산호초
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1. 개요
산호초는 산호가 만들어낸 해저 지형으로, 다양한 해양 생물에게 서식지를 제공하는 생태계이다. 산호초는 섬과의 관계에 따라 거초, 보초, 환초로 구분되며, 찰스 다윈의 환초 형성 이론과 같은 다양한 연구가 진행되었다. 산호초는 4,000종 이상의 어류를 포함한 다양한 생물종의 서식지이며, 석회조류와 같은 생물들이 산호초 구조 형성에 기여한다. 그러나 산호초는 과도한 어획, 해양 오염, 기후 변화 등 다양한 위협에 직면해 있으며, 해양 보호 구역 지정, 산호 양식, 인공 어초 설치 등의 보전 노력이 이루어지고 있다.
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| 산호초 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
| 정의 | 산호의 석회질 골격이 쌓여 해면 가까이까지 높아져 만들어진 지형 |
| 개요 | 바다에 노출된 암석 지형으로, 돌산호의 골격 성장 및 퇴적으로 형성됨 |
| 분포 | |
| 위치 | 해안 따뜻한 해역 얕은 바다 |
| 형성 과정 | |
| 과정 | 돌산호의 골격이 쌓이고 자라면서 형성 |
| 생태계 | |
| 역할 | 다양한 해양 생물의 서식지 제공 |
| 중요성 | 해양 생물 다양성 유지에 중요한 역할 |
| 환경 문제 | |
| 위협 요인 | 지구 온난화로 인한 해수 온도 상승 해양 산성화 오염된 육지로부터의 유출수 유입 자외선 차단제 사용으로 인한 산호 백화 현상 |
| 감소 추세 | 1950년대 이후 전 세계적으로 산호 덮개가 절반으로 감소 |
| 가치 | |
| 경제적 가치 | 어업, 관광, 해안 보호 등에 기여 |
| 생태계 서비스 가치 | 전 세계적으로 연간 수십억 달러의 경제적 가치를 창출 |
| 산호초의 중요성 | 열대우림과 비견되는 생물 다양성의 보고 지구 생물 종의 약 25%가 산호초에 의존 |
| 기타 | |
| 관련 용어 | 해양 서식지 해안 생태계 간조대 하구 맹그로브 숲 해초지 켈프 숲 대륙붕 천해대 해면 미세층 원양대 심해대 해저 화산 열수 분출공 냉수 용출 저생대 해저 해저 퇴적물 |
| 지도 정보 | |
2. 종류
산호초는 섬과의 위치 관계에 따라 거초(裾礁), 보초(堡礁), 환초(環礁)의 세 가지로 나뉜다.
대부분의 산호초는 최후 빙기 이후 빙하가 녹으면서 해수면이 상승하여 대륙붕을 덮었을 때 형성되었다. 대부분 1만 년도 채 되지 않은 산호초는 상승하는 해수면에 맞춰 위쪽으로 성장했으며, 너무 느리게 성장한 경우에는 충분한 빛을 받지 못해 잠겨버릴 수 있다.[15] 산호초는 대륙붕에서 멀리 떨어진 심해, 해양섬과 환초 주변에서도 발견된다. 이 섬들 대부분은 화산 기원이지만, 판 운동으로 심해저가 들어 올려진 지구조적 기원을 가진 섬들도 있다.
찰스 다윈은 비글호 항해 중 지각의 융기와 침강으로 환초가 형성된다는 이론을 제시했다.[17] 그는 섬과 해저가 침강함에 따라 거초(裾礁)가 멸종된 화산섬 주변에 형성되고, 침강이 계속되면 거초가 보초를 거쳐 궁극적으로 환초가 된다고 설명했다.
산호초의 지형학적 모양은 기질의 성질과 해수면 변화의 역사에 따라 결정된다. 산호초는 매년 1cm에서 3cm 수평으로, 1cm에서 25cm 수직으로 자라지만, 햇빛이 필요하기 때문에 150m보다 얕은 깊이에서만 자랄 수 있으며 해수면 위에서는 자랄 수 없다.[26]
팔라우 등의 산호초 내에는 큰 석회 동굴이 있는데, 이는 과거 육지였을 때 해수면 하강으로 침식을 받아 형성된 후 다시 해수면 상승으로 해저가 된 것이다. 현재 섬이 된 부분은 침식되지 않고 남은 부분이다.
2. 1. 거초 (裾礁, Fringing reef)
조초산호가 섬의 기슭에 해안선과 접하여 자라면서 생긴다. 하와이제도를 비롯한 많은 섬에 분포한다. 거초의 연변부에서는 반드시 파도가 일정한 위치에 몰려오기 때문에 파도타기를 하기에 알맞다.[15]연안초호(fringing reef)는 해안초호라고도 불리며, 해안에 직접 붙어 있거나,[48] 좁고 얕은 수로 또는 석호가 사이에 있는 해안을 경계로 한다.[36] 이는 가장 흔한 산호초 유형이다.[37] 연안초호는 해안선을 따라 형성되며 수킬로미터까지 확장될 수 있다.[38] 일반적으로 폭이 100미터 미만이지만, 수백 미터에 달하는 것도 있다.[39] 연안초호는 처음에는 간조선(low water) 해안에서 형성되고 크기가 커짐에 따라 바다쪽으로 확장된다. 최종 폭은 해저가 가파르게 떨어지기 시작하는 지점에 따라 달라진다. 연안초호의 표면은 일반적으로 같은 높이, 즉 수면 바로 아래에 남아 있다. 바다 쪽으로 멀리 뻗어나간 오래된 연안초호의 경우, 내부는 침식으로 인해 깊어져 결국 석호를 형성한다.[40] 연안초호 석호는 폭이 100미터가 넘고 깊이가 수 미터에 달할 수 있다. 연안초호 자체와 마찬가지로 해안과 평행하게 형성된다. 홍해(Red Sea)의 연안초호는 "세계에서 가장 발달된 것 중 일부"이며, 모래 만을 제외한 모든 해안을 따라 나타난다.[41]
해안에 인접하여 발달한 산호초를 거초(裾礁, 수초)라고 한다. 외곽 산호초(산호초의 가장자리)로 둘러싸인 암초의 내부는 얕은 초지(礁池)가 되며, 상공에서 보면 수색으로 보인다. 현재 일본의 산호초는 대부분 거초이다.
2. 2. 보초 (堡礁, Barrier reef)
섬과 산호초의 위치 관계에서 보초는 해안선에서 떨어진 앞바다 쪽에 분포하며 섬과의 사이에 석호(潟瑚)가 있는 것을 말한다.[16] 보초는 홍해 연안이나 오스트레일리아 연안의 그레이트 배리어 리프(대보초)가 유명하다.[16]찰스 다윈은 비글호 항해 중 환초 형성에 대한 이론을 제시했는데, 지각의 융기와 침강이 환초를 형성한다고 보았다.[17] 다윈은 섬과 해저가 침강함에 따라 초승달 모양 산호초가 멸종된 화산섬 주변에 형성되고, 침강이 계속되면 초승달 모양 산호초는 장벽 산호초가 되고 궁극적으로 환초가 된다고 설명했다.
육지가 천천히 침강하면 초승달 모양 산호초는 오래되고 죽은 산호 기반 위로 위쪽으로 자라면서 산호초와 육지 사이에 석호를 둘러싼 장벽 산호초를 형성한다.[20]
그레이트 배리어 리프는 약 2만 년 전 대륙붕에 형성된 산호초의 예시이다. 당시 해수면은 현재보다 120m 낮았고,[22][23] 해수면 상승에 따라 산호가 호주 해안 평야의 언덕 위로 자라 개펄과 산호초를 형성했다. 그레이트 배리어 리프는 화산섬 주변이 아닌 대륙붕을 따라 형성되었지만, 다윈의 원리가 적용되어 장벽 산호초 단계에서 발달이 멈췄다. 해안에서 300m 에서 1000m 떨어져 2000km에 걸쳐 세계에서 가장 큰 장벽 산호초를 형성했다.[25]
산호초는 형태에 따라 크게 3가지로 나눌 수 있는데, 그중 보초(堡礁)는 외곽 산호초가 방파제처럼 고리 모양으로 섬을 둘러싸고, 암초와 섬 사이에 다소 깊은 초호(礁湖, 라군)가 있는 것을 말한다. 추크 제도(트럭 제도) 등이 그 예이다. 보초는 중앙의 섬을 둘러싸고 있는 것 외에, 대륙을 둘러싸고 있는 것도 있다. 대륙을 중심으로 둘러싸고 있는 것으로 유명한 것이 오스트레일리아의 그레이트 배리어 리프(대보초)이다.[16]
이러한 산호초 형태의 차이는 섬의 침강 또는 해수면 상승 때문으로 생각된다. 보초의 형성 과정에 대해서는, 거초(裾礁, 수초)를 가진 섬이 지각 변동이나 침식에 의해 침강하여 보초로 변했다는 침강설과, 최종 빙기의 해수면 변동에 의해 생긴 거초가 해수면 상승에 의해 보초로 변했다는 빙하 제약설이 있으며, 모두 일정한 평가를 얻고 있다. 특히 침강설은 찰스 다윈의 설로, 현재는 플레이트 테크토닉스와 연동하고 있다.[16]
2. 3. 환초 (環礁, Atoll)
환초는 원형 또는 타원형의 산호초만이 해면상에 나타나는 것을 말한다. 몰디브, 마셜 제도 등 남태평양과 인도양의 섬나라들은 환초로 이루어진 경우가 많다. 환초가 융기하여 표면이 육지가 된 것을 융기환초 또는 탁초(卓礁)라고 한다.[16]환초 또는 환초초는 중앙 섬 없이 석호를 완전히 둘러싸는 다소 원형 또는 연속적인 방벽초이다.[46] 일반적으로 화산섬 주변의 거초(裾礁)에서 형성된다.[37] 시간이 지남에 따라 섬이 침식되어 해수면 아래로 가라앉는다.[37] 석호를 둘러싸는 환상의 초가 형성된다. 환초는 남태평양에 많이 있으며, 대개 대양 중앙에 위치한다. 예를 들어, 캐롤라인 제도, 쿡 제도, 프랑스령 폴리네시아, 마셜 제도, 미크로네시아 등에서 발견된다.[42]
환초는 인도양에서도 발견되는데, 예를 들어 몰디브, 차고스 제도, 세이셸, 코코스섬 주변 등에서 볼 수 있다.[42] 몰디브 전체는 26개의 환초로 구성되어 있다.[47]
암초 중앙에 섬이 없고, 고리 모양의 외곽 산호초와 석호(초호)만 있는 것을 환초라고 한다. 무루로아 환초와 오키노토리시마 등이 그 예이다.
산호초 형태의 차이는 섬의 침강 또는 해수면 상승 때문으로 생각된다. 보초(堡礁)와 환초의 형성 과정에 대해서는, 거초(裾礁)를 가진 섬이 지각 변동이나 침식에 의해 침강하여 보초(堡礁)나 환초로 변했다는 침강설과, 최종 빙기의 해수면 변동에 의해 생긴 거초(裾礁)가 해수면 상승에 의해 보초(堡礁)나 환초로 변했다는 빙하 제약설이 있으며, 모두 일정한 평가를 얻고 있다. 특히 침강설은 찰스 다윈의 설로, 현재는 플레이트 테크토닉스와 연동하고 있다.
산호초가 융기나 해수면 하강에 의해 섬이 되는 경우도 있다. 미야코지마와 오키나에라부지마 등이 그 예이며, 섬이 전체적으로 평탄한 형태가 특징이다. 또한, 기타다이토지마와 미나미다이토지마는 섬의 중앙이 오목하고, 주변을 둘러싸듯이 높은 부분이 있다. 이것은 융기한 환초라고 생각된다.
3. 형성
대부분의 산호초는 최후 빙기 이후 해수면이 상승하여 대륙붕이 물에 잠기면서 형성되었다. 대부분의 산호초는 1만 년도 채 되지 않았다. 군집이 형성되면서 산호초는 상승하는 해수면에 맞춰 위쪽으로 성장했으며, 너무 느리게 성장한 산호초는 충분한 빛을 받지 못해 잠겨버릴 수 있다.[15]
찰스 다윈은 산호초의 구조와 분포에서 환초 형성에 대한 이론을 제시했다.[16] 그는 해양 아래 지구 해양 지각의 융기와 침강이 환초를 형성했다고 보았다.[17] 다윈은 화산섬 주변에 초승달 모양 산호초가 형성되고, 섬과 해저가 침강하면서 보초를 거쳐 환초가 된다는 세 단계의 산호초 형성 이론을 제시했다.
다윈은 각 석호 아래에 원래 화산의 잔해인 기반암 기저가 있을 것이라고 예측했다.[18]
육지가 천천히 침강하면 초승달 모양 산호초는 오래되고 죽은 산호 기반 위로 위쪽으로 자라면서 산호초와 육지 사이에 석호를 둘러싼 장벽 산호초를 형성한다. 해수면 상승과 마찬가지로 빠르게 침강하는 바닥은 산호 성장을 압도하여 산호와 산호초를 죽일 수 있다.[20] 주황색 공생조류에 의존하는 산호는 빛 노출이 감소하여 공생생물이 충분히 광합성을 할 수 없을 정도로 물이 너무 깊어지면 죽을 수 있다.[21]
산호초의 지형학 또는 모양을 결정하는 두 가지 주요 변수는 그것이 놓여 있는 기질의 성질과 해당 기질에 대한 해수면 변화의 역사이다.
약 2만 년 된 그레이트 배리어 리프는 대륙붕에 형성된 산호초의 예이다. 당시 해수면은 21세기보다 120m 낮았다.[22][23] 해수면이 상승함에 따라 물과 산호는 호주 해안 평야의 언덕을 침범했고, 1만 3천 년 전에는 해수면이 현재보다 60m 낮았고, 해안 평야의 많은 언덕이 대륙섬이 되었다. 해수면 상승이 계속됨에 따라 물이 대부분의 대륙섬을 덮었고, 산호는 언덕 위로 자라 개펄과 산호초를 형성했다. 그레이트 배리어 리프의 해수면은 지난 6천 년 동안 큰 변화가 없었다.[23] 살아있는 산호초 구조의 나이는 6천 년에서 8천 년으로 추정된다.[24]
건강한 열대 산호초는 매년 1cm 에서 3cm 수평으로 자라고, 매년 1cm 에서 25cm 수직으로 자란다. 그러나 햇빛이 필요하기 때문에 150m보다 얕은 깊이에서만 자라며 해수면 위에서는 자랄 수 없다.[26]
산호초는 대부분 온전한 산호 군체의 산호 골격으로 구성되어 있다. 산호에 존재하는 다른 화학 원소들이 탄산칼슘 침전물에 포함되면 아라고나이트가 형성된다. 석회조류(coralline algae)의 껍질 조각과 잔해는 폭풍우 및 기타 위협으로부터의 피해에 대한 산호초의 저항력을 높이는 데 기여할 수 있다.[27]
산호초 발달의 최대 시기는 중기 캄브리아기(5억 1,300만년~5억 100만년 전), 데본기(4억 1,600만년~3억 5,900만년 전), 석탄기(3억 5,900만년~2억 9,900만년 전)였는데, 이는 멸종된 사방산호(Rugosa)류 때문이었고, 후기 백악기(1억년~6,600만년 전)와 신생대(2,300만년 전~현재)에는 석산호(Scleractinia)류 때문이었다.[28]
과거의 모든 산호초가 산호에 의해 형성된 것은 아니다. 초기 캄브리아기(5억 4,200만년~5억 1,300만년 전)의 산호초는 석회질 조류와 아르케오시아타(원추형의 작은 동물, 아마도 해면동물과 관련이 있음)에 의해 형성되었고, 후기 백악기(1억년~6,600만년 전)에는 루디스트(rudists)라는 이매패류 그룹에 의해 형성된 산호초가 존재했다.[89]
''포리테스(Porites)''와 같은 산호초의 아라고나이트 골격의 산소 동위원소 조성 측정은 산호 성장 중 해수면 온도와 염도 변화를 나타낼 수 있다. 이 기법은 기후 과학자들이 한 지역의 고기후를 추론하는 데 자주 사용된다.[29]
산호초는 폴립과 다른 유기체들이 탄산칼슘을 침착시켜 형성된다.[73][74] 탄산칼슘은 산호의 기초가 되는 골격 구조로, 산호 자신들의 아래와 주위에 형성되어 산호초의 꼭대기를 위쪽과 바깥쪽으로 밀어 올린다.[75] 파도, 초식 어류(예: 앵무고기), 성게, 해면 등과 다른 힘과 유기체들은 생물 침식자 역할을 하여 산호 골격을 조각으로 부수고, 이 조각들은 산호초 구조의 공간에 쌓이거나 관련된 산호초 석호에 모래 바닥을 형성한다.
산호 종의 전형적인 모양은 주름진 뇌(뇌산호), 양배추, 탁상형, 사슴뿔형, 철사 가닥, 기둥형 등 육상 물체와의 유사성에 따라 명명된다.
산호가 가장 뛰어난 암초 형성 생물이다. 그러나 암초 군집에 서식하는 많은 다른 유기체들도 산호와 같은 방식으로 뼈대 탄산칼슘을 생성한다. 여기에는 석회조류, 일부 해면류 및 이매패류가 포함된다.[85] 암초는 서로 다른 동물문의 생물들이 함께 노력하여 형성되며, 서로 다른 시대의 지질 시대에는 서로 다른 생물들이 암초 형성을 주도했다.[86]
석회조류는 산호초 구조 형성에 중요한 역할을 한다. 산호보다 광물 침착 속도는 훨씬 느리지만, 거친 파도에 더 잘 견디기 때문에, 열린 바다를 향한 암초 전면처럼 파도의 힘을 가장 많이 받는 암초 부분 위에 보호막 역할을 하는 딱딱한 껍질을 만드는 데 기여한다. 또한 암초 표면에 석회암을 층상으로 침착시켜 암초 구조를 강화한다.
"석회해면류"는 해면(Porifera) 중 암초를 형성하는 모든 종을 지칭하는 설명적인 이름이다. 초기 캄브리아기에는 아르케오키아타(Archaeocyatha) 해면이 세계 최초의 암초 형성 생물이었으며, 해면은 오르도비스기까지 유일한 암초 형성 생물이였다.
굴 암초는 군집 생활을 하는 굴들이 밀집하여 형성된 구조물이다.
루디스트로 알려진 멸종된 이매패류 목인 히푸리티다(Hippuritida)는 백악기 동안 주요 암초 형성 생물이였다. 백악기 중기에는 루디스트가 열대 암초 형성 생물의 주요 종이 되어, 석산호보다 더 많아졌다.[89]
4. 분포
산호초는 적도를 중심으로 남북위 30° 사이의 열대 및 아열대 해역에 주로 분포한다. 전 세계 산호초의 91.9%가 인도-태평양 지역(홍해, 인도양, 동남아시아, 태평양)에 분포하며, 이 중 동남아시아(32.3%)와 오스트레일리아를 포함한 태평양(40.8%)이 큰 비중을 차지한다. 대서양과 카리브해 산호초는 전체의 7.6%를 차지한다.[56]
대부분의 산호초는 26°C 에서 27°C의 수온에서 잘 자라며, 18°C 이하의 수온에서는 드물다.[57] 그러나 페르시아 만의 산호초는 겨울에는 13°C, 여름에는 38°C의 온도에 적응했으며, 라락 섬 주변에는 37종의 각산호가 서식한다.[127][60]
심해 산호는 더 높은 위도의 깊고 차가운 온도에서도 발견되며, 노르웨이 북쪽까지 분포한다.[61]
아메리카와 아프리카 서해안에서는 용승과 강한 차가운 연안 해류(훔볼트 해류, 벵겔라 해류, 카나리아 해류)로 인해 수온이 낮아 산호초가 드물다.[63] 남아시아 해안선(인도 동쪽 끝에서 방글라데시와 미얀마 국경까지)과 남아메리카 북동부 해안, 방글라데시 해안에서는 아마존 강과 갠지스 강의 담수 유출로 인해 산호초가 거의 발견되지 않는다.[56]
일본에서는 남서 제도나 이즈 제도, 오가사와라 제도 등 남쪽 섬 주변에서 산호초가 관찰되지만, 수온 18°C 정도까지 형성되므로 일본 본토에서도 대한해협 이남과 보소반도 이남 각지에서 소규모로 발견된다.
2012년 기준 산호초의 분포와 위협받는 지역의 비율은 다음과 같다.[235]
| 지역 | 총면적(천km2) | 위기에 처한 면적(%) |
|---|---|---|
| 중동 | 14.4 | 65 |
| 대서양 | 25.8 | 75 |
| 인도양 | 31.5 | 66 |
| 동남아시아 | 69.6 | 94 |
| 태평양 | 66.0 | 48 |
| 오스트레일리아 | 42.3 | 14 |
| 몰디브 | 5.3 | 38 |
| 필리핀 | 22.5 | 98 |
| 하와이 | 3.8 | 17 |
| 세계 총계 | 249.7 | 61 |
4. 1. 주요 산호초
그레이트 배리어 리프는 세계에서 가장 큰 산호초 지대로, 호주 퀸즐랜드 주 동쪽 케언즈에 위치한다. 길이 2,000km 이상, 면적 200만 7,000km2에 달하는 2,900여 가지 산호초 군락으로 이루어져 있다.[243] 유네스코 세계자연문화유산으로 지정되어 보호받고 있으나,[244] 기후변화로 인해 3년 연속 대규모 백화 현상을 겪는 등 위협받고 있다.[245]오스트레일리아의 그레이트 배리어 리프 외에도, 중앙아메리카 산호초 시스템과 뉴칼레도니아 산호초가 주요 보초 환초로 꼽힌다.[37][42] 보초 환초는 프로비덴시아,[42] 마요트, 감비에 제도, 칼리만탄 남동부 해안, 술라웨시 해안 일부, 뉴기니 남동부 및 루이지아드 군도 남쪽 해안에서도 발견된다.
몰디브는 26개 환초로 구성되어 있다.[47]
5. 생태
산호초 생태계는 전초(fore reef), 산호초 정상(reef crest), 후초(back reef, 또는 산호초 석호 reef lagoon)와 같이 서로 다른 서식지를 가진 구역들로 구성되어 있다. 이 세 구역은 물리적, 생태적으로 상호 연결되어 있으며, 해수, 퇴적물, 영양소 및 해양 생물의 교환이 이루어진다.[52]
산호초는 다윈의 역설이라고 불리는 현상을 보여준다. 열대 해역은 영양분이 부족함에도 불구하고,[92] 산호초는 "사막의 오아시스"처럼 다양한 생물이 번성한다.[93] 이는 산호와 공생하는 주황색편모조류(Zooxanthellae) 덕분이다. 주황색편모조류는 광합성을 통해 산호에게 영양분을 공급하고, 산호는 주황색편모조류에게 서식처와 이산화탄소를 제공한다.[71][100] 심비오디늄 속에 속하는 미세 조류( 디노플라젤라류)인 주황색편모조류는 포도당, 글리세롤, 아미노산 형태로 산호에 영양분을 공급한다.[71] 이러한 공생 관계 덕분에 산호초는 맑은 물에서 빠르게 성장할 수 있다.
산호초 주변에는 해초지와 맹그로브 숲이 발달하여 상호 이익 관계를 맺는다. 해초와 맹그로브는 산호초에 유기물과 영양분을 공급하고, 산호초는 해초와 맹그로브를 파도로부터 보호한다.[127]
산호초는 영양분이 부족한 환경에서 생물 간의 효율적인 영양 순환을 통해 높은 생산성을 유지한다. 산호는 물에서 직접 영양분을 흡수하고, 동물 플랑크톤을 잡아먹으며, 공생 조류로부터 영양분을 얻는다.[101] 해면은 여과 섭식을 통해 물속의 유기물을 걸러내고, 산호가 이용할 수 있는 형태로 영양분을 배출한다.[102] 시아노박테리아는 질소 고정을 통해 질산염을 제공한다.[126]
산호초의 복잡한 구조는 다양한 생물에게 서식처를 제공하고, 먹이 그물을 형성한다. 큰 포식성 어류는 작은 먹이 어류를 먹고, 작은 먹이 어류는 동물 플랑크톤을 먹는 등 복잡한 먹이 사슬이 형성된다.
5. 1. 생물 다양성
산호초는 매우 다양한 해양 생물의 서식지이다. 4,000종 이상의 어류가 산호초에 서식하며,[56] 여기에는 흰동가리, 나비고기, 놀래기, 청줄돔, 복어, 곰치 등이 포함된다. Coral reef fish|산호초 어류영어연체동물 중에서는 대왕조개, 입술조개, 보석고둥, 고둥, 진주조개, 낙지, 문어 등이 산호초에서 발견된다. 갑각류에는 새우, 바닷가재, 산호게, 부채게 등이 서식한다. 극피동물에는 불가사리, 성게, 해삼 등이 있으며, 자포동물에는 산호, 말미잘, 연산호, 해파리 등이 있다. 이 외에도 바다뱀, 바다거북, 바닷새 등 다양한 동물들이 산호초 생태계의 구성원이다.[56][101]
석회조류는 산호초 구조 형성에 중요한 역할을 한다.[85] 이들은 거친 파도로부터 산호초를 보호하는 단단한 껍질을 만들고, 산호초 표면에 석회암을 층층이 쌓아 구조를 강화한다. 해면은 산호초의 틈새에 서식하며, 여과 섭식을 통해 산호에게 영양분을 공급하는 역할을 한다.[102]
6. 위협
산호초는 다양한 요인으로 인해 위협받고 있다.
'''인간 활동에 의한 위협'''
- '''기후 변화''': 지구 온난화로 인한 수온 상승과 해양 산성화는 산호 백화 현상을 일으키고, 산호의 성장과 생존을 위협한다.[174] 기후 변화는 더 강력하고 잦은 폭풍을 유발하여 산호초를 파괴하고 해양 순환 패턴을 변화시킨다.[175]
- '''해양 오염''': 육지에서 유입되는 토사, 생활 하수, 산업 폐수, 농업 비료 등은 해양 오염을 심화시키고 산호초 생태계를 파괴한다.[169][170][171] 특히 금지된 방오 페인트의 생물 살충제인 트리부틸주석은 해양 생태계를 손상시킨다.[169][170][171]
- '''과도한 어업''': 과도한 어업은 산호초 생태계의 균형을 깨뜨리고 산호초 복원 능력을 저하시킨다. 폭파 어업, 저층 트롤 어업 등 파괴적인 어업 방식은 산호초를 직접 파괴한다.[167]
- '''연안 개발''': 섬과 만으로 들어가는 운하 및 접근로 준설 등 연안 개발은 해양 생태계를 손상시킬 수 있다.[167]
- '''산호 채취 및 관광객 훼손''': 산호 채취, 관광객으로 인한 훼손 등도 산호초에 피해를 준다.
- '''자외선 차단제''': 자외선 차단제에 포함된 옥시벤존, 옥토크릴렌(메톡시계피산에틸헥실) 등의 화학 물질은 산호 백화를 유발할 수 있다.[9] 하와이[231][232], 팔라우[233], 태국[234] 등에서는 이러한 유해 물질이 포함된 제품 사용을 금지하고 있다.
'''자연적인 위협'''
- '''질병''': 산호는 다양한 질병에 취약하며, 질병 발생은 산호초 군집에 큰 피해를 줄 수 있다.[163]
- '''포식자''': 아무르불가사리와 같은 포식자는 산호를 먹이로 삼아 산호초에 피해를 준다.[230]
- '''침입종''': 침입종 해조류는 산호와 경쟁하여 산호초를 덮어버릴 수 있다.[143]
- '''생물 침식''': 초식성 어류에 의한 생물침식은 산호초 구조를 약화시킬 수 있다.[165]
- '''조류 대발생''': 조류 대발생은 산호의 성장을 방해하고 산호초 생태계를 교란할 수 있다.
- '''지질학적 위험''': 화산 폭발, 지진 등 지질학적 위험은 산호초를 파괴할 수 있다.
'''백화 현상'''
산호 백화 현상은 산호가 스트레스를 받아 주산셀레(공생 조류)를 방출하여 하얀 골격만 남게 되는 현상이다. 지구 온난화와 해양 오염 등 인간 활동으로 인해 최근 대규모로 발생하는 경향이 있다.[222]
백화 현상의 주요 원인은 다음과 같다.
- '''수온 상승''': 해수 온도가 30℃ 이상이 되면 갈충조가 활성 산소를 방출하여 백화가 발생한다.[223][224]
- '''부영양화''': 바다가 부영양화되면 식물 플랑크톤이 증식하여 해수의 투명도가 낮아져 갈충조가 생존하기 어려워진다.
- '''기타''': 자외선 차단제의 파라벤 성분은 저농도에서도 산호 백화를 유발할 수 있으며,[228] 마이크로플라스틱 섭취도 산호와 갈충조의 공생을 방해할 수 있다.[229]
'''산호초 위협 현황 (2012년)'''[235]
| 지역 | 총면적 (천 km2) | 위기에 처한 면적 (%) |
|---|---|---|
| 중동 | 14.4 | 65 |
| 대서양 | 25.8 | 75 |
| 인도양 | 31.5 | 66 |
| 동남아시아 | 69.6 | 94 |
| 태평양 | 66.0 | 48 |
| 오스트레일리아 | 42.3 | 14 |
| 몰디브 | 5.3 | 38 |
| 필리핀 | 22.5 | 98 |
| 하와이 | 3.8 | 17 |
| 세계 총계 | 249.7 | 61 |
7. 보전
해양보호구역(MPA)은 어업 관리와 서식지 보호를 위해 지정된 지역으로, 암초 복원, 생물 다양성, 경제적 이익 등을 목표로 한다. 그러나 MPA의 효과는 논쟁의 여지가 있으며, 지역 사회 참여 부족, 정부와 어업 간 갈등, 자금 조달 문제 등으로 지역 갈등을 유발하기도 한다.[192]
카리브해 산호초의 경우, 1970년부터 2012년까지의 현황 보고서에 따르면 앵무조개 등 산호초에 중요한 종에 대한 과도한 어업을 중단하고 하수 유입을 최소화하는 등 인간의 압력을 줄이면 산호 감소를 억제하거나 회복할 수 있다고 한다.[194][195]
생물권 보전 지역, 해양 공원, 국립 기념물, 세계 유산 등으로 지정하는 것도 산호초 보호에 도움이 된다. 벨리즈의 산호초, 시안 카안, 갈라파고스 제도, 그레이트 배리어 리프, 헨더슨 섬, 팔라우, 파파하나우모쿠아케아 해양 국립 기념물 등이 세계 유산으로 지정되었다.[197]
호주에서는 그레이트 배리어 리프 해양공원청이 그레이트 배리어 리프를 보호하며, 탄소 발자국 감소 등 적응 관리 전략을 담은 산호초 회복력 행동 계획을 마련했다.[198][199] 파푸아뉴기니 마누스 주 아후스 섬 주민들은 전통적으로 특정 지역에서 그물이나 작살 낚시를 금지하여 어업을 제한하는 방식으로 산호초를 보호한다.[200][201]
해양 산성화에 대응하기 위해 여러 국가에서 온실 가스 감축 법률을 제정하고, 삼림 벌채를 제한하여 CO2 배출을 줄이는 토지 이용 법률을 시행한다.[202] 미국의 깨끗한 물 법은 주 정부에 오염된 물 유출을 감시하고 제한하도록 요구한다.
육지 개발로 토양이 바다로 유입되면 산호가 햇빛을 받지 못하거나 진흙에 덮여 질식할 수 있다. 이를 막기 위해 저수지를 만들어 토사를 제거하기도 한다. 그러나 라테라이트(적토) 속 미세 점토 입자는 바다로 유출되어 산호초 파괴를 유발하기도 한다.
기후 피난처와 건강한 암초 네트워크를 보호하면 새로운 기후에 적응하는 데 필요한 유전적 다양성을 확보할 수 있다.[196]
7. 1. 산호 이식 및 복원
지구촌 전역에서 전례 없는 산호초 폐사가 발생함에 따라 지난 수십 년 동안 산호초 복원이 중요성을 더해 왔다. 산호에 대한 스트레스 요인으로는 오염, 해수 온도 상승, 극심한 기상 현상, 과도한 어업 등이 있다. 전 세계 산호초의 훼손으로 어류 서식지, 생물 다양성, 해안 개발 및 생계, 자연의 아름다움이 위협받고 있다. 다행히도 연구자들은 1970년대~1980년대에 새로운 분야인 산호초 복원을 개발하기 위해 노력해 왔다.[204]
산호 양식(Coral aquaculture), 산호 농장(coral farming) 또는 산호 재배(coral gardening)라고도 알려진 이 방법은 산호초 복원에 잠재적으로 효과적인 도구로서 주목받고 있다.[205][206][207] "재배" 과정은 산호가 가장 죽을 위험이 큰 초기 성장 단계를 우회한다. 산호 씨앗은 육묘장에서 재배한 다음 암초에 다시 심는다.[208] 산호 농부들은 암초 보존에서부터 소득 증대에 이르기까지 다양한 목표를 가지고 산호를 양식한다. 간단한 과정과 산호초 성장에 상당한 영향을 미친다는 상당한 증거 때문에 산호 육묘장은 가장 널리 퍼지고 논란의 여지 없이 가장 효과적인 산호 복원 방법이 되었다.[209]
산호 정원은 산호의 자연적인 파편화 능력과 파편이 새로운 기질에 고정될 수 있다면 계속 성장하는 능력을 활용한다. 이 방법은 1995년 Baruch Rinkevich[210]에 의해 처음으로 테스트되었으며 당시 성공을 거두었다. 오늘날의 기준으로 산호 양식은 다양한 형태로 발전했지만 여전히 산호를 재배한다는 동일한 목표를 가지고 있다. 결과적으로 산호 양식은 이전에 사용되었던 이식 방법이나 산호의 일부 또는 전체 군체를 새로운 지역으로 물리적으로 이동시키는 행위를 빠르게 대체했다.[209] 이식은 과거에 성공을 거두었고 수십 년간의 실험을 통해 높은 성공률과 생존율을 달성했다. 그러나 이 방법은 여전히 기존 암초에서 산호를 제거해야 한다. 현재 암초의 상태를 고려할 때, 이러한 방법은 가능한 한 피해야 한다. 침식되는 기질이나 붕괴될 운명에 처한 암초에서 건강한 산호를 구하는 것은 이식을 활용하는 주요 이점이 될 수 있다.
산호 정원은 일반적으로 안전한 형태를 취한다. 운영자가 산호 파편을 관찰하고 관리할 수 있는 육묘장을 설립하는 것부터 시작한다.[209] 육묘장은 성장을 극대화하고 사망률을 최소화하는 지역에 설립되어야 한다. 부유하는 해상 산호 나무 또는 심지어 수족관도 산호가 자랄 수 있는 장소가 될 수 있다. 위치가 결정되면 수집 및 재배가 이루어질 수 있다.
산호 농장을 사용하는 주요 이점은 폴립과 어린 산호의 사망률을 낮춘다는 것이다. 포식자와 모집 장애물을 제거함으로써 산호는 큰 방해 없이 성숙할 수 있다. 그러나 육묘장은 기후 스트레스를 막을 수 없다. 온도 상승이나 허리케인은 여전히 육묘장 산호를 파괴하거나 심지어 죽일 수 있다.
산호 양식 과정에서 기술이 점점 더 많이 사용되고 있다. 산호초 복원 및 적응 프로그램(RRAP) 팀은 시제품 로봇 카메라를 이용한 산호 계수 기술을 시험했다. 이 카메라는 컴퓨터 비전과 학습 알고리즘을 사용하여 개별 산호 유생을 감지하고 계수하며 실시간으로 성장과 건강을 추적한다. QUT가 주도한 연구에 따르면 이 기술은 연례 산호 산란 행사 중에 사용될 예정이며, 연구원들에게 대량 생산 산호 시에는 현재 가능하지 않은 제어 기능을 제공할 것이다.[211]
산호초의 크기와 수를 늘리려는 노력은 일반적으로 더 많은 산호가 서식지를 찾을 수 있도록 기질을 공급하는 것을 포함한다. 기질 재료에는 버려진 자동차 타이어, 침몰한 선박, 지하철 차량 및 리프볼과 같은 성형 콘크리트가 포함된다. 산호초는 석유 시추 플랫폼과 같은 해양 구조물에서 자연적으로 자란다. 대규모 복원 프로젝트에서는 기질에 증식된 초산호를 금속 핀, 순간접착제 또는 밀리풋으로 고정할 수 있다. 바늘과 실을 사용하여 A형 산호를 기질에 부착할 수도 있다.
바이오락은 특허받은 공정을 통해 저전압 전류를 해수에 통과시켜 용해된 광물을 강철 구조물에 침전시켜 생산되는 기질이다. 생성된 흰색 탄산염(아라고나이트)는 천연 산호초를 구성하는 것과 동일한 광물이다. 산호는 이러한 코팅된 구조물에서 빠르게 군집을 이루고 성장 속도가 빨라진다. 전류는 화학적 석회암 암석과 산호 및 굴과 같은 다른 껍질을 가진 유기체의 골격 형성과 성장도 가속화한다. 양극과 음극 부근은 경쟁적인 필라멘트형 및 다육질 조류의 성장을 억제하는 높은 pH 환경을 제공한다. 성장률 증가는 축적 활동에 전적으로 의존한다. 전기장의 영향 아래에서 산호는 성장률, 크기 및 밀도가 증가한다.
단순히 해저에 많은 구조물이 있다고 해서 산호초가 형성되는 것은 아니다. 복원 프로젝트는 미래 산호초를 위해 만들고 있는 기질의 복잡성을 고려해야 한다. 연구원들은 2013년 필리핀 티카오 섬 근처에서 여러 가지 복잡성을 가진 기질을 인근 퇴화된 산호초에 설치하는 실험을 수행했다.[212] 복잡성이 큰 것은 매끄럽고 거친 암석으로 이루어진 인공 기질과 그 주변 울타리가 있는 구역, 중간은 인공 기질만 있는 구역, 작은 것은 울타리도 기질도 없는 구역이었다. 한 달 후 연구원들은 구조 복잡성과 유충의 유입률 사이에 양의 상관관계가 있음을 발견했다.[212] 중간 복잡성이 가장 성과가 좋았으며 유충은 매끄러운 암석보다 거친 암석을 선호했다. 연구 1년 후 연구원들은 현장을 방문하여 많은 현장이 지역 어업을 지원할 수 있음을 발견했다. 그들은 보호되고 유지 관리되는 경우 비용 효율적으로 산호초 복원을 수행할 수 있으며 장기적인 이점을 얻을 수 있다는 결론을 내렸다.[212]
하와이대학교는 하와이 산호초의 이전 및 복원을 돕는 산호초 평가 및 모니터링 프로그램을 운영하고 있다. 오아후섬에서 코코넛섬에 있는 하와이 해양생물학 연구소로 이어지는 선박 통항로에는 산호초가 과밀하게 분포되어 있었다. 통항로 내 많은 산호초 지대가 과거 준설 작업으로 인해 손상되었다.
준설 작업은 산호를 모래로 덮는다. 산호 유생은 모래 위에서는 정착할 수 없으며, 기존 산호초 또는 암석이나 콘크리트와 같은 적합한 단단한 표면에만 서식할 수 있다. 이 때문에 대학교는 일부 산호를 이전하기로 결정했다. 그들은 미국 육군 잠수부들의 도움을 받아 통항로와 비교적 가까운 장소로 산호를 이식했다. 운반 과정에서 어떤 군체에도 거의 또는 전혀 손상이 없었으며, 이식 장소에서 산호초의 폐사는 관찰되지 않았다. 산호를 이식 장소에 부착하는 동안, 단단한 암반에 놓인 산호, 심지어 산호를 장소에 부착하는 데 사용된 와이어 위에서도 산호가 잘 자라는 것을 발견했다.
이식 과정으로 인한 환경적 영향은 관찰되지 않았고, 레크리에이션 활동이 감소하지 않았으며, 경관 지역에도 영향을 미치지 않았다.
산호 자체를 이식하는 대안으로, 청각적 자극을 통해 어린 물고기들이 기존 산호초로 이동하도록 유도할 수도 있다. 그레이트 배리어 리프의 손상된 지역에서 건강한 산호초 환경의 녹음을 재생하는 확성기를 사용하여 물고기를 유인한 결과, 소리가 나지 않는 유사한 지역보다 두 배나 더 많은 물고기를 유인했으며, 종 다양성도 50% 증가시켰다.
산호초 복원의 또 다른 가능성은 유전자 치료이다. 산호에 유전자 변형 박테리아 또는 자연적으로 발생하는 열에 강한 산호 공생체 품종을 접종하면 기후 변화 및 기타 위협에 더 강한 산호를 배양할 수 있을 것이다.[213] 해양 온난화로 인해 산호는 전례 없는 온도에 적응해야 한다. 높은 온도에 대한 내성이 없는 산호는 백화 현상을 겪고 결국 폐사한다. 이미 온난화되는 바다에 견딜 수 있는 유전자 변형 산호를 만들고자 하는 연구가 진행 중이다. Madeleine J. H. van Oppen, James K. Oliver, Hollie M. Putnam, Ruth D. Gates는 산호 유전자 변형에 대한 인간의 개입 정도를 점진적으로 높이는 네 가지 방법을 제시했다.[214] 이러한 방법들은 산호 자체가 아닌 산호 내부의 주산셀(zooxanthellae)의 유전자를 변경하는 데 중점을 둔다.
첫 번째 방법은 1세대 산호의 순응을 유도하는 것이다.[214] 성체 산호와 자손 산호가 스트레스 요인에 노출되면 주산셀이 돌연변이를 얻게 된다는 아이디어이다. 이 방법은 주산셀이 더 따뜻한 물에서 더 잘 생존할 수 있게 해주는 특정 형질을 얻을 가능성에 크게 의존한다. 두 번째 방법은 산호 내에 어떤 종류의 주산셀이 있는지, 그리고 각 주산셀이 특정 연령대의 산호 내에서 얼마나 많은 비율을 차지하는지 파악하는 데 중점을 둔다.[214] 이전 방법에서 얻은 주산셀을 사용하면 이 방법의 성공률이 높아질 것이다. 그러나 이 방법은 현재로서는 어린 산호에만 적용될 수 있다. 이전에 성체 단계에서 주산셀 군집을 조작하려는 실험은 모두 실패했기 때문이다. 세 번째 방법은 선택적 번식 전략에 중점을 둔다.[214] 선택된 산호는 실험실에서 사육되고 모의 스트레스 요인에 노출된다. 마지막 방법은 주산셀 자체를 유전적으로 변형하는 것이다.[214] 원하는 돌연변이가 얻어지면 유전자 변형 주산셀을 무공생폴립(aposymbiotic poly)에 도입하여 새로운 산호를 생산한다. 이 방법은 네 가지 방법 중 가장 많은 노력이 필요하지만, 연구자들은 이 방법을 더 많이 활용해야 하며 산호 복원을 위한 유전 공학에서 가장 큰 가능성을 지닌다고 믿습니다.
침입종 해조류의 확산으로 뒤덮인 하와이 산호초는 두 가지 접근 방식으로 관리되었다. 잠수부들이 초대형 흡입선 바지선의 지원을 받아 침입종 해조류를 수동으로 제거했다. 해조류의 재성장을 방지하기 위해 침입종 해조류에 대한 방목 압력을 높일 필요가 있었다. 연구원들은 남아 있는 침입종 해조류를 산호초에서 제거하기 위해 토착종인 집합성 성게가 해조류 생물학적 방제를 위한 합리적인 후보 방목 동물이라는 것을 발견했다.[143]
대형 해조류, 즉 해초는 많은 산호 종과의 경쟁에서 우위를 점하여 산호초 붕괴를 야기할 수 있다. 대형 해조류는 산호를 덮어 산호에 그늘을 지게 하고, 산호의 유입을 막으며, 산란을 방해하는 생화학 물질을 방출하고, 산호에 해로운 박테리아를 형성할 수 있다.[215][216] 역사적으로 해조류의 성장은 초식성 어류와 성게에 의해 조절되었다. 파랑돔(Parrotfish)은 산호초 관리자의 대표적인 예이다. 따라서 이 두 종은 산호초 보호 역할 때문에 산호초 환경의 핵심 종으로 간주될 수 있다.
1980년대 이전 자메이카의 산호초는 번성하고 잘 관리되었지만, 1980년 앨런 허리케인(Hurricane Allen)이 발생하고 카리브해 전역에 알 수 없는 질병이 확산된 후 모든 것이 바뀌었다. 이러한 사건들로 인해 자메이카 산호초와 카리브해 전역의 산호초와 성게 개체군에 막대한 피해가 발생했다. 원래 성게 개체군의 2%만이 질병에서 살아남았다.[216] 파괴된 산호초를 대형 해조류가 대체하였고, 결국 더 크고 더 강인한 대형 해조류가 우점종이 되었다.[216][217] 수십 년 동안의 과도한 어업과 혼획으로 인해 파랑돔과 다른 초식성 어류의 수가 적었다.[217] 역사적으로 자메이카 해안은 90%의 산호 피복률을 보였으나 1990년대에는 5%로 감소했다.[217] 결국 성게 개체군이 증가하는 지역에서는 산호가 회복될 수 있었다. 성게는 먹이를 먹고 번식하여 기질을 청소하여 산호 폴립이 붙어서 성숙할 수 있는 공간을 남겼다. 그러나 성게는 매우 다산성임에도 불구하고 연구원들이 예측했던 것만큼 빠르게 회복되고 있지 않다.[216] 알 수 없는 질병이 여전히 존재하여 성게 개체군의 회복을 막고 있는지 여부는 알 수 없다. 그럼에도 불구하고, 이 지역들은 성게의 방목으로 천천히 회복되고 있다. 이 사건은 해조류의 과다 성장을 막기 위해 성게를 양식하고 산호초에 방류하는 초기 복원 아이디어를 뒷받침한다.[218][219]
2014년, 플로리다주 서머랜드 키에 위치한 모트 해양 연구소(Mote Marine Laboratory) 산하 국제 산호초 연구 및 복원 센터(International Center for Coral Reef Research & Restoration)의 크리스토퍼 페이지(Christopher Page), 에린 뮬러(Erinn Muller), 데이비드 보건(David Vaughan)은 뇌산호, 덩어리산호, 별산호의 성장을 촉진하기 위해 기존의 6 cm² 크기 대신 1 cm² 크기의 조각으로 산호를 절단하는 특수 다이아몬드 띠톱을 사용하는 "미세 조각화(microfragmentation)"라는 새로운 기술을 개발했다.[220] ''Orbicella faveolata''와 ''Montastraea cavernosa'' 산호는 플로리다 해안에서 여러 개의 미세 조각 배열로 이식되었다. 2년 후, ''O. faveolata''는 원래 크기의 6.5배로 자랐고, ''M. cavernosa''는 거의 두 배로 자랐다.[220] 기존 방식으로는 두 산호 모두 같은 크기에 도달하는 데 수십 년이 걸렸을 것이다. 실험 초기에 포식 사건이 발생하지 않았다면 ''O. faveolata''는 원래 크기의 10배 이상으로 자랐을 것으로 추정된다.[220] 이 방법을 사용하여 모트 해양 연구소(Mote Marine Laboratory)는 1년 만에 2만 5천 개의 산호를 생산하여 그중 1만 개를 플로리다 키스에 이식했다. 곧 그들은 이 미세 조각들이 같은 모산호에서 나온 다른 미세 조각들과 융합된다는 것을 발견했다. 일반적으로 같은 모산호에서 나오지 않은 산호들은 생존하고 확장하기 위해 근처의 산호를 공격하여 죽인다. 이 새로운 기술은 "융합(fusion)"으로 알려져 있으며, 일반적인 25~75년이 아닌 단 2년 만에 산호 군체를 성장시키는 것으로 나타났다. 융합이 일어난 후에는 여러 개의 독립된 산호초가 아니라 단일 유기체처럼 작용한다. 현재까지는 이 방법에 대한 연구 결과가 발표된 바 없다.[220]
영상 메시지나 이식 개체 수, 면적 등을 홍보하기 쉬워 많은 기업이 환경보호 활동이나 환경교육 이벤트로 산호 이식 및 식재를 진행하고 있다. 하지만 과학적으로 이식한 해역의 환경 조건이 산호 성장에 적합하지 않으면 결국 산호가 죽어 버리고, 모 산호(기증체)를 손상시킬 위험이 있다는 점 등을 고려하여 일본 산호초 학회에서는 산호 이식을 권장하지 않는다.
2004년 11월, 일본 산호초 학회는 "조초 산호 이식에 관한 가이드라인"을 발표했다.[236]
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今度の『私の青空』環境貢献活動は サンゴ礁の再生!〜沖縄県・恩納村との官民共同で美ら海を蘇らせます〜
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サンゴ礁保全プロジェクト
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社会貢献事業「サンゴ礁保全プロジェクト」について
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雪肌精「SAVE the BLUE」キャンペーン2年目 化粧水・乳液購入でボトルの底面積分、サンゴの森を広げます
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대보초
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한반도 면적의 세계 최대 산호초 지대는?
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2018-01-31
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뉴스
한국일보 : 세계자연유산 호주 대산호초 3분의 1 폐사…지구온난화 비상 신호
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2018-01-31
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뉴스
기후변화로 하얗게 변해 죽어가는 호주의 대산호초지대
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2018-01-31
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