얼음의 땅 ‘남극’은 흔히 ‘미지의 대륙’이라 불린다. 인류의 손길이 제대로 미치지 못하고 있기 때문이다. 이 ‘세상의 끝’ 남극에서 지구의 미래를 준비하는 이들이 있다. 남극세종과학기지의 월동연구대와 하계연구대가 그들이다. 거대한 빙하, 바다를 떠도는 유빙, 몸을 가눌 수 없을 정도의 강한 블리자드(눈보라). 어떤 위험에도 그들은 남극을 지킨다. 우리는 이들을 ‘국가대표 극지인’라 부르기로 했다. 시사위크 남극특별취재팀이 남극세종과학기지를 찾아 그들을 만나봤다. [남극특별취재팀=김두완 기자, 박설민 기자]
여기서는 같은 곳에 있으려면 힘껏 달려야 해.
다른 데로 가고 싶으면 최소 그보다 두 배는 빨리 달려야 하지.
-루이스 캐럴 《거울나라의 앨리스》 (1871)
시사위크|남극=남극특별취재팀 동화 ‘거울나라의 앨리스’ 속 세계는 제자리에 멈춰 있으면 뒤로 밀려난다. 앞으로 가려면 뒤로 밀려나는 속도보다 빠르게 뛰어야 한다. 이를 생물학 분야에 적용한 것이 바로 ‘붉은 여왕 가설’이다. 생물은 변화하는 환경, 경쟁 상대에 맞춰 끊임없이 진화해야 하고, 그렇지 못하면 도태된다는 의미다.
최근 ‘기후변화’라는 거울나라에서 살아남기 위한 생물들의 생존경쟁도 빨라지고 있다. 인간의 손길이 닿지 않은 곳인 ‘남극’도 마찬가지다. 수만 년간 변화가 없었던 남극의 기온은 해마다 높아지고 있다. 빙하는 녹고 해수온은 올라가고 있다. 이런 상황에서 살아남기 위한 남극해양생물들의 처절한 ‘달리기’는 현재진행형이다.
◇ 녹아내리는 빙하, 생태계 교란 가속화
모처럼 날씨가 맑았던 12월, 남극세종과학기지 인근 마리안소만 연안서 연구자들이 해안가 바닥을 보며 걸어가고 있었다. 때때로 연구자들은 발걸음을 멈추고 바위 밑을 들추거나 물속에 뜰채를 넣고 휘저었다. 그다음, 여러 종류의 조개와 고둥(snail)을 양동이에 주워 담았다.
이들은 ‘하계연구대 저서팀’. 인하대학교 해양동물학연구실의 임지빈‧서혜인 연구원, 한국해양대학교 해양생태학실험실의 김봉준 연구원 3인으로 구성된 연구팀이다. 기후변화가 남극 조간대에 서식하는 무척추동물들에게 미치는 영향을 연구하고자 남극세종과학기지를 방문했다.
팀명에서도 알 수 있듯, 이들의 주 연구종은 ‘저서생물(低棲生物, Benthos)’이다. 저서생물이란 바다나 호수, 강 밑바닥에 서식하는 생물을 일컫는다. 조개, 고둥, 새우, 게, 갯지렁이 등 다양한 종이 여기에 속한다. 물속 퇴적물의 순환과 영양분 공급 등의 역할을 하는 저서생물은 해양 생태계에 있어 가장 중요한 존재다.
저서팀이 남극까지 방문한 이유는 저서생물의 기후변화 대응 매커니즘을 연구하기 위함이다. 남극 기온 상승으로 빙하가 녹으면 담수 유입으로 인근 해역 염분 농도가 낮아진다. 이 경우, 저서생물은 큰 피해를 입는다. 대다수 저서생물은 삼투조절로 체내 염분 균형을 맞추는데, 염분이 감소하면 과도한 수분 흡수로 세포 파열이 발생하기 때문이다.
임지빈 연구원은 “일반적인 해안에 서식하는 저서생물에는 게, 새우 등이 많지만 남극에서는 그 생태계 위치를 옆새우들이 차지하고 있다”며 “기후변화로 인해 옆새우들의 개체군, 군집에 변화가 생길 경우 남극 해양 생태계도 크게 바뀔 것으로 예상되고 있다”고 설명했다.
이어 “실제 실험에서 물의 산성도를 높였을 때 옆새우들이 먹이를 잘 찾지 못하거나 사망률이 증가했다”며 “심지어 서로 잡아먹는 등의 생태계 교란 현상이 나타나는 것도 확인된 바 있다”고 덧붙였다.
◇ 남극의 ‘붉은 여왕’을 찾아서
극한 상황에서도 생명은 늘 길을 찾는다. 기후변화가 찾아온 남극에서 저서생물들은 살아남기 위한 몸부림을 치고 있다. 실제로 지난해 2월 서혜인 연구원은 남극큰띠조개의 기후변화 영향을 확인하기 위해 1995년부터 2018년까지 마리안소만에서 채집한 조개의 껍데기를 분석했다. 그 결과, 시간이 지날수록 큰띠조개 껍데기의 손상이 오히려 감소하는 것을 확인했다.
최근 남극 바다는 대기 중 이산화탄소(CO₂) 증가로 산성도가 증가해 ‘해양산성화’가 가속화 중이다. 이에 탄산칼슘으로 이뤄진 조개껍데기는 부식될 확률이 커진다. 하지만 큰띠조개는 산성화된 바닷속에서 살아남기 위한 대책을 마련했다. 유기물 함량이 많은 일종의 ‘코팅제’를 만들어 두꺼운 각피를 형성한 것이다.
서혜인 연구원은 “그동안의 연구에서는 조개껍데기가 탄산칼슘으로 이뤄져 있기 때문에 해양산성화 발생 시, 껍데기가 부식돼 약해질 것이라는 추측이 많았다”며 “하지만 최근 진행한 연구에서 오히려 큰띠조개들이 산성화된 바닷물에 대응하기 위해 유기물 코팅을 두껍게 만들었다는 증거들을 발견할 수 있었다”고 설명했다.
저서팀은 이번에 해당 연구를 확장, ‘남극삿갓조개’ 연구를 진행했다. 남극삿갓조개(Nacella concinna)는 바톤반도 등 남극반도 연안 얕은 물에 서식하는 조개류다. 펭귄과 함께 대표적 남극의 지표종 중 하나로 남방큰재갈매기 등 남극 조류들의 주 먹이원이기도 하다. 따라서 기후변화가 삿갓조개에 주는 영향을 알아낼 수 있다면 남극 해양 생태계 전반에 미칠 영향도 예측 가능하다.
정확한 연구를 위해 저서팀은 세종기지에 ‘임시배양실’도 마련했다. 일명 ‘이글루’라고 부르는 빨간색 돔형태의 연구캡슐 내부에는 플라스틱 버킷(bucket)이 가득했다. 각 버킷에는 저서팀이 직접 채집한 삿갓조개들이 자라고 있었다. 환경에 민감한 삿갓조개들이 잘 자랄 수 있도록 조명, 온도 조절도 철저히 이뤄졌다.
삿갓조개 배양을 위해선 매일 얼음도 조달해야 한다. 실제 남극 해양 환경과 동일한 온도조건을 유지하기 위함이다. 이를 위해 저서팀은 매일 아침마다 해안가로 밀려온 ‘유빙(流氷, 얼음덩어리)’을 망치로 잘게 부수는 작업을 진행한다. 일반 얼음과 달리 남극의 유빙은 압축된 눈이 굳어져 생겼기 때문에 훨씬 더 단단하고 날카롭다. 실제로 얼음을 깰 때 생긴 얼음 조각은 유리 파편처럼 날카로웠다.
서혜인 연구원은 “삿갓조개를 배양하기 위해선 단순히 남극 바닷물만 채취한 후 넣어놓는 것과는 전혀 다른 작업”이라며 “예민한 삿갓조개들을 연구에 필요한 만큼 배양시키기 위해선 남극 바다와 온도가 유사한 유빙을 깨서 넣는 것이 가장 효과적”이라고 말했다.
◇ 무궁무진한 ‘남극 해양생물’, 데이터 구축도 목표
삿갓조개 한 종의 연구만으로는 남극 생물들이 기후변화에 어떻게 대응하는지 정확히 파악하긴 어렵다. 극지연구소에 따르면 현재까지 남극 바다에서 발견된 무척추동물은 약 10만여종으로 최근엔 새로운 종이 추가로 계속 발견되는 추세다. 이 수많은 생물들이 기후변화에 어떤 영향을 받을지는 미지수다.
이에 현재까지 수집된 남극 해양 저서생물들의 정보를 정리하고 새로운 특성을 관찰하는 연구가 필수다. 김봉준 한국해양대 연구원이 저서팀에서 이 역할을 맡고 있다. 마리안소만 연안, 세종곶 등 세종기지 인근부터 ‘남극특별보호구역(ASPA) No. 171 나레브스키 포인트(펭귄마을)’에 이르기까지 바톤반도를 따라 조간대에 서식하는 저서생물 등 표본 및 시료 등을 채집한다.
수집한 표본은 에탄올‧포르말린을 이용한 약품처리, 동결 건조 등의 과정을 거쳐 보존 처리가 이뤄진다. 그 다음 극지연구소 등 기관들의 허가를 거쳐 국내로 반입한다. 이렇게 수집된 저서생물 표본은 남극 킹조지섬 주변 연안 해양생태계 생물 다양성 연구와 저서생물 유전자 분석 등에 활용된다.
김봉준 연구원은 “세종기지 주변 바톤반도의 빙하가 있는 곳에 서식하는 저서생물들 중 어떤 종이 우점종(가장 많은 개체수의 종)인지와 군집 분포는 어떻게 되는지를 분석하고자 한다”며 “또한 펭귄마을 주변에서 흘러들어오는 유기물과 기후변화로 인한 이산화탄소의 해수 유입이 생물 군집에 어떤 영향을 미치는지 데이터를 수집하고 싶다”고 말했다.
이어 “이번에 세종기지에서 수집한 표본들로 DNA 분석과 데이터 베이스 구축을 진행하고자 한다”며 “이를 통해 남극 해안에 서식하는 저서생물들의 연구에 필수적으로 사용되는 기초자료를 한번 만들어보고 싶은 욕심이 있다”고 전했다.
/ 박설민 기자, 김두완 기자
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