세인트로렌스강 하구에 물이 부족합니다. 심해의 산소 부족은 하구 바닥에 사는 유기체에 영향을 미칩니다.
심층 생태계는 이 탈산소 과정에 어떻게 반응합니까?
이전 기사에서 우리는 하구 저층수와 세인트 로렌스 만의 산소 농도가 낮은 이유를 강조했습니다. 저산소증이라고 불리는 이 현상은 이러한 환경에서 더욱 강화됩니다. 이 기사에서는 낮은 산소 수준이 하구 바닥과 세인트 로렌스 만에 사는 유기체와 이 생태계의 전반적인 기능에 미치는 영향을 살펴봅니다.
이 기사는 The St. Lawrence River: In Depth 시리즈의 일부입니다. 이 전설적인 아름다움의 강에 관한 새로운 기사를 놓치지 마세요. 우리 전문가들은 그들이 직면한 동물, 식물, 역사 및 문제를 살펴봅니다. 이 시리즈는 La Conversation에서 제공합니다.
해저에는 생명이 가득한 환경이 있습니다
바다 밑바닥에는 수많은 유기체가 살고 있습니다. 이들은 저서 생물로 알려져 있습니다.
이 작은 동물 그룹에는 불가사리, 벌레, 갑각류 및 연체동물이 포함됩니다. 그들은 퇴적물(epifauna로 알려짐; “epi”는 “on”을 의미하고 “fauna”는 “동물”을 의미)의 표면에 서식하거나 퇴적물(endofauna로 알려짐, “endo”는 “내부”를 의미)에 굴을 파고 있습니다.
이 유기체는 이동성이 좋지 않으며 먼 거리를 이동할 수 없습니다.
(비리디아나 히메네즈, 모드 푸아소노)
생물 교란 또는 퇴적물 혼합 기술
저서 생물은 많이 움직이지 않지만 결코 쓸모가 없습니다. 오히려 생물학적 교란을 통해 저서 생태계의 기능에 중요한 역할을 합니다.
생물 교란은 퇴적물 안팎에서 저서 생물이 수행하는 모든 활동을 의미합니다. 생물 교란은 우리 정원에서 지렁이가 하는 일과 비교할 수 있습니다. 지렁이는 굴을 파고 퇴적물 알갱이를 섞고 산소가 함유된 물이 부족한 퇴적물 지역에 주입합니다.
따라서 저서 생물은 해저의 “정원사”입니다. 건강한 생태계를 유지하는 데 도움이 됩니다. 퇴적물에 산소를 공급함으로써 생물 교란은 많은 유기체가 퇴적물에 정착할 수 있게 해줍니다. 또한 생물 다양성을 증가시키고 유기물의 분해를 촉진하는 동시에 황화수소와 같은 잠재적으로 독성이 있는 폐기물의 농도를 줄입니다.
(네리스 파크)
산소와 생물 교란: 그리 단순하지 않은 관계
20년 전, 연구자들은 모델을 사용하여 세인트 로렌스 강 바닥의 생태계에 대한 탈산소화의 결과를 예측하려고 했습니다. 그들의 연구는 미래 변화를 예측하는 데 중요한 요소, 즉 생물학적 교란이 산소 고갈에 어떻게 반응하는지를 강조했습니다.
탈산소화는 생태계에서 여러 유형의 반응으로 이어질 수 있습니다. 선형 반응 시나리오에서는 산소 농도가 감소함에 따라 생체교란의 강도가 점차적으로 비례적으로 감소합니다. 그러한 경우에는 관계가 예측 가능하기 때문에 결과를 예측하는 것이 상대적으로 쉽습니다.
그러나 비선형적이고 임계값 효과를 특징으로 하는 또 다른 유형의 반응이 있습니다. 이는 반응이 갑자기 변하는 특정 임계점 또는 임계값이 있음을 의미합니다. 이 임계값 이전의 반응은 이후에 관찰된 반응과 다릅니다. 이러한 비선형 반응은 저항(또는 보상) 메커니즘의 개발과 관련이 있습니다. 이러한 메커니즘은 개인, 개체군(주어진 위치에 있는 동일한 종의 개체 그룹) 및/또는 공동체(주어진 위치에 있는 개체군) 수준에서 작동합니다. 이는 불충분해질 때까지 외란의 영향을 보상합니다. 장애의 결과를 예측하기 어렵게 만드는 것은 이러한 보상 메커니즘입니다.
비선형 관계
우리 팀은 세인트 로렌스에서 20년 넘게 탈산소화를 연구해 왔지만 저서 군집의 생물 교란과 산소 농도 사이의 명확한 관계를 이전에는 관찰한 적이 없습니다.
이는 중요한 질문을 제기합니다. 생물 교란은 산소 고갈에 선형적으로 반응합니까, 아니면 비선형적으로 반응합니까? 이것은 예측 가능한 관계인가?
최근 세인트로렌스강 바닥수 산소 농도의 감소로 인해 처음으로 임계값 효과를 관찰함으로써 이 질문에 답할 수 있게 되었습니다. 이제 우리는 산소 농도와 저서 생태계 기능 사이의 관계가 선형이 아니라는 것을 알고 있습니다.
즉, 이러한 생태계는 약 60 microM의 산소 농도(즉, 포화도의 약 20% 또는 용존 산소 농도의 20%)에서 관찰되는 특정 임계 임계값까지 탈산소화에 저항할 수 있습니다. 물은 대기와 평형을 이루었습니다.) 이 농도는 저산소증에 대해 이야기하는 위의 값에 가깝습니다. 이 기준치 이하에서는 저서생물군집이 변화하지만 놀랍게도 생물다양성은 크게 손실되지 않습니다.
그러나 이러한 공동체를 구성하는 유기체는 훨씬 덜 활동적입니다. 실제로 공기가 부족합니다! 그들은 움직임을 크게 줄이고 퇴적물 표면을 향해 이동하며 생물교란의 강도는 거의 0이 됩니다.
즉, 이러한 심각한 저산소증 상태에서 유기체는 더 이상 퇴적물을 혼합하고 관개할 충분한 에너지를 갖지 못합니다.
(루도빅 파스칼)
생물학적 교란이 멈추면 어떻게 되나요?
이러한 발견은 하구와 세인트로렌스만의 전반적인 생태계 건강에 있어 퇴적물의 역할에 대해 중요한 의미를 갖습니다. 생물 교란이 멈추면 퇴적물이 효율적으로 혼합되지 않고 관개되지 않아 퇴적물 표면 근처에 독성 폐기물이 축적됩니다.
이러한 폐기물이 축적되면 물기둥으로 퍼져 민감한 종을 위협하고 산소 제거를 증가시킬 수 있습니다.
언제, 어떤 상황에서 이런 일이 일어날까요? 이것이 지금 우리가 대답해야 할 질문입니다.
세인트로렌스강 하류의 탈산소화는 수산자원의 풍부함과 분포에 변화를 가져올 가능성이 높기 때문에 특히 우려되는 부분입니다. 따라서 간접적으로 아직 완전히 평가되지 않은 사회적, 경제적 영향을 미칠 수 있습니다.
