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산호 백화

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목차

1. 개요

산호 백화는 산호와 공생하는 조류인 주산텔라가 고온, 높은 광도, 질병 등의 스트레스 요인으로 인해 산호 조직에서 떨어져 나가면서 산호가 하얗게 변색되는 현상이다. 주산텔라는 산호에 영양분을 공급하는데, 이 조류가 사라지면 산호는 굶어 죽게 된다. 산호 백화는 지구 온난화, 해양 열파, 해양 산성화, 오염 물질 등 다양한 원인에 의해 발생하며, 전 세계 산호초 생태계에 심각한 위협이 되고 있다. 산호 백화는 산호초의 파괴로 이어져 해양 생물의 다양성을 감소시키고, 어업, 관광 등 경제적 손실을 초래하며, 해안 보호 기능을 약화시킨다. 산호 백화를 막기 위해 해양 보호 구역 설정, 산호 복원, 자외선 차단제 사용 규제 등 다양한 노력이 이루어지고 있다.

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산호 백화
개요
백화한 산호
백화한 산호
건강한 산호
건강한 산호
정의
설명산호가 조직에서 조류를 배출하는 현상
원인
주요 원인수온 상승
해양 산성화
환경 오염
영향
생태계산호초 생태계 파괴
경제관광 산업 손실
복구
가능성조건이 충족되면 회복 가능
추가 정보
관련 용어동물 세포 내 공생

2. 과정

산호는 주산텔라(황록공생조류)라고 불리는 조류와 같은 단세포 편모충 원생동물과 공생 관계를 맺고 있다. 주산텔라는 광합성을 통해 산호에 영양분을 제공하며, 산호는 주산텔라에게 광합성에 필요한 이산화 탄소와 암모늄을 제공한다.[203]

주산텔라는 산호 내에 서식하는 미세 조류로, 산호에 색을 부여하고 광합성을 통해 먹이를 제공한다.




비정상적으로 따뜻하거나 차가운 온도, 높은 빛, 일부 미생물 질병과 같은 부정적인 환경 조건은 산호와 주산텔라의 공생 관계를 파괴할 수 있다.[22] 이러한 환경 스트레스로 인해 산호는 주산텔라를 섭취하거나 방출하는데, 이로 인해 산호는 더 밝거나 완전히 하얀색을 띠게 되며, 이를 "백화"라고 한다.[23] 일부 산호는 "다채로운 백화" 현상으로 인해 흰색 대신 밝은 파란색, 분홍색, 보라색 또는 노란색을 띨 수 있다.[150] 주산텔라는 광합성을 통해 산호 에너지 요구량의 최대 90%를 제공하기 때문에, 주산텔라가 방출되면 산호는 굶주림에 직면할 수 있다.[2]

산호는 단기간의 교란에서는 살아남을 수 있지만, 주산텔라를 배출시키는 조건이 지속되면 생존 가능성이 줄어든다. 백화 현상에서 회복하려면 주산텔라가 산호 조직으로 다시 들어가 광합성을 재개해야 한다.[24] 산호가 백화 후 굶주림으로 죽으면 부패하고, 단단한 산호 종은 탄산 칼슘 골격을 남기게 된다. 이 골격은 조류에 의해 점령되어 산호의 재성장을 막고, 결국 산호 골격이 침식되어 산호초 구조가 붕괴된다.

3. 발생 원인

산호 백화는 여러 요인에 의해 발생할 수 있다. 국지적인 요인들이 국지적인 백화를 유발하는 반면, 최근 몇 년간의 대규모 산호 백화 현상은 지구 온난화에 의해 유발되었다.[25] 엘니뇨 남방 진동으로 인한 해양 열파가 광범위한 산호 백화 현상과 그에 따른 산호 사망의 주요 원인 중 하나임이 밝혀졌다.[27] 21세기에 예상되는 이산화탄소 농도 증가에 따라 산호는 암초 시스템에서 점점 더 희귀해질 것으로 예상된다.[25] 수류가 낮은 따뜻하고 얕은 물에 위치한 산호초는 수류가 더 높은 지역에 위치한 암초보다 더 큰 영향을 받았다.[26]

산호 백화의 발생 원인은 다음과 같다.

원인
수온 상승 (해양 열파, 가장 흔한 원인은 지구 온난화) 또는 수온 감소[29][30][31][32]
태양 복사 증가 (광합성 유효 방사선 및 자외선)
퇴적 증가 (실트로 인한 표면 유출)[33]
세균 감염[34]
염도 변화[35]
제초제[36]
극심한 저조 및 노출[37]
사이안화물 어업[38]
지구 온난화로 인한 해수면 상승
아프리카 먼지 폭풍에서 발생한 광물 먼지 (가뭄으로 인해 발생)[39]
옥시벤존, 부틸파라벤, 옥틸메톡시신나메이트, 또는 엔자카멘과 같은 오염 물질: 생분해되지 않고 피부에서 씻겨나갈 수 있는 네 가지 흔한 자외선 차단제 성분[40][41][42][43]
대기 오염으로 인한 CO2 농도 증가로 인한 해양 산성화[44]
기름이나 기타 화학 물질 유출에 노출[45]
수질 화학 변화, 특히 대량 영양소인 질산염과 인산염의 비율 불균형[46]



왼쪽의 건강한 산호와 오른쪽의 백화 현상이 발생했지만 아직 살아있는 산호




백화된 산호—부분적으로 조류에 덮여 있음

4. 기후 변화와 산호 백화

엘니뇨-남방 진동(ENSO)과 같은 기후 변화 현상은 해양 온도를 증가시켜 극심한 백화 현상을 유발한다.[47] 해양 표면 수온 상승은 산호 백화를 유발하여 심각한 피해와 산호의 죽음을 초래할 수 있다. IPCC 6차 평가 보고서(2022)는 "1980년대 초 이후, 전 세계적으로 대규모 산호 백화 현상의 빈도와 심각성이 급격히 증가했다"고 밝혔다.[48] 많은 산호초가 "지구 온난화 수준이 1.5°C를 초과하는 해양 열파로 인해 돌이킬 수 없는 위상 변화를 겪을 것으로 예상된다"고 한다.[48]

그레이트 배리어 리프는 1998년에 첫 번째 주요 백화 현상을 겪었다. 그 이후 백화 현상의 빈도가 증가하여 2016~2020년 사이에 3번의 백화 현상이 발생했다.[51] 온난화가 1.5°C로 유지된다면 그레이트 배리어 리프에서 백화 현상이 10년에 3번 발생할 것으로 예측되며, 2°C로 상승할 경우 매년 발생 빈도가 증가할 것이다.[52]

5. 대규모 산호 백화 사건

1979년부터 1990년 사이에 60건의 주요 산호 백화 현상이 발생하여 전 세계 산호초에 영향을 미쳤다.[56][57] 2016년에는 가장 긴 산호 백화 사건이 기록되었다.[58] 2014년부터 2017년까지 발생한 엘니뇨 현상은 가장 길고 파괴적인 산호 백화를 일으켜 전 세계 산호초의 70% 이상이 손상되었다.[59]

뒤쪽에 정상적인 산호와 함께 표백된 ''아크로포라'' 산호


1998년 인도양 지역에서 발생한 대규모 백화 현상은 1997–1998년 강한 엘니뇨 현상과 함께 해수 온도가 2°C 상승했기 때문이다.[66] ''포라이테스''와 같은 대형 산호 군락은 극심한 온도 충격을 견딜 수 있는 반면, ''아크로포라''와 같은 섬세한 분지 산호는 온도 변화 이후 스트레스에 훨씬 더 취약하다.[61]

2024년 4월, NOAA에 의해 네 번째 지구적 산호 백화 현상이 확인되었다.[67][68][69] 전 세계 산호초가 영향을 받은 비율은 다음과 같다.[70][71]

연도영향을 받은 산호초 비율
1980년대20%
자료 없음35%
자료 없음56%
2024년54%



2023년에는 2020년대 두 번째 주요 산호 백화 위기가 시작되어 54개국 산호초에 영향을 미쳤다. 멕시코 근처 태평양 연안과 같은 지역에서 산호 사망률이 최대 93%에 달했다. 산호초는 관광 산업에서만 360억달러를 포함하여 연간 약 2.7조달러를 세계 경제에 기여한다. 플로리다와 같은 지역에서는 이미 일부 산호초가 완전히 고사했으며, 수온이 38.3°C까지 상승했다. 그레이트 배리어 리프는 2016년 이후 다섯 번째 대규모 백화 현상을 겪고 있다.[72]

6. 영향

2012-2040 기간에는 산호초가 더 자주 백화 현상을 겪을 것으로 예상된다. 기후 변화에 관한 정부 간 패널(IPCC)은 이것을 세계 산호초 시스템에 대한 가장 큰 위협으로 간주한다. 이 기간 동안 전 세계 산호초의 19%가 이미 사라졌고, 나머지 산호초의 60%는 즉시 사라질 위험에 처해 있다. 내셔널 지오그래픽은 2017년 전 세계적으로 산호 백화 현상이 증가함에 따라 "지난 3년 동안 세계 산호초 시스템의 4분의 3을 구성하는 25개의 산호초가 과학자들이 지금까지 최악의 백화로 결론지은 사건을 경험했다"라고 지적했다.[210]

따뜻한 물(위 사진)이 산호초(아래 사진)와 일치하는 것을 보여주는 그레이트 배리어 리프의 두 이미지로, 산호 백화를 일으킬 수 있는 조건을 설정한다.


그레이트 배리어 리프에서 관찰된 백화 현상으로 인해 수많은 다른 해양 종들의 서식지가 파괴되었다.

6. 1. 생태학적 영향

산호 백화 현상과 그에 따른 산호 덮개의 손실은 물고기 다양성의 감소를 초래하며, 특히 초식어류의 다양성과 개체수 감소는 산호초 생태계에 영향을 미친다.[73] 대규모 백화 현상이 더 자주 발생함에 따라 물고기 개체군은 계속 동질화될 것이다. 산호의 건강에 중요한 특정 생태적 지위를 차지하는 더 작고 더 전문화된 어종은 더 일반화된 어종으로 대체된다. 전문화의 손실은 백화 현상 이후 산호초 생태계의 회복력 손실에 기여할 가능성이 높다.[74]

브라이언 스콜로프는 ''크리스찬 사이언스 모니터(The Christian Science Monitor)''에서 "전문가들은 산호초가 사라지면 기아, 빈곤, 정치적 불안이 뒤따를 수 있다고 말한다"고 언급했다.[75] 수많은 해양 생물이 포식자로부터의 은신처와 보호를 위해 산호초에 의존하기 때문에 산호초의 멸종은 궁극적으로 이러한 어류에 의존하여 식량과 생계를 유지하는 많은 인간 사회로 이어지는 도미노 효과를 만들어낼 것이다. 지난 20년 동안 플로리다 키스(Florida Keys)에서는 산호초가 44% 감소했고, 카리브해(Caribbean Sea)에서만 최대 80% 감소했다.[76]

산호초는 다양한 생태계 서비스를 제공하며, 그중 하나는 많은 상업용 어종이 열대 지역의 산호초에서 산란하거나 어린 시절을 보내기 때문에 자연적인 어업이다.[77][78][79] 따라서 산호초는 인기 있는 어장이며 특히 소규모 지역 어업인들에게 중요한 수입원이다.[79] 산호초 서식지가 백화 현상으로 인해 감소함에 따라 산호초 관련 어류 개체수도 감소하여 어업 기회에 영향을 미친다.[77] Speers et al.의 한 연구 모델에 따르면 인간 사회가 높은 수준의 온실 가스를 계속 배출할 경우 산호 덮개 감소로 인한 어업의 직접적인 손실은 약 490억달러~690억달러로 계산되었다.[77] 그러나 사회가 대신 더 낮은 수준의 온실 가스를 배출하기로 선택하면 약 140억달러~200억달러의 소비자 잉여 이익을 위해 이러한 손실을 줄일 수 있다.[77]

이러한 경제적 손실은 산호초가 위치한 개발도상국, 즉 동남아시아와 인도양 주변 국가에 불균형적으로 영향을 미치므로 중요한 정치적 의미를 갖는다.[77][79][80] 이 지역의 국가들은 산호초 손실에 대응하는 데 더 많은 비용이 소요될 것이며, 생태 관광과 같은 다른 생태계 서비스를 잃는 것 외에도 다른 수입원과 식량원을 찾아야 할 것이다.[78][80] Chen et al.의 연구에 따르면 생태 관광 및 기타 잠재적인 야외 레크리에이션 활동의 손실로 인해 산호 덮개가 1% 감소할 때마다 산호초의 상업적 가치가 거의 4% 감소한다고 한다.[78] 산호초는 또한 파도의 영향을 줄여 폭풍, 침식 및 홍수 피해를 줄여 해안선을 보호하는 방어벽 역할을 한다. 이러한 자연적 보호를 잃는 국가는 폭풍에 대한 취약성이 증가하여 더 많은 돈을 잃게 된다. 이러한 간접 비용은 관광 수입 손실과 결합되어 막대한 경제적 영향을 미칠 것이다.[23]

6. 2. 경제적, 정치적 영향

브라이언 스콜로프는 ''크리스찬 사이언스 모니터''에서 "전문가들은 산호초가 사라지면 기아, 빈곤, 정치적 불안이 뒤따를 수 있다고 말한다"고 언급했다.[211][75] 수많은 해양 생물이 포식자로부터의 은신처와 보호를 위해 산호초에 의존하기 때문에, 산호초의 멸종은 궁극적으로 이러한 어류에 의존하여 식량과 생계를 유지하는 많은 인간 사회로 이어지는 도미노 효과를 만들어낼 것이다. 지난 20년 동안 플로리다 키스에서는 산호초가 44% 감소했고, 카리브해에서만 최대 80% 감소했다.[212][76]

산호초는 다양한 생태계 서비스를 제공하며, 그중 하나는 많은 상업용 어종이 열대 지역의 산호초에서 산란하거나 어린 시절을 보내기 때문에 자연적인 어업이다.[213][214][215][77][78][79] 따라서 산호초는 인기 있는 어장이며 특히 소규모 지역 어업인들에게 중요한 수입원이다.[215][79] 산호초 서식지가 백화 현상으로 인해 감소함에 따라 산호초 관련 어류 개체수도 감소하여 어업 기회에 영향을 미친다.[213][77] Speers et al.의 연구 모델에 따르면, 인간 사회가 높은 수준의 온실 가스를 계속 배출할 경우 산호 덮개 감소로 인한 어업의 직접적인 손실은 약 490억달러~6900억달러로 계산되었다.[213][77] 그러나 사회가 대신 더 낮은 수준의 온실 가스를 배출하기로 선택하면 약 140억달러~200억달러의 소비자 잉여 이익을 위해 이러한 손실을 줄일 수 있다.[213][77] 이러한 경제적 손실은 산호초가 위치한 개발도상국, 즉 동남아시아와 인도양 주변 국가에 불균형적으로 영향을 미치므로 중요한 정치적 의미를 갖는다.[213][215][216][77][79][80] 이 지역의 국가들은 산호초 손실에 대응하는 데 더 많은 비용이 소요될 것이며, 생태 관광과 같은 다른 생태계 서비스를 잃는 것 외에도 다른 수입원과 식량원을 찾아야 할 것이다.[214][216][78][80] Chen et al.의 연구에 따르면, 생태 관광 및 기타 잠재적인 야외 레크리에이션 활동의 손실로 인해 산호 덮개가 1% 감소할 때마다 산호초의 상업적 가치가 거의 4% 감소한다고 한다.[211][78]

산호초는 파도의 영향을 줄여 폭풍, 침식 및 홍수 피해를 줄여 해안선을 보호하는 방어벽 역할을 한다. 이러한 자연적 보호를 잃는 국가는 폭풍에 대한 취약성이 증가하여 더 많은 돈을 잃게 된다. 이러한 간접 비용은 관광 수입 손실과 결합되어 막대한 경제적 영향을 미칠 것이다.[203][23]

6. 3. 해양 화학의 변화

해양 산성화는 이산화탄소 수치 증가로 인해 발생하며, 이는 산호의 석회질 골격 형성 능력을 저해하여 백화 현상을 악화시킨다.[217][218] 해양 산성화는 물속의 탄산 이온 양을 감소시켜 산호가 골격 형성에 필요한 탄산 칼슘을 흡수하기 어렵게 만든다. 그 결과, 산호초의 회복력은 감소하고 침식 및 용해가 더 쉬워진다.[219]

또한, 이산화탄소 증가는 초식 동물의 남획 및 영양분 오염과 함께 산호 우세 생태계를 조류 우세 생태계로 변화시킬 수 있다.[220] 애트킨슨 지속 가능한 미래 센터(Atkinson Center for a Sustainable Future)의 연구에 따르면, 산성화와 온도 상승이 결합되면 50년 안에 산호가 생존하기 어려울 정도로 이산화탄소 수치가 높아질 수 있다고 한다.[217]

7. 산호초 복원 및 관리

산호의 사망률을 늦추기 위한 연구와 함께, 산호초를 보충하고 복원하기 위한 전 세계적인 프로젝트들이 진행되고 있다. 현재 산호 복원 작업에는 미세 파편화, 산호 양식, 재배치 등이 포함된다.[221] 과학자들은 산호 개체수가 급격히 감소함에 따라 산호 성장과 개체수 보충을 돕기 위해 연구 탱크에서 실험을 진행하고 있다.[221] 이 연구 탱크는 바다의 산호초 자연 환경을 모방하며, 실험용 산호는 탱크에서 재배하기 때문에 더 이상 산호가 해를 입거나 바다에서 채취되지 않는다. 또한, 성공적으로 성장한 산호는 연구 탱크에서 꺼내져 암초가 소멸하고 있는 해양 지역에 이식되고 있다.[221]

해양보호구역(MPA)은 어업, 비관리 관광 등 인간 활동으로부터 보호하기 위해 지정된 해양 구역이다.[225] NOAA에 따르면, MPA는 현재 미국 해역의 26%를 차지하고 있다. MPA는 미국에서 산호 백화 현상의 영향을 개선하고 예방하는 것으로 기록되었다. 2018년 카리브해 산호 과학자들의 연구에 따르면, 정부가 관리·보호하는 해역은 산호초가 번성할 수 있는 개선된 환경을 갖추고 있다고 결론지었다.[226] MPA는 과도한 어획으로부터 생태계를 보호하여 여러 종의 물고기가 번성하고 해조류 밀도를 감소시켜 어린 산호 생물이 성장하고 개체수/강도가 증가하도록 돕는다. 이 연구에서 MPA 보호로 인해 산호 개체수가 62% 증가했다. 어린 산호의 개체수 증가는 극심한 백화 현상으로부터 회복하는 능력뿐만 아니라 산호초의 수명을 연장시킨다.[227]

7. 1. 산호초 재건

산호초를 보충하고 복원하기 위한 전 세계적인 프로젝트들이 진행되고 있다. 현재 산호 복원 작업에는 미세 파편화, 산호 양식, 재배치가 포함된다.[221] 산호의 개체수가 급격히 감소하고 있기 때문에 과학자들은 산호 성장과 개체수 보충을 돕기 위한 연구 탱크에서 실험을 하고 있다.[221] 이 연구 탱크들은 바다의 산호초 자연 환경을 모방한다. 실험에 사용하기 위해 이 탱크에서 산호를 재배하고 있기 때문에 더 이상 산호가 해를 입거나 바다에서 채취되지 않는다. 또한 성공적으로 성장한 산호를 연구 탱크에서 옮겨 암초가 소멸하고 있는 해양 지역에 이식하고 있다.[221]

루스 게이츠(Ruth Gates)와 마델레인 반 오펜(Madelaine Van Oppen)은 몇몇 산호 생장과 연구 탱크에서 실험을 진행하고 있다.[221] 그들은 현재 산호가 죽어가고 있는 환경적인 요인들 중 일부를 견딜 수 있는 "슈퍼 산호"를 만들기 위해 노력하고 있다.[221] 반 오펜은 또한 산호와 공생 관계를 맺고 오랜 시간 동안 수온 변동을 견딜 수 있는 종류의 녹조 개발에 힘쓰고 있다.[221] 이 프로젝트는 산호초를 보충하는 데 도움이 될 수도 있지만, 연구 탱크에서 산호의 성장 과정은 매우 시간이 오래 걸린다.[221] 산호가 번식할 수 있을 때까지 충분히 자라고 성숙하려면 적어도 10년이 걸릴 수 있다.[221]

2018년 10월 루스 게이츠가 사망한 후, 하와이 해양 생물학 연구소의 게이츠 코랄 연구소(Gates Coral Lab at the Hawai'i Institute of Marine Biology)에서 그녀의 팀은 복원 노력에 대한 연구를 계속하고 있다. 게이츠 코랄 연구소의 지속적인 연구 및 복원 노력은 유익한 돌연변이, 유전적 변이, 산호초의 복원력에 대한 인간의 지원을 통한 재배치의 영향에 초점을 맞추고 있다.[222][223] 2019년 기준으로, 게이츠 산호 연구소 팀은 대규모 복원 기술이 효과적이지 않을 것이라고 결정했다; 개별적으로 산호초를 복원하려는 국지적인 노력은 더 현실적이고 효과적인 것으로 테스트되었고, 대규모 산호 파괴와 싸우기 위한 최선의 방법을 결정하기 위해 연구가 수행되었다.[224]

7. 2. 해양 보호 구역 (MPA)

해양보호구역(MPA)은 어업, 비관리 관광 등 인간 활동으로부터 보호하기 위해 지정된 해양 구역이다.[225] NOAA에 따르면, MPA는 현재 미국 해역의 26%를 차지하고 있다.[176] MPA는 미국에서 산호 백화 현상의 영향을 개선하고 예방하는 것으로 기록되었다. 2018년 카리브해 산호 과학자들의 연구에 따르면, 정부가 관리·보호하는 해역은 산호초가 번성할 수 있는 개선된 환경을 갖추고 있다고 결론지었다.[226] MPA는 과도한 어획으로부터 생태계를 보호하여 여러 종의 물고기가 번성하고 해조류 밀도를 감소시켜 어린 산호 생물이 성장하고 개체수/강도가 증가하도록 돕는다.[227] 이 연구에서 MPA 보호로 인해 산호 개체수가 62% 증가했다. 어린 산호의 개체수 증가는 극심한 백화 현상으로부터 회복하는 능력뿐만 아니라 산호초의 수명을 연장시킨다.[178]

쿡 제도 라로통가 섬의 해양 보호 구역 표지판

7. 3. 산호 백화 모니터링

미국 국립 해양 대기청(NOAA)은 장기 월 평균보다 해수면 온도가 1°C 이상 상승하는 지역인 백화 "핫스팟"을 모니터링한다. "핫스팟"은 열 스트레스가 측정되는 위치이며, DHW(Degree Heating Week, 가열 주)를 통해 산호초의 열 스트레스를 관찰한다.[81][82] 위성 원격 감지 덕분에 전 세계 산호 백화 현상을 더 일찍 감지하고 있다.[81][83] 산호 백화 현상은 산호초의 번식과 정상적인 성장 능력을 저하시키고, 산호를 약화시켜 결국 죽음에 이르게 하므로 높은 온도를 감시하는 것이 필요하다.[83] 이 시스템은 1997–98년 엘니뇨 현상과 일치하는 1998년 전 세계 백화 현상을 감지했다.[84][85][86] 현재 전 세계 190개의 암초 지역이 NOAA에 의해 관측되고 있으며, NOAA 산호초 감시(CRW) 웹사이트를 통해 연구 과학자와 암초 관리자에게 경고를 보낸다.[87] 해수 온난화를 관측함으로써 산호 백화의 조기 경보는 암초 관리자가 미래의 백화 현상에 대비하고 인식을 높일 수 있도록 돕는다.[87]

백화 현상의 범위와 진화를 정확하게 관측하기 위해 과학자들은 수중 사진 측량 기술을 사용하여 산호초 단면의 정확한 정사 사진을 생성하고, TagLab과 같은 오픈 소스 도구를 사용하여 AI 기반 이미지 분할을 수행하여 이러한 사진에서 산호의 건강 상태를 식별한다.[88]

대기 중 이산화탄소가 해양 산성화에 기여하는 과정을 묘사한 시각 자료.

8. 지역별 현황

태평양, 인도양, 대서양 등 세계 각지의 산호초 군락에서 다양한 규모와 빈도로 백화 현상이 발생하고 있다.


  • 태평양:

그레이트 배리어 리프는 1980년대 이후 여러 차례 대규모 백화 현상을 겪었으며, 특히 1998년과 2002년에는 광범위하고 심각한 피해가 발생했다.[106][107] 2016년에는 포트 더글러스 인근에서 가장 심각한 백화 현상이 발생하여 얕은 수심 산호의 29%가 손실되었다.[110] 하와이에서는 1996년 카네오헤만에서 최초의 대규모 백화 현상이 발생한 이후, 2014-2015년, 2019년에 걸쳐 심각한 백화 현상이 관찰되었다.[112][114][115][117] 자비스 섬에서는 1960년부터 2016년까지 8번의 심각한 백화 현상이 발생했으며, 특히 2015-16년 백화 현상은 전례 없는 심각성을 보였다.[122] 일본에서는 2016년 대규모 백화 현상으로 류큐 열도 산호의 약 94%가 백화되었고,[123] 2017년에는 오키나와 최대 산호초의 75%가 백화로 인해 죽었다.[125]

  • 인도양:

1997-98년 대규모 백화 현상으로 몰디브, 스리랑카, 케냐, 탄자니아, 세이셸에서 최대 90%의 산호가 사라졌다.[3] 1998년 인도양에서는 산호의 20%가 죽고 80%가 백화되었다.[126] 몰디브는 2016년에 산호의 60% 이상이 백화 현상을 겪었다.[127][128][129] 태국은 2010년에 심각한 대량 백화를 겪었으며, 안다만 해 산호의 70%에 영향을 미쳤고, 백화된 산호의 30%에서 95%가 죽었다.[135] 인도네시아에서는 ''아크로포라'' 산호가 백화에 취약하며, 2017년 멜린조 제도와 사크투 제도의 산호 피복률은 22%대로 나쁜 상태로 분류되었다.

  • 대서양:

2005년 플로리다에서는 ''Colpophyllia natans''와 ''Diploria strigosa''가 열 스트레스에 취약했던 반면, ''Stephanocoenia intersepta''는 높은 내성을 보였다.[138] 2016년 플로리다 남부에서는 산호의 약 66%가 죽거나 심각한 손상을 입었다.[139] 벨리즈에서는 1998년 대규모 백화 현상으로 석호의 산호 사망률이 치명적이었으며, ''Agaricia tenuifolia''는 거의 완전히 사라졌다.[66] 카리브해 암초에서는 경산호 피복률이 1970년대 50%에서 2000년대 초반 10%로 감소했다.[140] 2010년 토바고에서는 대규모 백화 현상으로 산호 개체 수가 약 50% 감소했다.[141]

  • 기타 지역:

남부 홍해 산호는 34°C의 높은 수온에도 백화 현상이 일어나지 않지만,[62][142] 북부 지역에서는 백화 현상이 더 흔하게 발생한다. 1988년 사우디아라비아와 수단 산호초에 대규모 백화 현상이 발생했지만, 남부 산호초는 거의 영향을 받지 않았다.[143] 2010년에는 사우디아라비아와 수단에서 산호 백화 현상이 발생하여 특정 분류군에서 최대 100%의 백화 현상이 관찰되었다.[144]

8. 1. 태평양

그레이트 배리어 리프는 1980년, 1982년, 1992년, 1994년, 1998년, 2002년, 2006년, 2016년, 2017년 및 2022년에 백화 현상을 겪었다.[103][104] 특히 1998년과 2002년 여름에는 각각 42%와 54%의 산호초가 어느 정도 백화되었고, 18%는 심하게 백화되는 등 가장 광범위하고 심각한 현상이 발생했다.[106][107] 일부 지역에서는 최대 90%의 산호가 사망하는 심각한 피해가 발생했다.[105] 1995년부터 2009년 사이에는 새로운 산호의 성장으로 산호초 손실이 상당 부분 상쇄되기도 했다.[108] 2016년에는 포트 더글러스 근처에서 가장 심각한 백화 현상이 발생했으며, 2016년 11월 말 62개 산호초 조사 결과 기후 변화로 인한 장기적인 열 스트레스로 인해 얕은 수심의 산호 29%가 손실되었다. 케이프 그렌빌과 프린세스 샬롯 만 주변의 연안 및 중층 산호초에서 가장 높은 산호 사망과 서식지 손실이 발생했다.[110]

하와이에서는 1996년 카네오헤만에서 최초의 대규모 산호 백화 현상이 발생했고, 2002년과 2004년에는 북서부 섬에서 대규모 백화 현상이 발생했다.[112] 2014년과 2015년, 오아후의 하나우마 만 자연 보호 구역 조사 결과 산호의 47%가 백화 현상을 겪고 있으며, 약 10%가 죽어가고 있는 것으로 나타났다.[114] 같은 기간 빅 아일랜드의 산호초 56%와 서부 마우이의 산호 44%가 백화 현상의 영향을 받았다.[115] 수생 자원부(DAR)에 따르면 2019년에도 오아후와 마우이 산호초의 최대 50%, 빅 아일랜드 코나 해안 지역 산호의 약 40%가 백화되는 등 상당량의 백화 현상이 발생했다. 다만, DAR은 최근의 백화 현상이 2014-2015년 현상만큼 심각하지는 않았다고 밝혔다.[117]

2018년 5월, 하와이는 산호 백화 현상을 유발하는 화학 물질이 포함된 선크림 판매를 금지하는 법안 "SB-2571"을 통과시켰다. 이 법안은 민주당 소속 데이비드 이게 주지사가 서명했으며,[119] 햇빛에 노출되면 산호에 유해해지는 '옥시벤존'과 옥티노세이트를 유해 화학 물질로 규정했다. 산호초 지역을 오염시키는 약 14,000톤의 선크림 중 최대 10분의 1이 옥시벤존을 함유하고 있어 거의 모든 산호초의 절반이 노출될 위험에 처해 있다.[120] 하와이는 이러한 금지 조치를 도입한 최초의 미국 주이며, 이 법은 2021년 1월에 발효되었다.[119]

자비스 섬의 산호 군락에서는 1960년부터 2016년 사이에 8번의 심각한 백화 현상과 2번의 보통 백화 현상이 발생했으며, 특히 2015-16년 백화 현상은 기록상 전례 없는 심각성을 보였다.[122]

일본에서는 2016년 대규모 산호 백화 현상으로 이리오모테섬을 포함한 류큐 열도 산호의 약 94%가 백화되었다.[123] 2017년 일본 정부 보고서에 따르면 오키나와 최대 산호초의 거의 75%가 백화로 인해 죽었다.[125]

8. 2. 인도양

1997~98년 대규모 백화 현상으로 인해 몰디브, 스리랑카, 케냐, 탄자니아, 세이셸에서 최대 90%의 산호가 사라졌다. 1998년 인도양에서는 산호의 20%가 죽고 80%가 백화되었다고 보고되었다.[3] 인도양의 얕은 열대 지역은 이미 미래에 전 세계적인 해양 상태가 될 것으로 예측되는 상황을 겪고 있다. 인도양의 얕은 지역에서 살아남은 산호는 극한의 해양 환경에서 생존할 수 있기 때문에, 세계 다른 지역의 산호 복원 노력에 적합한 후보가 될 수 있다.[126]

몰디브는 20,000 km2 이상의 산호초를 보유하고 있으며, 2016년에는 산호의 60% 이상이 백화 현상을 겪었다.[127][128][129] 몰디브의 산호초는 성장하는 관광 산업과 해안 건설,[130] 매립 사업[131]과 같은 인위적인 요인 외에도 질병과 같은 자연적인 위험에 직면해 있다.[132][133]

산호초 생태계는 태국 만 서부 해안선의 주목할 만한 특징이다. 1998년과 2010년에 태국에서 백화 현상이 발생했으며, 두 사건의 영향은 산호 종에 따라 달랐으며 일부 종은 2010년 백화에 더 강한 회복력을 보였다. 1998년과는 대조적으로 2010년에는 더 심각한 백화 현상이 발생했다.[134] 태국은 2010년에 심각한 대량 백화를 겪었으며, 이는 안다만 해의 산호의 70%에 영향을 미쳤다. 백화된 산호의 30%에서 95%가 죽었다.[135]

''아크로포라'' 산호는 인도네시아 산호초 시스템에서 우세한 산호 종이었지만 외부 스트레스에 매우 취약하다. 2010년 대량 백화 현상이 ''아크로포라''에 미치는 영향을 연구하기 위한 연구가 수행되었다. 백화 현상 이후의 회복은 백화 현상의 심각성과 빈도에 의해 영향을 받는다.[136] 연구에 따르면 빈번한 중간 정도의 교란은 ''Porites''에 영향을 미치는 경향이 있는 반면, 덜 빈번하지만 더 강력한 교란은 주로 ''아크로포라''에 영향을 미친다. 결과적으로, 이러한 경우에 ''아크로포라''는 빠르게 재성장하는 것을 보여준다.[137]

2017년에는 인도네시아의 두 섬에서 산호 피복 상태를 확인하기 위한 연구가 진행되었다. 멜린조 제도와 사크투 제도에서 진행되었는데, 두 섬 모두 평균 산호 피복률은 22%대로 생물 형태 상태가 나쁨으로 분류되었다.

8. 3. 대서양

2005년 플로리다에서 발생한 대규모 백화 현상에서 ''Colpophyllia natans''와 ''Diploria strigosa''는 열 스트레스에 특히 취약했던 반면, ''Stephanocoenia intersepta''는 더 높은 내성을 보였다.[138] 더 큰 산호 군체가 더 작은 군체에 비해 더 많은 백화를 경험했다.[138] 2016년 플로리다 남부에서는 키 비스케인에서 포트 로더데일까지의 대형 산호 조사 결과, 약 66%의 산호가 죽거나 살아있는 조직이 절반 이하로 줄어든 것으로 나타났다.[139]

벨리즈의 산호초에서 최초로 기록된 대규모 백화 현상은 1998년에 발생했으며, 당시 해수면 온도는 8월 10일부터 10월 14일까지 31.5°C까지 상승했다.[66] 10월 27일, 허리케인 미치가 며칠 동안 폭풍우를 몰고 왔지만, 온도는 1도 미만으로만 낮아졌다. 이 기간 동안 전면 산호초와 석호에서 대규모 백화 현상이 발생했다. 일부 전면 산호초 군락은 피해를 입었지만, 석호의 산호 사망률은 치명적이었다. 1998년 벨리즈의 산호초에서 가장 흔한 산호는 양상추 산호(''Agaricia tenuifolia'')였으며, 조사 결과 거의 모든 살아있는 산호가 하얗게 변색되었고, 석호 바닥에서는 ''A. tenuifolia''에서 완전한 백화 현상이 나타났다. 1999년과 2000년에 실시된 조사에서 모든 깊이에서 ''A. tenuifolia''의 거의 완전한 사망률이 나타났으며, 다른 산호 종에서도 유사한 패턴이 발생했다.

카리브해 암초에서 경산호 피복률은 1970년대 평균 50%에서 2000년대 초반 약 10%로, 약 80% 감소했다.[140] 2010년 토바고에서 발생한 대규모 백화 현상을 추적한 2013년 연구에 따르면, 단 1년 만에 주요 종의 대다수가 약 62% 감소했으며, 산호 개체 수는 약 50% 감소했다. 그러나 2011년과 2013년 사이에 26개 주요 종 중 10개의 산호 피복률은 증가했지만, 다른 5개 개체군은 감소했다.[141]

8. 4. 기타 지역

남부 홍해의 산호는 여름철 수온이 34°C까지 상승함에도 불구하고 백화 현상이 일어나지 않는다.[62][142]

홍해의 산호 백화는 산호초 북부 지역에서 더 흔하게 발생한다. 1988년에는 사우디아라비아와 수단의 산호초에 대규모 백화 현상이 발생했지만, 남부 산호초는 더 회복력이 강해 거의 영향을 받지 않았다.[143] 2010년에는 사우디아라비아와 수단에서 산호 백화 현상이 발생했으며, 수온이 10~11도 상승했다. 특정 분류군에서는 군체의 80%에서 100%가 백화 현상을 겪었으며, 일부는 해당 분류군의 평균 20%가 백화 현상을 보였다.[144]

9. 산호 적응

일부 산호는 고온, 저산소 등 극한 환경에 적응하는 "슈퍼 산호"로 진화할 가능성이 있다.[221] 특정 산호는 자외선 차단 색소를 생성하여 백화 현상에 대한 저항력을 높이는데,[150] 이 색소들은 분홍색, 파란색, 보라색, 또는 형광색을 띨 수 있으며 얕은 물 산호에서 청색광에 의해 생성이 자극된다.[151] 이를 "다채로운 산호 백화"라고 부르기도 한다.[150]

열 스트레스는 산호의 표피 얇아짐, 위장 상피 세포 사멸 등을 유발하지만,[153] 일부 산호는 육식성 증가 등을 통해 회복력을 보이기도 한다.[155]

펜실베이니아 주립 대학교와 스탠퍼드 대학교의 연구에 따르면, 일부 산호는 특정 환경에 적응하여 고온에서도 생존할 수 있는 능력을 보여주었다.[147][148][149]

인공적인 도움을 통해 산호 공생체의 열 내성을 증가시키거나,[159] 프로바이오틱스를 사용하여 산호초의 기후 변화 내성을 높이는 연구도 진행 중이다.[162]

10. 회복 및 대형 해조류 정권 이동

일부 산호초는 백화 현상 이후 원래 상태로 돌아갈 수 있지만,[164][165] 대형 해조류가 번성하여 산호초가 뒤덮이는 정권 이동을 겪기도 한다.[166] 해조류는 산호가 정착하는 것을 막는 화합물을 만들고, 산호와 공간 및 빛을 놓고 경쟁하기 때문에 산호의 추가적인 성장을 억제한다. 그 결과, 대형 해조류는 산호가 다시 자라기 어렵게 만드는 안정적인 군집을 형성한다. 그러면 산호초는 수질 저하 및 초식성 물고기 제거와 같은 다른 문제에 더 취약해진다.[25]

1998년 인도-태평양 지역의 세이셸 주변 21개 산호초에서 백화 현상으로 90% 이상의 산호가 손실된 후, 약 50%의 산호초가 회복되었고 약 40%는 대형 해조류가 우세한 군집으로 바뀌었다.[165] 회복 가능성에 영향을 미치는 요인을 평가한 결과, 어린 산호의 밀도, 초기 구조적 복잡성, 수심, 초식성 물고기의 생물량, 산호초의 영양 상태 등 다섯 가지 주요 요인이 확인되었다.[165] 전반적으로, 구조적으로 복잡하고 수심이 깊은 산호초 시스템에서 회복력이 가장 높게 나타났다.[165]

산호초는 생물 침식, 긁기 및 초식성 물고기 종의 영향을 받는다. 생물 침식 종은 죽은 산호를 제거하고, 긁는 종은 조류와 퇴적물을 제거하여 추가적인 성장을 촉진하며, 초식성 종은 조류를 제거한다.[172] 각 유형의 종의 존재는 산호 회복에 중요한 영향을 미친다.[172]

11. 산호초의 경제적 가치 및 보호 비용 편익 분석

산호초는 모든 해양 종의 약 4분의 1에게 서식지를 제공하며,[180] 전문가들은 산호초 서비스의 가치가 1헥타르당 최대 120만달러(연평균 1720억달러)에 달한다고 추정한다.[181] 산호초는 해안선 보호, 생태계 내외 생물학적 서비스, 해양 질소 수준 유지, 기후 기록, 레크리에이션 및 상업(관광) 서비스 등 다양한 이점을 제공한다.[182] 또한, 식량 공급원으로 가장 좋은 해양 생태계 중 하나이며,[45] 희귀하고 경제적으로 중요한 열대어 종에게 번식 및 보육장을 만들 수 있는 완벽한 서식지를 제공한다.[45] 산호초의 어류와 산호 개체수가 높다면, 이 지역은 식량과 의약적 특성을 가진 것들을 수집하는 장소로 사용될 수 있으며, 표본 수집을 통해 일자리를 창출할 수 있다.[45] 산호초는 세계 특정 지역에서 문화적 중요성을 지니기도 한다.[45]

2010년 생물다양성협약(CBD)의 생물다양성 전략 계획 2011-2020에서는 2015년 이후 지속 가능한 개발을 위한 20개의 목표를 수립했으며, 그중 목표 10은 "산호초에 대한 인위적인 압력"을 최소화하는 것이다.[186] 두 가지 프로그램이 검토되었는데, 하나는 6.84억달러의 자본 비용과 8100만달러의 경상 비용으로 산호초 손실을 50% 줄이는 것이고, 다른 하나는 10.36억달러의 자본 비용과 1.3억달러의 경상 비용으로 산호초 손실을 80% 줄이는 것이다. CBD는 관련 데이터 부족으로 인해 이 목표 달성에 필요한 비용과 자원을 과소평가했을 수 있음을 인정하지만, 비용 편익 분석 결과 두 프로그램 모두 비용보다 이익이 훨씬 크다(편익 비용 비율 95.3 및 98.5). 따라서 "산호 보호에 대한 지출을 늘려도 1이 훨씬 넘는 편익 비용 비율을 달성할 수 있는 충분한 여지가 있다".[186]

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