Climatic context shapes contrasting insect richness responses to elevation across Europe
유럽의 7개 고도 구배에 걸친 표준화된 곤충 데이터를 분석함으로써, 본 연구는 대조적인 종 풍부도-고도 패턴이 각 횡단면의 구체적인 기후적 위치와 분류군의 계통 구조에 의해 유도된다는 것을 입증하며, 이는 기후 변화에 따른 정확한 생물다양성 예측을 위해서는 국지적 기후 맥락과 진화적 역사를 모두 고려해야 함을 시사한다.
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산은 생명체가 변화에 어떻게 반응하는지를 연구하기 위한 자연의 실험실이다. 고도 수천 피트만 올라가도 기온과 강수량이 급격하게 변하기 때문에, 단 하나의 산맥만으로도 종들이 헤쳐 나가야 하는 다양한 기후를 압축적으로 보여줄 수 있다. 수십 년 동안 과학자들은 이 수직적 경사면을 이용해 근본적인 질문을 던져왔다. 즉, 위로 올라갈수록 생물 종의 수는 증가하는가, 감소하는가, 아니면 중간 어디쯤에서 정점을 찍는가 하는 점이다. 그 답은 좌절스러울 정도로 일관성이 없었다. 어떤 연구는 곤충이 하층부에서 번성하다가 상층부에서 사라진다고 보여주는 반면, 다른 연구는 그 반대이거나 혹은 중간 지점이 가장 풍요로운 형태의 종 모양 곡선을 보여준다. 이러한 혼란은 기후 변화로 인해 곤충 개체군이 어떻게 될지 예측하는 것을 어렵게 만들었으며, 보전 활동가들에게 명확한 예측 지도를 제공하지 못하게 했다.
한 연구팀은 유럽 전역을 조망함으로써 이 수수께끼를 풀고자 했다. 연구팀은 단 하나의 산맥만을 고립시켜 연구하는 대신, 추운 북쪽의 노르웨이부터 따뜻한 남쪽의 스페인에 이르기까지 7개국에 걸쳐 대규모의 표준화된 샘플링 노력을 전개했다. 그들은 독일, 그리스, 이탈리아, 노르웨이, 폴란드, 포르투갈, 스페인의 고도 구배(elevation gradients)에 수백 개의 트랩, 즉 날아다니는 곤충을 수집 병으로 부드럽게 유도하는 말레이즈 트랩(Malaise traps)을 설치했다. 포획된 수천 개의 미세한 표본들을 식별하기 위해, 그들은 DNA 메타바코딩이라는 현대적 기술을 사용했는데, 이는 곤충의 유전 코드를 읽어 정확히 어떤 종이 존재하는지 판별하는 방식이다. 모든 지점을 동일한 시기에 동일한 방법으로 처리함으로써, 연구팀은 발견된 차이점이 데이터 수집 방식에서 비롯된 인위적인 결과가 아니라 실제적인 생물학적 패턴임을 보장했다.
연구 결과, 고도에 따른 곤충의 풍부도 변화에 있어 단 하나의 법칙은 존재하지 않는다는 사실이 밝혀졌다. 폴란드와 포르투갈 같은 곳에서는 고도가 높아짐에 따라 곤충 종의 수가 꾸준히 감소했다. 노르웨이와 이탈리아에서는 풍부도가 상승했다가 하락하는 뚜렷한 종 모양의 곡선을 그리는 패턴이 나타났다. 다른 지역에서는 그 관계가 매우 약해 거의 평탄한 수준이었다. 연구진은 이러한 상충하는 지역적 패턴들이 무작위적인 오류나 각 산의 독특한 특이점이 아니라는 점을 깨달았다. 대신, 각 지역의 구배는 기후와 생물 다양성 사이의 훨씬 더 큰 대륙 규모의 관계를 보여주는 서로 다른 단면을 포착하고 있었던 것이다. 모든 데이터를 함께 도식화했을 때, 명확하고 단일한 곡선이 나타났다. 즉, 곤충의 풍부도는 특정 온도와 습도의 '스위트 스팟(최적 지점)'에서 가장 높으며, 조건이 너무 춥고 습하거나 너무 뜨겁고 건조해짐에 따라 감소한다는 것이다.
지역적 차이를 이해하는 핵심은 각 산맥이 이 광범위한 기후 경관 내에서 어디에 위치하느냐에 있다. 폴란드와 포르투갈의 산들은 고도가 높아질수록 조건이 점진적으로 악화되는 곡선의 측면에 위치해 있어, 종의 꾸준한 감소를 초래했다. 반면, 스페인의 지역들은 따뜻하고 건조한 스펙트럼의 끝단에 위치해 있었다. 스페인에서 고도를 높임에 따라 기후는 실제로 그 이상적인 '스위트 스팟'에 가까워졌고, 이로 인해 곤충의 수가 증가하거나 높은 수준을 유지했다. 이탈리아와 노르웨이의 산들은 곡선의 정중앙에 위치했기에, 고도를 높임에 따라 먼저 풍부도의 정점을 향해 올라갔다가 다시 반대편으로 내려가는 종 모양의 패턴을 보였다. 본질적으로, 모든 산맥은 동일한 글로벌 이야기의 서로 다른 부분을 보여주고 있는 것이다.
이 연구는 또한 개별 곤충들이 어떤 반응을 보이는지 확인하기 위해 그 자체를 조사했다. 연구진은 밀접하게 연관된 곤충 집단들이 유사한 방식으로 반응하는 경향이 있다는 것을 발견했다. 만약 한 국가의 특정 딱정벌레 종류가 높은 고도를 선호한다면, 그 사촌 격인 종들도 유사한 기후 환경에 처해 있다면 다른 나라에서도 흔히 그러한 경향을 보였다. 그러나 기후 맥락이 달라질 경우, 동일한 집단이라도 정반대로 반응하기도 했다. 이는 곤충의 진화적 역사가 중요하다는 점을 시사하지만, 결정적인 요인은 그들의 즉각적인 환경이라는 것을 보여준다. 연구진은 기후가 일반적인 변화의 방향을 설명해주기는 하지만, 그것이 전체 이야기를 다 말해주지는 않는다는 점에도 주목했다. 식생, 토양, 미세 기후와 같은 국지적 요인들이 여전히 곤충 수의 증감 폭이 얼마나 가파른지에 대한 변동을 일으키고 있었다.
이 연구 결과는 미래를 위한 중요한 교훈을 준다. 각 산맥이 기후 곡선의 서로 다른 부분에 위치하기 때문에, 지구 온난화의 영향은 균일하게 나타나지 않을 것이다. 현재 곡선의 추운 쪽에 위치한 지역에서는 온난화가 오히려 곤식의 조건을 개선하여 고지대의 다양성을 높일 수도 있다. 그러나 이미 따뜻한 쪽에 있는 지역에서는 추가적인 온난화가 저지대를 거주 불가능한 지점으로 몰아넣어 종의 급격한 감소를 초래할 수 있다. 연구는 정확하게 세계적인 기후 곡선의 위치와 그곳에 거주하는 생물들의 진화적 역사가 적응 능력에 어떤 영향을 미치는지 이해해야만 곤충 생물 다양성의 미래를 정확하게 예측할 수 있다고 결론짓는다. 모든 산이 동일한 이야기의 서로 다른 부분을 말하고 있음을 인식할 때, 우리는 비로소 복잡하고 변화하는 곤충의 세계를 이해하기 시작할 수 있다.
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