바다의 생물다양성

제1장 해양생태계 / 19
제2장 지금까지 알려진 생물다양성의 과학 / 51
제3장 연안생태계 / 87
제4장 외양생태계 / 123
제5장 생물다양성의 위협 / 163
제6장 생물다양성과 생태계의 보전 / 209
제7장 생물다양성과 생태계 보전회복을 위한 국제적 대응 / 257
제8장 우리의 역할-생물다양성과 생태계는 보호될 것인가? / 303

맺음말 (저자) / 319
맺음말 (역자) / 321
약어 일람 (조약명칭과 기관명 등) / 323
인용문헌 / 325
색인 / 343

서 문

지구 생명체의 특성은 무엇일까?
그것은 아마도 다양한 형태와 종을 가진다는 것이다. 찰스 다윈은 유명한 비글호의 항해에서 이와 같은 사실을 몸소 체험하여 생물의 형태는 무한하게 다양한 변화를 계속하고 있다는 진화론을 발표하였다. 진화의 연구는 화석과 유전자 등의 조사와 해석으로 더욱 발전하였고, 연구자들은 다윈의 진화론을 개정하거나 비판하면서 계속하여 새로운 이론을 만들어 내고 있다. 그 결과 분명해진 하나의 사실은 지구에 출현했던 종의 99.99% 이상은 이미 멸종하였다는 것이다.
그렇게 많은 종들이! 라고 생각할 수도 있다. 그러나 지금 바다 생물을 포함하여, 지구에 얼마나 많은 종이 서식하고 있는 가를 알게 된다면, 모두가 놀랄 것이다. 생물에는 크기가 거대한 종, 색상이 아름다운 종, 기묘한 행동을 하는 종 등 매우 다양하기 때문에 더욱 과학적인 호기심을 발동시키다. 그러나 우리가 생물종에 대해 아는 지식은 매우 제한적이다. 많은 종들은 발견되기도 이전에 사라지고 있기 때문에, 존재조차 알려지지 않는 종이 매우 많다. 이와 같이 압도적으로 많은 종의 존재를 생물다양성(生物多樣性, biodiversity)이라는 용어로 표현하고 있다. 지구에서 생물다양성이 가장 풍부한 곳은 육상의 열대우림지역이지만, 최근 바다의 산호초도 이에 못지않은 생물다양성을 가지는 것으로 알려진다(Lewontin, 1990).
생물다양성이란 용어가 탄생한 것은 매우 최근이 일이다. 즉 1988년 윌슨과 피터(E.O. Wilson and M. Peter)가 편집한 “Biodiversity”라는 단행본의 책 제목에서 출발되었다고 할 수 있다. 지금은 생물다양성이 매우 일반화된 보통명사로 사용되고 있지만, 모든 사람들이 이 용어가 의미하는 바를 잘 알고 있다고는 할 수 없다. 국제정치나 대중매체에서 자주 사용하는 다양성이라는 용어에서는 무엇인가 쉽게 이미지가 떠오르게 된다. 그러나 생물다양성이란 무엇을 의미하는 것일까? 왜 이 용어가 현대과학에 화려한 등장을 하게 되었을까? 그리고 우리가 이것을 연구하고, 보전방법을 찾는 것은 무엇 때문일까(Wilson and Peter, 1988)?
생물다양성을 설명하기 이전에 생태계에 대한 이야기부터 시작하여 본다. 작은 조수 웅덩이(tidal pool)에서 거대한 갯벌 또는 대양이라는 특정 환경에 서식하는 생물군집과 생물에 영향을 주는(작용) 온도, 빛, 해수의 흐름과 같은 비생물학적 환경이 만들어내는 기능적 시스템을 우리는 생태계(ecosystem)라고 한다. 생태계는 쉽게 말하면 “자연(Nature)”이다. 자연계를 구성하는 생물군집은 주어진 기능에 따라 생산자(producer), 소비자(consumer), 분해자(decomposer)로 구분된다. 생산자는 광합성이나 화학합성에 의해 무기물에서 유기물을 생산하여 유기물을 먹이로 하는 모든 동물, 즉 소비자에게 전달된다. 소비자는 먹고 먹히는 관계를 통하여 영양단계의 상위 소비자에게 순차적으로 영양을 공급하게 되고 생산자와 소비자의 유해나 배설물은 분해자에 의해 재차 무기화되어 생산자에게 공급된다.
생태계는 하나의 폐쇄계로서 탄소, 질소, 인과 같은 중요한 친생물 화학물질은 순환되어 생물체 사이에서 활발하게 교환되지만, 기본적으로 전체 저장량은 변화하지 않는다. 이와 같은 물질순환에서 생산자에 의해 동화, 저장된 에너지는 소비자와 분해자에게 전송되며, 최종적으로는 호흡으로 산화되어 생태계 밖으로 유출된다. 이러한 폐쇄시스템에서 생물군집은 비생물학적 환경에 영향을 주게 되며(반작용), 각 생물 사이에서 서식처를 둘러싼 경쟁과 공생은 물론 먹고 먹히는 관계 등 다양한 상호작용이 발생한다(그림 1).
어떤 장소에서도 환경과 지리적 특성에 적응한 생물은 상호 의존적 관계를 통하여 군집을 형성하여 생활하게 된다. 38억년 지구의 시간 흐름 동안에 생명체는 진화하여 종 분화가 진행되면서 다양한 서식지로 분포를 확장시켜 왔다. 지구에서 가장 혹독한 환경이라는 남극해역의 얕은 웅덩이 및 110℃에 달하는 심해의 열수분출공의 주변 해역에도 다양한 생명체가 서식하고 있다. 이와 같은 생물군집은 비생물학적 환경에 의해 교란이 발생하여도 쉽게 붕괴되지 않으며, 어떤 종의 개체수가 감소하더라도 그를 대신하는 종의 개체수가 증가하여 전체적인 생태계의 기능은 변화하지 않는다. 생태계에서 이와 같은 탄력성을 제공하고 유지하는 것이 생물다양성이다. 즉 오랜 지구의 역사에서 생태계의 안정성과 복원력은 생물진화와 물질순환계의 상호작용에 의해 만들어진 최고의 걸작이라 할 수 있다. 그러나 생물다양성은 종이 환경에 적응하여 진화하는데 필요한 충분한 시간을 제공 할 수 없을 정도의 거대 스트레스에 취약성을 나타낸다. 스트레스에 의해 크게 타격을 받으면 종은 멸종하게 되고, 적응시간이 충분하지 못하면 시스템을 유지할 수 있는 새로운 종의 출현이 없게 되어 물질순환이 정체되면서 생태계는 회복하기 어려운 악화과정으로 진행된다.
세계 인구의 급격한 증가와 더불어 1인당 에너지 소비량이 급증하면서 지구환경은 해가 거듭 될수록 악화되고 있다. 이와 같은 경향은 최근 40여년 사이 뚜렷하게 진행되었다. 인구증가에 따라 사육 가축수도 증가하여, 지금은 사람과 가축의 무게가 육상생물 전체의 절반을 차지한다. 때문에 이전에 어디서나 쉽게 볼 수 있었던 야생화와 수생 곤충의 모습은 점차 사라지고 바다의 암반해안에 서식하는 생물도 감소하고 있다. 인구증가의 주요 원인인 신흥국 국민들이 선진국과 같은 생활수준을 추구하는 것은 탓할 수도 멈출 수도 없다. 그러기에 앞으로도 세계의 식량자원과 에너지 소비는 더욱 증가하게 될 것이다. 이러한 상황이 지속되면 결국 지구에서 인간 이외의 생명체가 서식하는 장소는 축소될 수밖에 없기에. 앞으로도 계속하여 많은 종이 멸종하게 된다. 결국 지구생태계는 복원력을 상실하여, 풍요로운 생물자원은 영원히 사라지고 인류도 멸망의 길을 걸게 된다. 산업혁명 이후 사람들이 알지 못하는 사이에 지구에는 6번째의 생물 대멸종이 시작되었다. 속도도 지금까지의 그것보다 10~100배 빠른 것이라고 한다. 우리는 생명의 없는 회색의 세계를 원하지는 않지만, 자연환경의 악화와 생물다양성이 감소하는 현상을 보면서 지구의 긴 역사 속에 우리는 찰나라고 한 순간에 해당하는 매우 위험한 상황에 살고 있음을 인식하여야 할 것이다(그림 2).
오랫동안 인간활동은 바다 생물에 영향을 미치지 않을 것으로 생각되었지만, 실제로는 전혀 그렇지 않았다. 인간은 남획, 해양오염, 그리고 서식지 파괴 등과 같은 해양생태계에 바람직하지 못한 영향을 오랫동안 제공하였다. 지구 표면적의 약 70%는 바다로 수심을 고려하면 바다는 육지의 약 100배 가까운 생물의 서식공간을 제공한다. 육지에서 생물이 서식하는 공간은 지표에서 표고 약 5,000m까지로, 새나 곤충이 날 수 있는 높이는 지상 1,000m 이내이다. 또한 땅 속에 사는 동물의 서식지도 지표에 한정된다. 그러나 바다는 평균 수심이 3,800m, 최대 수심은 10,924m로서 채워진 해수 부분인 표영환경과 바다 밑바닥의 저서환경 모두에 생물이 서식한다. 그렇지만 아쉽게도 지금 우리는 해양생태계와 서식 생물의 종수와 분포 등에 대한 충분한 지식을 갖지 못하고 있다. 때문에 바다에서 멸종되는 종에 대한 정성적, 정량적인 내용이 어느 정도인가를 정확히 평가할 수도 없다. 다만 알고 있는 한 가지는 바다보다 육지에 서식하는 생물 종수가 많지만, 생물 형태의 다양성은 육지보다 바다가 크다는 것이다. 다만 주의 할 것은 여기에서 말하는 종수는 생물 종의 수가 아니라 상위 분류군에 해당하는 문이나 강 수준의 수를 말 한다. 압도적으로 많은 곤충류로 대표되는 육상 생물의 비교적 낮은 형태 변화와 바다보다 많은 상위 분류군의 수라는 의미의 차이를 어떻게 평가하면 좋을 것인가?
바다에 서식하는 생물의 유전적 변화는 육상보다 매우 크다. 그것은 주요한 생물 분류군이 바다 생물에서 분화하였다는 역사적 배경과 한 개의 시스템으로 연결된 바다 환경이 육상보다 분산을 쉽게 할 수 있다는 것으로도 판단할 수 있다.
현재 바다에 서식하는 생물 종 전체 목록은 아직 미완성이다. 바다에 얼마나 많은 생물이 서식하고 있는가는 아직도 분명하지 않다. 확실한 것은 처음에 바다에 서식하는 생물 종을 추정하는 과정에서 종수가 너무 과소평가 되어 있다는 것이다. 생물 종의 수는 분류학 발전에 따라 증가하여, 얼마 전까지도 특정의 일부 종만 서식할 것으로 판단되었던 심해저 생물의 종 다양성은 육상의 열대우림에 필적할 것이라고 주장하는 과학자도 등장하게 되었다. 또 최근 연구결과 지금까지 형태적으로는 하나의 종으로 알려진 생물도 유전자 해석에서 복수의 종으로 구분되는 것이 존재하는 등 아직 해양미생물의 종수와 분포에 대해 알려진 내용은 거의 없다. 또한 지금까지 희귀종으로 알려진 많은 종에 대해 채집과 관찰 방법이 진보에 따라 실제로는 희귀종이 아니라는 것이 알려진다. 바다는 3차원 공간을 나타내기에 평면인 육상처럼 조사가 단순하지 않기에 아직도 발견되지 않은 종이 많은 것으로 판단된다. 연구의 진행에 따라 새로운 종들이 점차적으로 발견되겠지만, 연구과정에서 사람에게 발견되지 못하고 사라지는 종들도 많을 것이다.
바다 속의 생태계 조사는 육상에 비해 매우 어렵고, 생물다양성의 위협을 정량화하는 것 또한 어렵다. 때문에 자주 많은 내용들을 놓치게 되지만, 남획 및 독성물질과 같은 화학오염과 부영양화 등에 의해 확실히 해양생태계는 활성을 잃고 있다. 이러한 건강하지 않은 해양환경은 조그마한 일이 계기가 되어, 작은 수역의 종을 멸종시키기도 하고, 넓은 범위의 생태계를 악화시키는 원인이 된다. 현재 바다와 육상의 생물다양성을 평가하는데 가장 큰 걸림돌 중의 하나는 종 특성과 종 사이의 상호관계를 파악하는 계통분류학자가 부족하다는 것이다. 분류학은 정책결정에 직접 도움이 되지는 않기에 정부와 정책 담당자들은 연구투자에 그다지 강한 필요성을 느끼지 못한다. 같은 생물학 분야에서도 산업적 응용이 많은 생물공학과 유전생물학은 젊은 연구자들의 관심 속에 활동 영역을 더욱 확대시켜 가는 것과 비교하면 큰 차이를 보인다. 그러나 최근 남조세균에 가까운 극소형의 단세포인 원핵녹조식물(Prochlorophytes)이 새롭게 발견되었다(사진 1).
이 분류군의 생물은 바다의 기초생산자로서 매우 중요한 역할을 한다는 것이 알려지면서, 아직도 우리는 바다의 생물 종에 대해 알지 못하는 부분이 많다는 것을 새롭게 인식하게 하였다. 분류학은 생물학의 기본으로 매우 순수하면서 고집스런 학문분야이다. 바다 생물 종의 분류를 목적으로 하는 조사는 많은 비용이 필요하기 때문에 계통분류학과 같은 기초적 연구에 보다 많은 정부의 협력과 국민의 이해가 필요하다.
우리는 바다에 어떠한 종들이 살고 있는가와 함께 이들 생물은 어떻게 생활하고 있는 가를 알고 싶어 한다. 사람들은 지구를 “생명의 행성”이라고 보는 시각에서 지구의 다양한 생물 종이 가지는 각각의 기능의 중요성을 인식하게 되었다. 이는 각 생물의 기능이 지구를 생물이 살기 좋은 환경으로 만드는 지구화학적인 순환을 유지하는데 절대적으로 필요하다는 것을 조금씩 알기 시작한 것이라 할 수 있다. 종(species)은 생태계를 구성하는 기본단위이며, 생태계의 건강도는 생물군집을 구성하는 종이 얼마나 각각의 기능에 충실하고 있는 가에 따라 결정된다. 생태계에 피해를 주는 인간활동을 효과적으로 규제하기 위해서는 종, 분포, 그리고 생물군집의 기능을 더욱 세심하게 파악하는 것이 중요하다. 이들에 대한 내용이 완전하게 파악되기 이전에 인간활동이 생태계에 나쁜 영향을 미칠 가능성이 있다면, 우리는 과학적 근거가 완전하지 않더라도 예방적 조치로서 그 가능성을 제거하여야 한다.
우리는 건강한 바다에서 얻을 수 있는 해택을 과소평가하면 안 된다. 이러한 내용이 국제 정치사회에도 인식되기 시작하여 지구환경을 지키기 위한 중요한 조약과 행동계획이 채택되고 있다. 다만 문제는 채택된 조약과 행동계획에 대해 세계 각국은 얼마나 실천하고 있는가 하는 것이다. 일본은 1995년에 “바다의 날”을 국민의 축제일로 제정하였다(7월 제3월요일). 또 유엔총회에서 1998년은 국제해양의 해로 지정하였다. 이러한 일들은 해양생태계에 대한 일반인의 관심을 발전시켜, 바다 보호활동을 높이기 위한 지침을 제안하기에 좋은 기회가 되고 있다.
우리는 과학기술의 진보에 따라 생물다양성의 변화를 관찰하고, 보전방법을 생각할 수 있게 되었다. 이 책은 우리가 바다의 생물다양성 과학과 인간사회 및 정책과의 관련성을 해설하여 생태계를 보호하고, 아름다운 지구와 생물을 다음 세대까지 존속시키기 위해서는 반드시 행동하여야만 하는 일을 생각하기 위해 집필되었다. 생태계의 보호와 생물다양성의 보전은 자연과학, 경제학, 법학, 사회학, 정치학, 윤리학, 종교학 등이 혼재하는 다양한 영역의 학제적 분야이다. 바다와 육지에서 효과적인 환경정책을 추진하기 위해서는 다양한 분야의 전문가와 일반인, 그리고 행정의 정보를 공유하고 의견을 교환하여야만 한다. 이와 같은 토론을 시작으로 인류가 바다에 서식하는 생물의 중요성을 알고, 그 보존에 힘을 합심해야만 할 것이다.

지구를 물의 행성이라 할 수 있는 것은 막대한 용량의 바닷물이 존재하고 있기 때문이다. 지구에서 바다는 생명 탄생의 원천이자 우리의 일상생활에 막대한 영향을 미치는 기상의 원동력을 제공한다. 그렇기에 인간은 일상생활에서 풀리지 않거나 답답함을 느낄 때, 바다를 찾아 엄마의 품 같은 따뜻함에 마음을 달래곤 한다. 바다는 유체인 물을 매질로 거대한 한 개의 연속된 시스템으로 최고 수심이 11km가 넘고, 평균도 4km나 되는 지구 생명유지와 생명현상을 조절하는 거대한 저수지이다. 그러나 바다는 지구에 소속되면서도 지구에서 몇 십만 광년 이상 떨어진 천체보다 알려진 것이 적은 미지의 세계이기도 하다.
바다를 서식지로 하는 해양생물은 아직도 많은 부분이 알려져 있지 않은 신비의 세상이라 할 수 있다. 지금까지 심해환경은 고압, 암흑 및 낮은 수온으로 생물이 살 수 없을 것으로 생각되었다. 그러나 최근 이곳의 저서생물군집은 지구에서 생물다양성이 가장 높은 열대우림에 필적할 수 있는 다양성을 보인다고 한다.
생물다양성이란 용어도 지금은 보통명사로 생물학 외의 다른 분야에도 광범위하게 사용되지만, 바다와 같이 유체라는 해수를 매질로 하는 공간에서 생물다양성을 이해하기는 쉽지 않다. 이러한 이유는 본문에서도 설명되고 있지만, 생물다양성은 단순하게 어떤 생물군집에 얼마나 많은 종과 개체수에 의해 구성되고 있는가 하는 종 다양성에 한정되고 있는 것이 아니다. 유전적 다양성, 기능군 다양성, 군집ㆍ생태계의 다양성 및 경관 또는 서식지의 다양성까지 종 수준에서 상위분류군은 물론 서식지에 해당하는 생물의 모든 내용을 포함하고 있다고 할 수 있다. 즉 바다의 생물다양성을 이해하기 위해서는 생물의 서식지 환경을 비롯하여 성장을 지배하는 무생물학적 및 생물학적 환경에 대한 이해가 선행되어야만 된다.
미래의 지구환경에서 인류는 바다에 의존하는 부분이 현재보다 더욱 다양한 역할을 기대하게 될 것이다. 즉 한정된 지구 공간에서 증가하는 인구와 그에 따른 식량문제, 지구온난화에 따른 환경문제 및 화석에너지 고갈에 따른 에너지자원을 해결시킬 수 있는 생물자원, 에너지자원, 망간단괴 등 부존자원, 해수의 용존자원 및 인공 섬과 같은 공간자원까지 바다에 의존하게 부분이 더욱 높아지게 될 것이다.
그러나 현재 인간은 바다에 대한 많은 부분을 알지 못하고 있다. 효율적인 바다 이용과 관리는 해양환경과 바다를 서식지로 하는 생물군집의 올바른 이해에서 출발한다고 할 수 있다. 본문 중에 “불행하게 대부분 국가는 수산학이 생물해양학에서 분리되어 발전하여, 어업대상 종은 언제나 독립된 생물자원으로 생각하여 해양생태계 일부분이라는 사고를 하지 않는다. 때문에 남획이 만연되었고, 결과 어획대상자원은 세계적인 붕괴에 직면하고 있다. 명백한 것은 자연과 생물다양성을 생각하지 않았던 수산과학자는 수산자원을 살려내지 못했다는 사실이다.”라고 하는 문장이 있다. 바다에서 다양한 생물자원을 이용하지만, 바다를 정확하게 이해하지 못한 결과에 대한 “후회-한”을 기술하는 것으로 판단된다. 두 번 다시 바다를 이용하고 관리하는 과정에서 이와 같은 잘못이 발생해서는 안 된다.
그렇기 위해서는 바다 환경과 생물에 대해 보다 정확하게 이해하여야 한다. 같은 맥락에서 인류는 보다 나은 삶의 질을 위해 보다 안락한 환경에서 생활할 권리를 가진다. 하지만 안락한 환경이란 무엇이며, 어떻게 지켜야 되는 것인지? 각자의 노력 없이 누가 안락한 환경을 만들 것인가? 쉽게 할 수 있는 이야기이지만 주체를 찾기는 쉽지 않다. 인류의 안락한 삶을 위해 지구환경과 인간을 포함한 생물다양성 보호는 무엇보다 중요한 과제가 되어 있다.
바다는 지구 표면적의 70% 이상을 점유하면서 지구환경, 에너지 및 식량 등 매우 중요한 위치를 점유하고 있지만, 다양한 지구 환경보호와 생물다양성에 대한 도서에서 바다의 중요성을 제대로 지적하는 자료는 매우 제한적이다. 즉 바다를 포함한 지구환경에서 생물을 중심으로 무생물학적 환경과 생물의 상호관련성을 체계적으로 고찰하여, 환경과 생물의 보호를 어떻게 할 것인가를 체계적으로 정리한 도서를 찾기는 쉽지 않다. 이 책을 읽으면서 보다 많은 사람들에게 바다 환경 및 생물다양성 보호에 이해를 넓히기에 매우 적합하다는 생각에서 쉽지는 않았지만 번역작업을 하게 되었다.
이 책을 집필한 이유에 대해서는 원저자의 서문 말미에 잘 기술되어 있다. 즉 “우리는 지금 과학기술 진보에 따라 생물다양성의 변화를 관찰하고 보전방법을 생각할 수 있게 되었다. 이 책은 우리가 바다의 생물다양성 과학과 인간사회 및 정책과의 관련성을 해설하여 생태계를 보호하고, 아름다운 지구와 생물을 다음 세대에 남기기 위해 우리가 행동하여야 할 일이 무엇인가를 생각하기 위해 집필되었다. 생태계의 보호와 생물다양성 보전은 자연과학, 경제학, 법학, 사회학, 정치학, 윤리학, 종교학 등이 혼재하는 다양한 영역의 학제적 분야이다. 바다와 육지에서 효율적인 환경정책을 추진하기 위해서는 다양한 분야의 전문가와 일반인, 그리고 행정 정보를 공유하여 서로의 의견을 교환하여야 한다. 이와 같은 토론을 시작으로 인류가 바다에 서식하는 생물의 중요성을 스스로 알고 보존에 힘을 합심해야 할 것이다”라고 기술하고 있다.
이 책이 국내의 환경보호 및 생물권 보호에 관련되는 정책수립자는 물론 NGO, 학생 및 일반인에게도 바다 환경과 생물다양성에 대한 이해를 넓히는데 조금이나마 도움이 될 수 있었으면 하는 바램이다.

2014. 11
양지골에서 윤양호