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[미국] 해양 산성도를 급격하게 증가시키는 지역적 요인
미국 듀크 대학(Duke University)의 연구진에 따르면, 노스캐롤라이나 주 하구의 산성도가 자연적으로 단기간에 급격하게 증가하는 것이 확인되었다.
본 연구에서 발견된 이러한 산성도의 자연적인 단기 가변성은 100년간의 해양에 대한 예측치를 훨씬 뛰어넘는 것으로, 이미 이 하구 내에 서식하고 있는 생물종의 일부에 부담을 가하고 있을 수도 있다. 특히 껍질을 가지고 있는 생물종들은 pH의 변화에 민감하다.
연구진은 하구의 산성도가 단기간 급격하게 증가하는 것은 온도, 물의 흐름, 생물학적 활성도 및 다른 자연적인 요인들의 변화에 의해 발생할 수 있다고 설명하였다. 또한 이러한 요인들은 인간활동으로 인한 기후 변화의 결과로 발생하는 장기적인 해양 산성화에도 산성도를 더하는 요인이 될 수 있다.
이러한 변화에 취약한 연안 해양 생태계에게는 이러한 요인들이 큰 영향을 미칠 수 있다. 장기적인 해양 산성화의 영향과 단기적인 자연적 변동이 합쳐지면 연안 해양 생물들에게 특히 위험을 초래할 수 있을 급격한 현상이 만들어질 수 있다.
본 연구는 장기적으로 수행되고 있는 연안 모니터링 프로그램의 일환으로 진행되었다. 연구진은 일 년 동안 매주 뷰포트만(Beaufort Inlet)에서 해수 샘플을 채집하였고 다양한 시간에 대한 해수의 pH와 용존 무기 탄소의 변화가 시간 단위로 측정하였다.
많은 연구들이 인간 활동으로 인한 증가한 대기 중 이산화탄소가 해양으로 유입되고 있다는 것을 보여주었다. 이산화탄소가 해수에 용해되면 해수의 pH가 저하되어 생물이 껍질과 골격을 형성하는 기본 물질인 탄산칼슘 미네랄을 형성하는 능력을 저하시킨다. 이러한 프로세스는 해양 산성화라고 알려져 있다.
전문가들은 만약 현재의 이산화탄소 증가 경향이 계속 유지된다면 해수의 평균 pH가 향후 50년 이내에 0.2 정도 저하될 것이라고 예측하였다. 이러한 규모의 변화는 해양 생태계와 생물들에게 돌이키기 힘든 영향을 미치게 될 것이다.
연구진은 1차생산과 같은 생물학적 프로세스에서 뚜렷한 변화를 볼 수 있을 것이라고 설명하였다. 이산화탄소의 증가로 인해 식물성 플랑크톤과 같은 일부 생물들은 이득을 얻을 수 있을 있으나, 껍질을 가진 해양생물들과 산호초와 같은 많은 다른 생물들은 그렇지 못하다.
연구진의 분석 결과는 온도, 해양조류의 생산성 및 호흡, 조류나 폭풍 등으로 인한 해수 이동 등에서 발생하는 변화들을 포함한 광범위한 자연적인 변화들이 하구의 산성도를 급격하게 증가시키는 것을 촉발시킬 수 있다는 것을 보여주었다. 일부 변화들은 한 계절에 걸쳐 발생하기도 하고, 다른 변화들은 하루 또는 시간 단위로 발생한다.
연구진은 연안 생태계에서 pH가 자연적으로 얼마나 변화할 수 있는가를 이해하는 것은 해양 산성도 증가로 인한 영향이 언제, 어디서 가장 심할 것인지와 어떠한 생물과 생태계가 가장 영향을 받을 것인가를 예측하는 데에 중요한 문제가 될 것이라고 설명하였다. 본 연구는 단지 pH뿐만 아니라 광범위한 환경적인 변화들을 고려해야 함을 강조하였다.
[원문보기]
Local Factors Cause Dramatic Spikes in Coastal Ocean Acidity: Fluctuation 'Adds Insult to Injury' for Marine Creatures
A new Duke University-led study has documented dramatic, natural short-term increases in the acidity of a North Carolina estuary.
"The natural short-term variability in acidity we observed over the course of one year exceeds 100-year global predictions for the ocean as a whole and may already be exerting added pressure on some of the estuary's organisms, particularly shelled organisms that are especially susceptible to changes in pH," said Zackary I. Johnson, Arthur P. Kaupe Assistant Professor of Molecular Biology at Duke's Nicholas School of the Environment.
The short-term spikes in the acidity of the estuary were driven by changes in temperature, water flow, biological activity and other natural factors, the researchers said.
And they are occurring in addition to the long-term acidification taking place in Earth's oceans as a result of human-caused climate change.
"For vulnerable coastal marine ecosystems, this may be adding insult to injury," said Johnson, who was lead author of the study.
When the effects of long-term ocean acidification and short-term natural variation combine, they can create "extreme events" which may be especially harmful to coastal marine life, he said.
The study was conducted at the Pivers Island Coastal Observatory at the Duke Marine Lab in Beaufort, N.C., as part of a long-term coastal monitoring program.
Researchers collected seawater samples from Beaufort Inlet weekly for a year and on a daily and hourly basis for shorter periods to track changes in the water's pH and dissolved inorganic carbon on multiple time scales.
Numerous studies have shown that increasing amounts of atmospheric carbon dioxide from human sources are finding their way into the world's oceans.
When the carbon dioxide dissolves in seawater, it reduces the water's pH and the ability of organisms to form calcium carbonate minerals that are the building blocks of many species' shells and skeletons. This process is known as ocean acidification.
If current trends continue, experts predict that the mean ocean pH will decrease by about 0.2 units over the next 50 years. A drop of that magnitude could have far-reaching effects on ocean ecosystems and organisms.
"We may see significant changes in biological processes such as primary production," said Dana Hunt, assistant professor of microbial ecology, who co-authored the new study. "Some organisms, such as phytoplankton, may benefit. Many others, including shelled organisms and corals, will not."
The Duke team's analysis showed that a wide range of natural variables, including changes in temperature, algal production and respiration, and water movement caused by tides and storms, triggered sharp spikes in the inlet's acidity. Some changes occurred over the course of a season; others took place on a daily or hourly basis.
"Understanding to what extent pH naturally varies in coastal ecosystems worldwide will be essential for predicting where and when the effects of increasing ocean acidity will be most profound, and what organisms and ecosystems may be most affected," Hunt said. "Our research demonstrates we have to take into account a wide range of environmental variables, not just pH."
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