥 기술이 발달했고 마침내 식량 부족 문제를 해결할 수 있게 되었다. 이때부터 본격적으로 문명이 형성되기 시작했는데 기원전 3천년경부터는 메소포타미아 남부 지역 일대에 도시 국가 형태의 최초 문명이 탄생하였다. 그곳에선 청동기 시대 유물로서 바퀴 달린 전차(戰車)가 출토되었는데 이것은 전쟁 시 군사 이동 수단으로서 매우 획기적인 발명품이었다. 뿐만 아니라 문자 기록물 역시 존재하였는데 점토판에 쐐기 모양의 글자를 새겨 넣은 설형문자였으며 주로 종교 의식이나 행정 업무 관련 내용이 적혀 있었다고 한다.

이렇게 초기 문명 단계까지는 아직까진 자연 친화적인 생활 양식을 유지했으나 시간이 지날수록 점점 더 편리한 도구 사용을 추구하게 되면서 서서히 자연 훼손이 가속화되었다. 이로 인해 농경지 확보를 위한 산림 벌채나 가축 사육을 위한 목초지 조성 등 다양한 목적으로 숲이 사라지기 시작했다. 그러자 동식물 서식지가 줄어들면서 먹이 사슬 구조가 붕괴되었고 종국엔 멸종 위기 상황에까지 이르게 되었다.

물론 일부 학자들은 지나친 비약이라며 반박하기도 하는데 분명한 건 산업혁명 이후 급속도로 진행된 인구 증가와 함께 각종 오염 물질 배출로 인해 대기오염·수질오염·토양오염 등 심각한 환경 문제가 야기되었다는 사실이다. 이제부터라도 늦지 않았다. 지속가능한 미래를 위해 하루빨리 친환경 정책을 마련해야 한다.