물고기가 숨쉬기 힘든 이유

지구 온난화는 해양 온도를 높일 뿐만 아니라 바다에서 산소를 제거하는 일련의 영향을 유발합니다.

중국 남동부 연안에서 한 가지 특정 어종이 호황을 누리고 있습니다. 특이한 이름의 봄베이 오리는 독특하고 벌어진 턱과 젤리 같은 질감을 가진 길고 날씬한 물고기입니다. 연구선이 그 해안의 해저를 저인망으로 저어 다닐 때 이제 시간당 440lb(200kg) 이상의 젤라틴 물고기를 잡습니다. 이는 10년 전에 비해 10배 이상 증가한 것입니다. 브리티시 컬럼비아 대학교 어업 연구원인 다니엘 폴리(Daniel Pauly)는 숫자의 폭발적 증가에 대해 "엄청난 일입니다."라고 말했습니다.

이러한 대규모 침입의 원인은 오염된 물의 산소 수치가 극도로 낮기 때문이라고 Pauly는 말합니다. 더 적은 산소에 대처할 수 없는 어종은 도망쳤고, 생리학적으로 더 적은 산소를 더 잘 다룰 수 있는 작은 종의 일부인 봄베이 오리가 이주 했습니다 .

봄베이 오리는 완벽하게 먹을 수 있기 때문에 붐은 일부 사람들을 행복하게 만들고 있습니다. 그러나 이러한 유입은 중국과 지구 전체의 암울한 미래를 엿볼 수 있게 해줍니다. 대기가 따뜻해짐에 따라 전 세계 바다는 점점 더 산소가 부족해지고 있으며 많은 종들이 일상적인 집에서 이주해야 합니다. 연구원들은 많은 곳에서 종 다양성의 감소를 경험하고 더 가혹한 조건에 대처할 수 있는 소수의 종만 남게 될 것으로 예상합니다. 생태계 다양성 부족은 탄력성 부족을 의미합니다. "탈산소화는 큰 문제입니다."라고 Pauly는 요약합니다.

더 따뜻해지고 산소가 부족한 우리의 미래 바다는 더 적은 종류의 물고기를 보유할 뿐만 아니라 더 작고 기절한 물고기를 보유하게 될 것이며 더 많은 온실 가스를 생성하는 박테리아가 부상을 입힐 것이라고 과학자들은 말합니다. 물고기가 더 많은 산소가 있는 물로 이동함에 따라 열대 지방은 텅 비게 될 것이며 이미 극지방에 살고 있는 전문 물고기는 멸종 위기에 처할 것이라고 Pauly는 말합니다.

따뜻한 물에 사는 물고기는 신진대사가 더 높고 더 많은 산소가 필요합니다(Credit: Getty Images)

연구원들은 해양 산성화와 온난화가 뉴스 헤드라인과 학술 연구의 대부분을 차지하는 등 산소 문제가 합당한 관심을 받지 못한다고 불평합니다. 예를 들어 바로 이번 4월, 헤드라인은 전 세계 지표수가 그 어느 때보다 더 뜨거워졌다고 외쳤습니다. 놀랍게도 평균 섭씨 21도(화씨 70도)입니다 . 그것은 분명히 해양 생물에 좋지 않습니다. 그러나 연구원들이 시간을 들여 온난화, 산성화 및 탈산소화의 세 가지 효과를 비교할 때 저산소의 영향은 최악 입니다 .

네덜란드 Radboud 대학의 생태생리학자인 Wilco Verberk는 "그것은 그리 놀라운 일이 아닙니다."라고 말합니다. "산소가 부족하면 다른 문제는 중요하지 않습니다." 물고기도 다른 동물들처럼 숨을 쉬어야 합니다.

세계 해양의 산소 수준은 1960년에서 2010년 사이에 이미 2% 이상 떨어졌으며 다음 세기에는 1960년 수준보다 최대 7% 까지 떨어질 것으로 예상됩니다. 일부 패치는 다른 패치보다 더 나쁩니다. 북동 태평양의 정상은 산소의 15% 이상을 잃었습니다. 기후 변화에 관한 정부 간 패널(IPCC)의 2019년 해양 특별 보고서에 따르면, 1970년부터 2010년까지 전 세계 해양의 "산소 최소 구역"의 부피는 큰 물고기는 번성할 수 없지만 해파리는 번성할 수 있습니다. 3%와 8% .

산소 강하는 몇 가지 요인에 의해 발생합니다. 첫째, 물리 법칙에 따르면 따뜻한 물은 차가운 물보다 용해된 가스를 적게 포함할 수 있습니다. 지구가 따뜻해짐에 따라 해양 표층수는 다른 용존 가스와 함께 산소를 잃습니다. 이 단순한 용해도 효과는 지금까지 해양의 상부 1,000m(3,3300ft)에서 관찰된 산소 손실의 약 절반을 설명합니다.

더 깊이 내려가면 산소 수준은 표층수를 아래쪽으로 혼합하는 흐름에 의해 크게 좌우되며 이 역시 기후 변화의 영향을 받고 있습니다. 녹는 얼음은 주요 지역에서 하향 혼합에 저항하는 신선하고 밀도가 낮은 물을 추가하고 적도와 비교하여 극지방의 높은 대기 온난화 속도는 또한 해류를 구동하는 바람을 약화시킵니다.

마지막으로, 식물성 플랑크톤과 해저에 떨어지는 다른 유기물을 먹고 사는 물에 사는 박테리아는 산소를 소비합니다. 이 효과는 해안선을 따라 막대할 수 있으며, 그곳에서 유출된 비료는 녹조류의 먹이가 되고 다시 산소를 소모하는 박테리아의 먹이가 됩니다. 이로 인해 멕시코만의 악명 높은 지역을 포함하여 더 많은 "데드 존"이 생성됩니다.

연구원들은 미세 플라스틱 오염의 증가가 저산소 문제를 악화시킬 가능성이 있다고 제안 하기도 했습니다 . 이 이론은 동물성 플랑크톤이 일반적인 먹이인 식물성 플랑크톤 대신 미세 플라스틱을 채우면 미세 플라스틱이 증식하여 해저로 가는 길에 산소를 소모하는 모든 박테리아를 다시 먹일 것이라고 예측합니다.

산소 수준이 떨어지면 해파리의 수가 증가할 것으로 예상된다고 과학자들은 말합니다(Credit: Getty Images).

UN의 지속 가능한 개발을 위한 해양 과학 10년(2021-2030)의 일환으로 설립된 과학 그룹인 글로벌 해양 산소 네트워크(Global Ocean Oxygen Network)는 1960년대 이후 외해의 저산소 해역이 1.7배 증가했다고 보고 합니다 . 백만 평방 마일(414만 평방 킬로미터). 캐나다 면적의 절반이 조금 넘는 면적입니다. 2021년 연구에 따르면 2080년까지 전 세계 해양의 70% 이상이 현저한 탈산소화를 경험할 것이라고 보고했습니다.

2018년 산소 손실에 관심을 가진 수백 명의 연구자들은 오염과 온난화를 제한하기 위한 노력과 함께 문제에 대한 더 많은 인식을 긴급히 촉구하는 킬 선언 에 서명했습니다. 연구원들은 현재 모든 데이터를 통합하고 매핑하기 위해 GO2DAT(Global Ocean Oxygen Database and ATlas)를 구축하는 중입니다 .

GO2DAT의 운영위원회에 있는 MIT의 생물지구화학자 Andrew Babbin은 2021년에 태평양에서 극도로 산소가 낮은 광대한 지역을 지도로 만들었습니다 . 상황이 어떻게 변하는지 확인하기 위해 10년 정도 후에 매핑 작업을 반복하기를 희망하는 Babbin은 "확실히 걱정스럽습니다."라고 말합니다. 한 가지 문제는 저산소 조건이 강력한 온실 가스인 메탄이나 아산화질소를 생성하는 일종의 무산소 박테리아를 숙주로 삼는 경향이 있다는 점입니다.

용해도, 혼합 및 미생물학의 세 가지 요소의 순 영향을 모델링하는 것은 까다로운 것으로 입증되었습니다. Babbin은 "그 중 하나는 어렵습니다."라고 말합니다. "그런 다음 그것들을 모두 합치면 어떤 예측도 하기가 매우 어렵습니다." 예를 들어 열대 지방에서 한 모델은 산소를 고갈시키는 생물학적 요인과 산소를 ​​공급하는 해양 혼합의 균형 변화가 약 2150까지 산소 수준을 낮추다가 다시 높일 것이라고 제안합니다. 이는 열대어에게 잠재적으로 좋은 소식 입니다 . . 그러나 전반적으로 기후 모델은 예상보다 빠르게 떨어지는 산소 수준의 변화를 과소평가 한 것으로 보입니다.

해양 생물에 미치는 영향은 복잡하고 좋지 않을 것입니다.

물고기는 이미 사람보다 수십 배 더 많은 에너지를 호흡에 사용합니다.

일반적으로 뜨거운 생선은 신진대사가 더 높고 더 많은 산소가 필요합니다. 예를 들어, 송어는 물이 쌀쌀한 5C(41F)일 때보다 24C(75F)의 온화한 물일 때 5~6배 더 많은 용존 산소를 필요로 합니다. 따라서 물이 따뜻해지고 산소가 스며나오면서 많은 해양 생물이 이중 타격을 받습니다. "물고기는 많은 양의 산소를 필요로 합니다. 특히 우리가 즐겨 먹는 큰 물고기는 더욱 그렇습니다."라고 Babbin은 말합니다.

현재 열대 지방에는 해수 1리터당 약 6밀리그램의 산소가 있고 더 추운 극지방에는 리터당 11밀리그램의 산소가 있습니다. 리터당 2밀리그램 아래로 떨어지면(60%에서 80% 감소) 물은 공식적으로 저산소 상태이며 많은 종을 유지하기에는 산소가 너무 적습니다. 그러나 미세한 방울도 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 물고기는 점성이 있는 물에서 하찮은 산소를 펌핑해야 하기 때문에 이미 사람보다 숨쉬는 데 수십 배 더 많은 에너지를 소비한다고 Pauly는 말합니다.

낮은 산소의 영향은 높은 고도에서 두통과 잠재적으로 치명적인 혼란을 경험하는 등산가들에게 잘 알려져 있습니다. 물고기는 종종 산소가 낮은 물에서 헤엄치려 하지만, 탈출하지 못하면 움직임이 느려집니다. 낮은 산소 수준은 어류 성장, 번식, 활동 수준 및 완전한 생존을 포함하여 전반적으로 거의 모든 것에 영향을 미칩니다. 많은 유전적 및 대사적 변화는 물고기가 에너지를 보존하는 데 도움이 될 수 있지만 한계 내에서만 가능합니다. 일반적으로 크기가 큰 물고기는 체적 대 아가미 비율이 더 크기 때문에 더 많은 영향을 받아 세포에 산소를 공급하기가 더 어려워집니다 .남획은 이미 바다에 있는 대형 어류의 수를 줄이는 효과를 가져왔습니다. 탈산소화는 그 효과를 악화시키는 것으로 보인다고 Verberk는 말합니다.

Verberk는 약간 감소된 산소 수준의 장기적 만성 영향은 저산소증의 단기적 영향보다 평가하기 더 어렵다고 말하며 연구자들은 이 주제에 대한 더 많은 연구를 시급히 요청했습니다 . "장기적으로 경미한 저산소증에 대한 연구는 많지 않지만 상당히 강력한 영향을 미칠 가능성이 있습니다."라고 그는 말합니다. "[산소 7% 감소에서] 지속적으로 에너지가 7% 감소한다면 상당한 적자가 누적될 것입니다."

참치와 같은 더 큰 물고기는 산소 수준이 떨어지면 더 나쁜 영향을 받을 수 있습니다(Credit: Getty Images).

물고기는 이미 더 많은 산소를 찾기 위해 움직이고 있습니다. 더 깊은 물에 사는 사람들은 더 차갑고 따라서 더 많은 산소가 함유된 물로 이동할 수 있는 반면, 연안 볼락과 같이 물기둥의 상단 수백 미터에 사는 물고기는 숨을 쉬기 위해 표면으로 이동할 수 있습니다. 1995년부터 2009년까지 캘리포니아 암초 어류에 대한 연구 에서 23종의 물고기가 산소 수치가 감소함에 따라 10년에 평균 8.7m(28.7ft) 상승했습니다. 열대 북동 대서양에서는 참치가 산소 감소로 인해 더 좁은 수층으로 밀려났습니다. 전반적으로 그들은 1960년부터 2010년까지 사용 가능한 서식지의 15% 를 잃었습니다.

온난화와 탈산소화는 종종 함께 진행되지만 두 가지 효과가 항상 모든 곳에서 완전히 일치하지는 않는다고 Verberk는 말합니다. 그 결과 다양한 물고기가 번성하기에 너무 덥거나 산소가 너무 낮은 지역이 패치워크되어 서로 다른 탈출 경로가 뒤죽박죽이 됩니다. 연구자들은 현재 온도와 산소가 미래 서식지를 어떻게 제한할 수 있는지, 그리고 그 범위가 서로 어떻게 겹칠지 연구하면서 다양한 종에 대한 예상 효과를 매핑하려고 노력 하고 있습니다. 숨을 쉴 수 있는 물에 들어가면 물고기는 어떤 먹이를 찾을 수 있는지, 어떤 포식자를 피해야 하는지 확인해야 합니다. "낮은 산소는 다른 장소로 이동하는 방아쇠가 될 것이지만 다른 장소는 비어 있지 않습니다."라고 Verberk는 말합니다. "그들은 그곳에 사는 다른 동물들을 만날 것입니다. 그것은 종들 사이의 경쟁적인 상호작용을 변화시킬 것입니다." Pauly에 따르면 게는 현재 남극의 물이 따뜻해 보호되지 않은 연체동물을 포식할 것이기 때문에 행진하고 있습니다. "대량 파괴가 있을 것"이라고 그는 말한다.

Pauly는 지난 세기 동안 해양 생물에 대한 가장 큰 압박은 남획으로 어류 수가 크게 감소했다고 말합니다. 그것은 바뀔 수 있습니다. 우리가 남획을 통제한다면 기후와 관련된 압력이 앞으로 수십 년 동안 해양 생물에 가장 큰 문제가 될 것이라고 그는 계속 말했습니다. 2021년 논문에 따르면 CO2 배출이 즉시 중단되더라도 바다는 이미 4배 더 많은 산소 손실을 겪고 있습니다.

온난화와 산소 손실 추세를 도표로 작성하면 지금부터 수천 년 후 바다의 대격변 종점은 "당신이 살 수 없는 수프"가 될 것이라고 Pauly는 말합니다. 바다에는 이미 산발적인 저산소 구역이 있다고 그는 말합니다. 우리가 온실가스 배출을 통제하지 못한다면 "우리는 이런 일이 일어나리라고 예상해야 합니다."라고 그는 말합니다.