온난화와 바다 박테리아 감소 생태계의 악순환

온난화와 바다 박테리아 감소 생태계의 악순환

산업혁명 이후 화석연료 사용으로 이산화탄소가 급격히 증가하였다. 이들 이산화탄소가 해양으로 흡수되면서 바다를 산성화시켰다. 특히 지구온난화로 이산화탄소가 바닷물에 지나치게 많이 흡수되면서 해양산성화가 심해지고 있다.

바다 표면에서 서식하는 미생물은 이산화탄소를 흡수하여 탄산칼슘을 만든다. 탄산칼슘 형성 미생물이 죽으면 탄산칼슘 입자가 밑으로 가라앉으면서 심해 혹은 해양의 바닥에서 용해된다. 해양산성화로 인해 미생물 사체가 용해 속도가 늦어 바다의 탄소흡수력을 떨어뜨리는 것으로 알려졌다.

2021년 연구에 의하면 지구온난화로 인한 해양산성화에도 불구하고 바다의 이산화탄소 흡수 능력은 줄지 않는다. 수심이 얕은 해양에서 탄산칼슘 입자가 녹아 바다의 탄소흡수력에 크게 영향을 미치지 못한다는 것이다. 표층 탄산칼슘의 약 50%는 심해로 떨어지기 전에 이미 용해된다. 이렇게 1000m 이하의 수심이 얕은 해양에서 많은 양의 탄산칼슘이 용해되면, 용존 무기탄소 성분들이 해수의 순환을 통해 수십 년 안에 해양 표층으로 돌아올 수 있다. 탄산칼슘 입자가 심해에서 용해될 때보다 훨씬 빠르게 해양 표층의 무기탄소 성분들의 농도를 회복할 수 있는 것이다. 해양 표층의 무기탄소의 회복은 대기 중 이산화탄소 제거 능력을 상승시켜, 산성화로 인해 낮아졌던 해양의 탄소 흡수력을 예상보다 빠르게 회복시킬 수 있다. 증가한 이산화탄소 농도에 의한 해양 산성화가 해양 미생물들이 형성한 탄산칼슘을 녹이지만, 죽은 미생물의 탄산칼슘 입자가 심해까지 가라앉기 전에 녹여버림으로써 해양 표층의 탄소 제거 능력의 감소를 완화할 수 있게 된다. 해양은 충분히 많이 녹아든 이산화탄소에 의해 산성화되었음에도 탄소를 흡수하는 능력을 스스로 회복시키고 있는 것이다.

문제는 온난화로 미생물이 크게 줄어들 수 있다는 점이다. 시아노박테리아 프로클로로코쿠스(Prochlorococcus)는 전 세계 바다에 서식한다. 지구에서 가장 작고 풍부한 광합성 생물이자 중요한 산소 생산자이다. 바다와 육지 전체 광합성에서 5%를 차지하고, 연간 생산되는 전체 산소의 약 20%를 만드는 것으로 추산한다. 가장 따뜻한 열대와 아열대 해양에서도 잘 살기 때문에 바다가 계속 따뜻해져도 서식 범위가 넓어지며 번식할 것으로 추정되었다. 이런 추정은 실험실 데이터를 기반으로 한 것이다.

그러나 예측과는 달리 바다를 관측한 결과 해수면 온도가 28℃를 넘으면 분열 및 성장 속도가 급격히 떨어지는 것으로 나타났다. 해양 온난화가 지속되면 시아노박테리아가 2100년까지 17~51% 감소할 수 있다. 이들이 사라지지는 않겠지만 서식지가 바뀌고 아열대와 열대 생태계에 극적인 영향을 미칠 수 있다. 프로클로로코쿠스 감소는 해양 먹이사슬 맨 아래에 먹이가 적어진다는 것을 뜻한다.

https://www.nature.com/articles/s41564-025-02106-4

이에 따라 이산화탄소 흡수와 산소생성이 줄고 바다생물의 먹이가 줄어들 수 있다. 온난화가 가속되고, 산소가 부족해지고, 어류가 감소한다는 의미이다.