Crossing environmental thresholds determines the risk of a sixth mass extinction

지구 생명체의 역사는 심각한 상실의 순간들로 점철되어 있습니다. 지난 5억 년 동안 지구는 대다수의 종이 지질학적 눈 깜빡임 사이에 사라지는 다섯 차례의 거대한 대재앙을 견뎌왔습니다. 이러한 사건들은 느리고 완만한 쇠퇴가 아니라, 환경이 한계점을 넘어섰을 때 발생하는 갑작스러운 붕괴였습니다. 과학자들은 이 한계점을 '임계값(thresholds)'이라고 부릅니다. 임계값을 절벽의 가장자리라고 생각해 보십시오. 당신은 떨어지지 않고 평평한 땅 위를 오랫동안 걸어갈 수 있지만, 일단 그 가장류를 넘어서면 결과는 즉각적이고 극적으로 변합니다. 오늘날 인간의 활동이 지구를 재편하고 있는 상황에서, 생물 다양성의 미래에 대한 중요한 질문이 던져지고 있습니다. 우리는 단순히 평평한 땅 위를 걷고 있는 것일까요, 아니면 이미 가장자리를 향해 발을 내디딘 것일까요?

도호쿠 대학교의 카이호 쿠니오(Kunio Kaiho)가 수행한 새로운 연구는 종을 멸종으로 몰아넣는 구체적인 힘이 무엇인지 살펴봄으로써 이 질문을 다룹니다. 이 연구는 얼마나 많은 동물이 사라질지에 대한 단순한 추측을 넘어섭니다. 대신, 온난화된 기온, 독성 오염, 산림 파괴, 야생동물 과잉 채취와 같이 우리가 만들어낸 스트레스 요인들이 과거의 대재앙과 유사하게 작동하는지를 묻습니다. 이 연구는 이러한 현대적 압박들이 단순히 직선적으로 더해지는 것이 아니라고 제안합니다. 오히려 그것들은 일단 켜지면 멸종률이 급증하게 만드는 스위치처럼 작동합니다. 과거의 대멸종 데이터와 미래까지 길게 뻗어 있는 인구 및 탄소 배출량 전망치를 결합함으로써, 이 연구는 이러한 위험한 가장자들이 정확히 어디에 있는지, 그리고 우리가 그 선을 넘었을 때 어떤 일이 벌어지는지를 지도화합니다.

이 조사는 과거 재난의 시기를 조사하는 것부터 시작되었습니다. 오랫동안 과학자들은 이러한 고대의 대멸종이 수천 년 또는 수백만 년에 걸쳐 진행되었다고 믿었습니다. 그러나 고해Resolutions의 암석 및 화석 기록을 검토함으로써, 이 연구는 가장 격렬한 살상 단계가 실제로는 훨씬 더 빠르게 일어났음을 발견했습니다. 지구 역사상 가장 심각했던 사건인 페름기 대멸종의 경우, 최악의 손실 파동은 단 천 년 이내에 발생했을 가능성이 높습니다. 공룡 시대를 끝낸 소행성 충돌은 단 2~3년 만에 대규모 폐사를 일으켰습니다. 이러한 깨달음은 매우 중요합니다. 왜냐하면 오늘날 인간에 의해 주도되는 변화의 속도가 고대의 저 대재앙들의 속도와 맞먹는다는 것을 의미하기 때문입니다. 지구는 천천히 반응하는 것이 아니라, 생명이 거의 끝날 뻔했던 시절과 동일한 긴박함으로 반응하고 있습니다.

다음에 무슨 일이 일어날지 이해하기 위해, 연구자는 다섯 가지 주요 멸종 동인을 추적하는 모델을 구축했습니다: 기후 온난화, 오염, 서식지 상실, 과잉 착취, 그리고 핵 갈등의 위험입니다. 이 모델은 오염이나 온난화가 많아진다고 해서 반드시 멸종 종의 수가 비례해서 늘어난다고 가정하지 않습니다. 대신, 그것들은 결정적인 임계값을 테스트합니다. 연구는 각 동인에 대한 특정 팁핑 포인트(tipping points)를 식별합니다. 예를 들어, 지구 온도가 약 섭씨 9도 상승하거나, 산림 파괴가 전 세계 숲의 80%에 도달하면 멸종 위험이 매우 높아집니다. 마찬가지로, 자연 배경 수준보다 4~5배 높은 수은 농도로 측정되는 오염 수준에 도달하면 시스템은 급변합니다.

결과는 일어날 법한 일과 일어날 수 있는 일 사이의 극명한 차이를 보여줍니다. 인구가 결국 안정되고 배출량이 정점에 도달하는 현재의 개연성 있는 시나리오 하에서, 이 연구는 우리가 상당하지만 관리 가능한 수준의 종을 잃을 것이라고 예측합니다. 해양 생물의 경우 손실이 37% 범위에 있을 것이며, 육상 동물은 815% 사이가 될 수 있습니다. 이는 심각한 감소이며 낮은 수준의 대멸종을 나타내지만, 지구 역사의 완전한 붕괴에는 미치지 못하는 수준입니다. 연구는 핵 갈등이 없는 한, 여섯 번째 대멸종은 일어나기 어려울 것이라고 나타냅니다. 그러나 다른 네 가지 동인이 그 임계값을 초과한다면, 낮은 수준의 대멸종이 발생할 수 있습니다. 만약 우리가 오염, 서식지 파괴, 과잉 채취를 그들의 결정적 임계값 아래로 유지할 수 있다면, 최악의 시나리오인 전체 생태계 붕괴는 피할 수 있습니다.

그러나 이 연구는 핵 갈등과 관련된 무시무시한 "만약"의 시나리오를 강조합니다. 다른 동인들이 지속적이고 점진적인 반면, 대규모 핵 전쟁은 갑작스럽고 거대한 충격으로 작용할 것입니다. 불타는 도시에서 나오는 그을음은 태양을 차단하여 '핵 겨울'이라 불리는 급격한 지구 냉각을 초ền할 것입니다. 이 사건은 거의 모든 생명체의 식량 공급을 무너뜨릴 것입니다. 모델은 만약 기존의 환경적 스트레스 위에 이러한 갈등이 발생한다면, 멸종률이 단순히 약간 상승하는 것이 아니라 폭발할 것이라고 보여줍니다. 이 최악의 시나리오에서 해양 종의 손실은 거의 46%까지 치솟을 수 있으며, 육상 동물은 최대 70%의 손실을 볼 수 있습니다. 이 수준의 파괴는 과거 다섯 차례의 대멸종의 심각성과 일치하며, 핵 전쟁의 임계값을 넘는다면 여섯 번째 대멸종이 가능하다는 것을 확인시켜 줍니다.

이 연구의 핵심 통찰은 이러한 서로 다른 위협들이 어떻게 상호작용하는가 하는 점입니다. 그것들은 단순히 나란히 놓여 있는 것이 아니라, 서로를 증폭시킵니다. 서식지 상실이나 온난화로 인해 동물의 개체수가 이미 줄어들고 있을 때, 그들은 다른 스트레스 요인에 훨씬 더 취약해집니다. 연구는 이러한 결합된 효과가 각 위협을 개별적으로 볼 때보다 멸종 위험을 약 40% 증가시킬 수 있다는 것을 발견했습니다. 또한, 연구는 개체군의 크기가 중요하다는 점을 강조합니다. 설령 한 종이 즉각적으로 멸종되지 않더라도, 그 숫자가 크게 줄어들면 짝을 찾지 못하거나 작은 사고로부터 회복하지 못해 나중에 멸종할 가능성이 훨씬 커집니다. 이 '개체군 크기 효과(population-size effect)'는 우리가 오늘 잃는 모든 종이 내일의 남은 종들을 더욱 취약하게 만든다는 것을 의미합니다.

미래를 멀리 내다보며, 모델은 인간 인구와 탄소 배출량이 이번 세기 중반쯤 정점에 도달한 후 감소하기 시작할 것으로 예측합니다. 인간의 발자국이 줄어듦에 따라 환경에 가해지는 압박도 완화되어 가장 취약한 종들이 안정화될 것으로 예상됩니다. 연구는 대멸종을 막기 위한 창문이 닫히고 있지만, 아직 완전히 닫힌 것은 아니라고 제안합니다. 앞으로의 경로는 전적으로 우리가 오염, 과잉 착취, 그리고 핵 갈등의 위험을 각각의 특정 팁핑 포인트 아래로 유지할 수 있는지 여부에 달려 있습니다. 만약 우리가 성공한다면, 지구는 상당한 생물 다양성 손실을 겪겠지만 시스템은 온전하게 유지될 것입니다. 만약 우리가 이러한 한계를 존중하는 데 실패한다면, 특히 오염이 걷잡을 수 없이 커지거나 핵 갈등을 일으킨다면, 그 결과는 과거의 거대한 멸종들과 구별할 수 없는 영구적인 흉터가 될 것입니다. 연구는 결론적으로, 선택지는 완벽한 세상과 망가진 세상 사이의 선택이 아니라, 회복 가능한 세상과 그렇지 못한 세상 사이의 선택이라고 말합니다.