Delaying conservation at heatwave hotspots can undermine long-term eco-evolutionary benefits

해양은 놀라운 속도로 온난화되고 있으며, 산호초에게 열기는 생사와 직결된 문제가 되고 있습니다. 수온이 너무 높아지면 산호는 스스로 영양분을 공급하는 데 의존하는 유색 조류를 내뱉어 버리는데, 이로 인해 하얗게 변하며 흔히 '백화 현상'이라 불리는 과정 속에서 죽음에 이르기도 합니다. 수십 년 동안 과학자들은 어떤 산호가 다른 산호보다 열을 더 잘 견뎌낸다는 사실을 알고 있었습니다. 어떤 사람들이 자연적으로 바이러스에 더 강한 저항력을 가진 것처럼, 일부 산호 군락은 높은 온도에서도 살아남을 수 있는 유전적 능력을 갖추고 있습니다. 이러한 저항력은 고정된 것이 아닙니다. 이는 자손에게 물려줄 수 있으므로, 시간이 흐름에 따라 산호 개체군은 상승하는 기온에 맞서 더 강해지도록 진화할 수 있습니다. '열적 진화(thermal evolution)'라고 알려진 이 개념은 한 줄기 희망을 제시합니다. 만약 우리가 적절한 산호를 보호할 수 있다면, 그들은 따뜻해지는 세상에서 살아남을 수 있을 만큼 충분히 빠르게 적응할 수 있을지도 모릅니다. 그러나 보전 활동가들에게는 중대한 질문이 남아 있습니다. 우리는 제한된 자원을 어디에 집중해야 할까요? 현재 열기로부터 안전한 산호초를 보호해야 할까요, 아니면 이미 뜨거운 태양 아래서 고통받고 있는 산호초에 투자하여 그들이 미래의 생존자가 될 것이라는 데 도박을 걸어야 할까요?

리암 락스(Liam Lachs)가 이끄는 브리스톨 대학교 연구팀과 퀸즐랜드 대학교 연구진은 팔라우의 산호초를 모방한 정교한 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여 이 딜레마를 해결하고자 했습니다. 그들은 개별 산호 군락이 어떻게 성장하고, 번식하고, 죽는지, 그리고 열파가 어떻게 그들을 죽이는지와 세대를 거치며 유전자가 어떻게 변하는지를 고려하여 디지털 모델을 구축했습니다. 이 모델에는 두 가지 유형의 위협이 포함되었습니다. 하나는 기후 변화로 인한 피할 수 없는 거대한 열파이고, 다른 하나는 인간이 실제로 해결할 수 있는 오염이나 파괴적인 어업과 같은 작고 관리 가능한 문제입니다. 연구진은 1985년부터 2100년까지 이어지는 타임라인에 걸쳐 다양한 보전 전략을 테스트했습니다. 그들은 자연적으로 뜨겁고 빈번하게 열파를 겪는 곳, 즉 '핫스팟(hotspots)'을 보호하거나 복원하는 것과, 자연적으로 더 시원하고 안전한 곳인 '열적 피난처(thermal refugia)'를 보호하는 결과를 비교했습니다. 또한 두 곳 사이에서 노력을 나누거나 시간에 따라 전략을 바꾸는 혼합형 접근 방식도 테스트했습니다.

시뮬레이션 결과는 따뜻해지는 세상에서 산호초를 구하는 방법에 대해 충격적이면서도 다소 반직관적인 진실을 드러냈습니다. 만약 목표가 '지금 당장' 가장 많은 산호를 살려두는 것이라면, 최선의 전략은 시원하고 안전한 산호초를 보호하는 것입니다. 이 '열적 피난처'는 자연적으로 열 스트레스를 덜 받기 때문에 더 높은 산호 피복도를 유지하며 생명의 안정적인 저장고 역할을 합니다. 그러나 목표가 '미래의 극한 열기' 속에서 산호초가 살아남을 수 있도록 하는 것이라면, 초점은 반드시 핫스팟으로 옮겨져야 합니다. 이미 가장 많은 열을 견디고 있는 산호초를 보호하거나 복원함으로써, 보전 활동가들은 산호가 진화하도록 만드는 강력한 압력을 만들어낼 수 있습니다. 시뮬레이션에서 이 핫스팟의 산호들은 훨씬 더 높은 열 내성을 발달시켰으며, 시원한 곳의 친척 산호들을 죽게 만들 온도를 견뎌낼 수 있는 형질을 진화시켰습니다. 이 진화적 이득은 매우 중요합니다. 세상이 계속 따뜻해짐에 따라 시원한 곳의 산호초들은 결국 보호하기에 너무 뜨거워질 것이며, 오직 열에 적응한 산호들만이 남을 것이기 때문입니다.

연구는 앞으로의 보전 경로가 지구 온난화가 얼마나 진행될 것인지, 그리고 얼마나 먼 미래를 내다보느냐에 따라 크게 달라진다는 것을 발견했습니다. 지구 온난화가 섭씨 2도 이내로 제한되는 시나리오에서는, 시원한 피난처를 보호하고 핫스팟을 복원하는 전략이 산호의 개체수와 적응 능력을 모두 유지하는 데 효과적이었습니다. 하지만 연구진은 현재 세계가 처한 궤적인 섭씨 3도에 달하는 더 가혹한 미래를 모델링했습니다. 이 더 혹독한 시나리오에서는 어려운 절충안이 나타났습니다. 시원한 피난처를 복원하는 것은 향후 수십 년 동안 산호 피복도를 높게 유지하는 데 가장 좋은 결과를 가져왔습니다. 그러나 이 방식은 장기적인 관점에서 열 내성을 구축하는 데 실패했습니다. 반대로, 핫스팟을 복원하는 것은 초기 몇십 년 동안 산호 개체수의 감소를 초래했습니다. 열기가 덜 적응된 산호들을 계속 죽였기 때문입니다. 하지만 세기말에 이르러, 이 핫스팟 중심의 노력은 가장 높은 전체 산호 피복도와 가장 높은 열 내성을 가진 개체군을 만들어냈습니다. 초기에 발생한 열로 인한 사망은 일종의 '필터' 역할을 하여, 가장 강한 산호들만이 살아남아 번식하게 했고, 결과적으로 21세기 후반의 극한 조건에서도 견딜 수 있는 회복력 있는 개체군을 만들어낸 것입니다.

연구진은 또한 '포트폴리오' 접근 방식, 즉 무작위로 노력을 분산하거나 뜨거운 곳과 차가운 곳에 노력을 50대 50으로 나누는 방식이 최선의 결과를 낼 수 있는지 테스트했습니다. 시뮬레이션 결과, 이는 사실이 아닌 것으로 나타났습니다. 무작위로 섞거나 노력을 반반씩 나누는 방식은 차가운 곳을 보호함으로써 얻는 단기적인 피복도 이득을 얻으면서 동시에 핫스팟에 집중함으로써 얻는 장기적인 진화적 이득을 모두 달성할 수는 없었습니다. 마찬가지로, 시원한 곳을 먼저 보호하다가 세기 후반에 핫스팟으로 전환하는 전략도 문제를 해결하지 못했습니다. 그것은 단지 진화적 이득을 지연시킬 뿐이었습니다. 장기적인 생존을 극대화하는 유일한 방법은 핫스팟에 조기에 전념하는 것이었으며, 이는 가까운 미래에 산호가 줄어드는 것을 받아들여야 함을 의미했습니다. 이는 눈에 보이는 즉각적인 결과를 보여줘야 하는 보전 활동가들에게 받아들이기 힘든 결정일 수 있습니다. 눈에 띄게 고통받고 있고 쇠퇴하기 쉬운 곳에 투자하는 것은, 마치 밑 빠진 독에 물 붓기처럼 보여 정치적으로 어려울 수 있습니다. 그러나 연구는 취약한 지역에서의 행동을 늦추고 안전한 구역에만 집중하는 것이 결국 이번 세기 동안 산호초가 살아남을 수 있는 능력을 저해할 수 있음을 시사합니다.

연구진이 성장 속도가 느린 종과 같은 서로 다른 유형의 산호를 고려하거나, 폭풍 또는 오염과 같은 국지적 교란의 빈도를 변경하여 모델을 조정하더라도 이 결과는 동일하게 나타났습니다. 핵심 교훈은 일관되었습니다. 열 스트레스의 공간적 패턴은 관리되어야 할 진화적 압력의 경사도를 형성한다는 것입니다. 시원한 산호초는 단기적으로 개체군 규모를 유지하는 데 필수적이지만, 핫스팟은 적응의 엔진입니다. 연구는 산호초의 미래를 확보하기 위해서는 단기적인 산호 풍부도의 손실을 감수할 용기가 필요하다고 결론지었습니다. 이는 단순히 현재 건강한 것을 보호하는 것에서 벗어나, 미래에 살아남을 수 있는 것을 적극적으로 육성하는 방향으로 사고를 전환해야 함을 의미합니다. 이는 급변하는 기후 속에서, 지속 가능성을 향한 길은 때때로 가장 망가져 보이는 곳에 투자하여, 그곳이 생존을 위한 유전적 열쇠를 쥐고 있음을 믿는 것에서 시작될 수 있다는 점을 상기시켜 줍니다.