해양생물이 살아가기에는 산소의 수치가 너무 낮은 지역인 해양 사각지대(Ocean dead zones)는 연안 지역의 일반적인 특성으로 확산되고 있다. 과학저널 PLOS One을 통해 발표된 연구 결과에서 미국 스토니부룩 대학교(Stony Brook University)의 연구진은 해양 사각지대 내의 낮은 pH 수치가 기존에 예상보다 해양 동물들에게 더 위협이 될 수 있음을 확인하였다.

수십 년 동안 해양생물학자들은 낮은 산소수치가 해양생태계에 미치는 영향에 대하여 연구해 왔지만 pH 수치에 관해서는 고려하지 않았었다. 그러나 실제로는 산소수치가 낮은 해수는 산성을 띠고 있기 때문에, 이러한 두 조건이 함께 해양 생태계에 미치는 영향에 대한 연구결과는 부족하였다.

연구진은 경제적이고 생태학적인 가치가 높은 해양 생물인 어린 가리비와 대합에 대한 일련의 실험을 통해 낮은 산소 수치와 낮은 pH수치의 통합적인 영향이 각각의 인자들만의 영향보다 더 높은 폐사율과 낮은 성장률을 가져옴을 확인하였다.

 

또한 일부 경우에서는 이 두 환경 인자들간의 역 시너지효과(negative synergy)가 발생하여, 각각의 인자들만에 대하여 예측했을 때 보다 동물의 활동에 더 악영향을 미침이 확인되었다.

본 연구는 저산소와 산성화 조건이 초기발생단계의 쌍각류(bivalves) 성장, 생존, 변태(metamorphosis)에 미치는 추가적이고 상호 상승적인 역효과("Hypoxia and acidification have additive and synergistic negative effects on the growth, survival, and metamorphosis of early life stage bivalves”)라는 제목으로 발표되었다.

연구진은 연안과 외해에 존재하는 저산소지대가 최근 확장되고 있으며, 지구 온난화에 의해 그 속도가 빨라지는 추세라고 설명하였다. 해양의 저산소지대가 산성화되었다는 것에 대한 인식도 증가하고 있다.

 

산성화 조건은 화석연료의 연소로 인해 대기 중 이산화탄소의 수치가 증가함으로써 심화될 것이다. 따라서 본 연구에서 사용된 낮은 산소 수치와 낮은 pH 조건은 향후 지구의 해양에서 일반적인 상태가 될 수도 있다.

연구진은 pH와 산소 간의 관계가 연안의 각 지역에 따라서는 알려져 있지만 이 두 인자의 통합적인 영향에 대해서는 아직까지 알려지지 않았다고 설명하였다. 본 연구는 특별히 장기적인 저산소 상태가 해양 생태계의 생리에 미치는 영향을 이해하고자 하는 연구자들에게 큰 도움이 될 것이다.

연구진은 최근 물고기와 조개류 유생의 낮은 pH에 대한 민감도를 확인하였으며, 저산소 상태와 산성화의 통합적인 영향이 해양 생태계에 미치는 영향을 종합적으로 평가하는 것이 해양 생태계가 현재와 미래의 기후 변화 시나리오 하에서 이러한 조건에 어떻게 대응할 것인지를 이해하는 데에 필수적이라고 덧붙였다.

 

 

Ocean dead zones -- regions with levels of oxygen too low to sustain marine life -- have grown to become a common feature of coastal regions around the world.

 

A new study published in the January 8 issue of PLOS One by Christopher Gobler, Professor in the School of Marine & Atmospheric Sciences at Stony Brook University and colleagues, has found that low pH levels within these regions represent an additional, previously unappreciated, threat to ocean animals.

 

For decades, marine biologists have investigated the effects of low oxygen on marine life without considering pH levels. In reality, low oxygen waters are also acidified waters, but studies investigating how these two conditions affect marine life together have been lacking.

 

In a series of experiments on young bay scallops and hard clams, marine organisms of significant economic and ecological value, the investigators found that the combined effects of low oxygen and low pH led to higher rates of death and slower growth than by either individual factor.

 

Further, in some cases there was negative synergy between these environmental factors, which means that the performance of the animals was worse than predicted by either individual factor.

 

The paper, "Hypoxia and acidification have additive and synergistic negative effects on the growth, survival, and metamorphosis of early life stage bivalves," written by Gobler, SoMAS Prof. Hannes Baumann, and Stony Brook graduate students, Elizabeth Depasquale and Andrew Griffith, has important implications for climate change as well.

 

"Low oxygen zones in coastal and open ocean ecosystems have expanded in recent decades, a trend that will accelerate with climatic warming," said Gobler. "There is growing recognition that low oxygen regions of the ocean are also acidified, a condition that will intensify with rising levels of atmospheric CO2 due to the burning of fossil fuels causing ocean acidification.

 

Hence, the low oxygen, low pH conditions used in this study will be increasingly common in the World's Oceans in the future."

 

Dr. Mark Green, a professor at Saint Joseph's College of Maine and an expert on the effects of ocean acidification on shellfish praised the study.

 

"The relationship between pH and oxygen is well documented in near shore locales yet, as the authors state, the combined impact of the two has remained unexplored," said Green.

 

"This is a great paper; it will have an impact, particularly on those scientists that have worked to understand the effect of chronic low oxygen on the physiology of marine organisms."

 

Dr. Baumann believes this study may alter how future research into Dead Zones may be conducted.

 

"We suggest that recently discovered low pH sensitivities in many finfish and shellfish larvae, and the compounded effects of low pH and low oxygen in shellfish relative to each individual parameter should prompt a re-alignment of future studies," said Baumann.

 

"A comprehensive evaluation of the combined effects of low oxygen and acidification on marine life will be critical for understanding how ocean ecosystems respond to these conditions both today and under future climate change scenarios."