Trophic interactions in the mesopelagic layer along the continental slope in the Norwegian Sea
이 연구는 위 내용물과 안정 동위원소를 분석함으로써 노르웨이해 중층대의 영양 단계 상호작용을 특징짓고, 특정 저위 단계 종들의 결정적인 역할과 환경 변화에 대한 회복력을 제한할 수 있는 특정 어류의 높은 먹이 선택성을 밝혀냈다.
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햇빛이 비치는 해수면 아래 깊은 곳에는 중층구역(mesopelagic zone)이라 불리는 광대하고 어둑한 세계가 펼쳐져 있습니다. 흔히 '황혼의 구역'이라 불리는 이 층은 대략 수심 200미터에서 1,000미터 사이의 깊이에 걸쳐 있습니다. 이곳은 빛이 희미해지고 압력이 높아지는 곳이지만, 생명체로 가득 차 있습니다. 이곳에는 살아있는 물질의 엄청난 양이 물속을 이동하며 표층 세계와 그 아래의 어두운 심해를 연결합니다. 이 구역에서 중요한 과정은 '생물학적 펌프'인데, 이는 탄소와 영양분이 해저로 운반되는 자연적인 메커니즘입니다. 이는 작은 동물과 물고기들이 밤에 먹이를 먹기 위해 표층으로 올라왔다가 낮 동안에는 다시 어둠 속으로 내려가며 에너지를 운반하기 때문에 발생합니다. 이 생물들이 어떻게 먹고 누가 누구를 먹는지 이해하는 것은 필수적입니다. 왜냐하면 만약 이 먹이사슬의 연결 고리가 끊어진다면, 물고기 개체군부터 탄소를 저장하는 해양의 능력에 이르기까지 모든 것에 영향을 미쳐 전체 시스템이 변할 수 있기 때문입니다. 우리는 이 구역이 생명으로 가득 차 있다는 것을 알고 있지만, 특히 극지방의 차갑고 외딴 해역에서는 여전히 가장 이해가 덜 된 부분 중 하나로 남아 있습니다.
이 퍼즐의 빠진 조각들을 채우기 위해, 노르웨이 자연연구소와 UiT 노르웨이 북극대학교의 연구진은 노르웨이 북부 해안의 대륙 사면을 따라 형성된 먹이 그물을 연구하기 위해 나섰습니다. 이 지역은 온대와 극지 조건이 만나는 전이 지점에 위치하여 해양 생물에게 풍요로운 환경을 제공합니다. 연구팀은 2019년 봄, 얕은 연안 대륙붕에서 깊은 외해에 이르는 11개의 서로 다른 지점을 방문하며 과학적 크루즈 탐사를 수행했습니다. 그들의 목표는 아주 작은 플랑크톤부터 그들을 먹고 사는 물고기에 이르기까지, 그곳에 사는 동물들의 식단을 지도화하는 것이었습니다. 그들은 이 일을 완수하기 위해 두 가지 주요 도구를 사용했습니다. 첫째, 그들은 물고기와 다른 동물들을 잡기 위해 커다란 그물을 끌어올린 뒤, 그들이 최근에 정확히 무엇을 먹었는지 확인하기 위해 위 내용물을 세밀하게 조사했습니다. 둘째, 그들은 동물의 조직 내 화학적 구성을 분석했습니다. 마치 사람의 식단이 머리카락이나 뼈에 화학적 흔적을 남기는 것처럼, 동물이 먹는 음식은 그 몸에 뚜렷한 자국을 남깁니다. 과학자들은 이 흔적을 측정함으로써, 단순히 생물이 무엇을 먹었는지뿐만 아니라, 그 생물의 먹이사슬 내 위치와 식단의 유연성이 어느 정도인지도 결정할 수 있었습니다.
연구 결과, 이 아한대 황혼 구역에서 누가 누구를 먹고 있는지에 대한 명확한 그림이 드러났습니다. 먹이 그물의 맨 밑바닥에는 조류를 먹고 사는 요각류인 Calano라고 불리는 아주 작은 새우 모양의 갑각류가 있습니다. 그 위에는 두 가지 주요 종류가 있는 작은 크릴류가 있습니다. 한 종류인 Thysanoessa는 비교적 얕은 대륙붕 지역에서 우세하며 주로 식물을 먹습니다. 다른 한 종류인 Meganyctiphanes는 가파른 대륙 사면에 더 자주 발견되며, 다른 작은 동물들을 포함하는 약간 다른 식단을 가지고 있습니다. 연구진은 이러한 식단의 차이가 동물의 화학적 신호에 반영되어, 외형이 비슷하더라도 이 두 집단을 구분할 수 있음을 발견했습니다. 먹이사슬을 따라 올라가면, 청어와 같은 작은 물고기들이 이 크릴류의 주요 소비자라는 사실이 밝혀졌습니다. 청어는 놀라울 정도로 까다로워서 거의 독점적으로 한 종류의 크릴만을 먹은 반면, 블루 화이팅(blue whiting)은 더 다양한 메뉴를 가지고 있었습니다.
먹이사슬의 더 높은 곳에 있는 큰 물고기들은 변화에 대한 취약성을 암시하는 뚜렷한 섭식 습성을 보여주었습니다. 대구와 유사한 큰 물고기인 사이트(saithe)는 조사 대상 중 가장 적응력이 뛰어난 포식자였습니다. 사이트의 위 내용물은 크릴, 작은 물고기, 심지어 다른 종류의 플랑크톤까지 매우 다양한 먹이를 먹고 있음을 보여주었습니다. 이러한 유연성은 환경 변화에 이웃 종들보다 더 잘 대처할 수 있음을 시사합니다. 반면, 청어와 샛별치(lanternfish, 작은 심해 물고기의 일종)는 훨씬 더 전문화되어 있었습니다. 청어는 거의 전적으로 한 종류의 크릴에 의존했고, 샛별치는 좁은 식단을 가진 특정 니치(niche)를 차지하고 있는 것으로 나타났습니다. 연구진은 이러한 전문화된 종들이 기후 변화로 인해 특정 먹이원이 사라지거나 변할 경우 더 큰 위험에 처할 가능성이 높다고 언급했습니다. 또한 데이터에 따르면 사이트와 같은 일부 물고기는 자신의 몸 크기에 비해 상당히 큰 먹이를 먹을 수 있으며, 잡는 데 드는 노력 대비 가장 좋은 에너지 효율을 제공하는 먹이 크기를 선택하는 것으로 보입니다.
위장 내용물로부터 얻은 직접적인 증거와 조직 분석을 통한 장기적인 화학적 기록을 결과적으로 결합함으로써, 이 연구는 생태계에 대한 강력한 관점을 제공했습니다. 화학적 분석은 위 내용물에서 관찰된 패턴을 확인해주었으며, 청어와 블루 화이팅이 먹이사슬의 낮은 단계에 있고, 사이트와 대구가 상위에 위치함을 보여주었습니다. 이 연구는 메조펠라직 구역이 에너지가 활발하게 이동하는 고속도로와 같지만, 그 교통량은 균등하게 분포되어 있지 않다는 점을 강조합니다. 어떤 종들은 환경 변화에 따라 먹이를 바꿀 수 있는 일반종(generalist)인 반면, 어떤 종들은 단일 먹이원에 밀접하게 묶여 있는 전문종(specialist)입니다. 이러한 구분은 향ate의 수산 자원 관리에 있어 매우 중요합니다. 기후가 따뜻해지고 북극의 얼음이 후퇴함에 따라, 이 먹이 그물의 섬세한 균형이 시험대에 오를 수 있습니다. 어떤 종이 유연하고 어떤 종이 취약한지를 아는 것은 과학자와 정책 입안자들이 생태계가 새로운 압력에 어떻게 반응할지 더 잘 예측하게 하여, 노르웨이해의 풍요로운 어업과 중요한 생물학적 펌프가 건강하게 유지되도록 돕습니다.
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