영국 진달래의 구조적 완전성에 대한 환경 영향

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 13473(2023) 이 기사 인용

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산호초 조류는 생물다양성 핫스팟인 복잡한 서식지를 형성합니다. 실험적 연구에 따르면 기후 변화는 산호 조류의 구조적 완전성을 감소시킬 것이라고 합니다. 그러나 이러한 실험에는 지역적 형태학적 다양성과 서식지 형성을 위협하기 위해 구조적 변화가 얼마나 필요한지에 대한 정보가 부족합니다. 여기에서는 유한 요소 모델링을 사용하여 지난 130년 동안 수집된 동시대 및 역사적 표본에서 영국산 산호 조류 4종의 탄산염 골격의 세포 구조와 화학적 조성의 가변성을 평가합니다. 세포 및 광물 특성은 종 내에서, 장소 간, 시간에 따라 매우 다양하며, 북부 분류군 및 역사적 자료에 비해 남부 종과 현대 자료의 구조적으로 약한 세포가 있습니다. 그러나 강도의 시간적 차이는 공간적 차이보다 작았습니다. 우리의 작업은 이 그룹의 적응 잠재력을 보여주는 장기 실험을 지원합니다. 우리의 결과는 미래의 인위적 기후 변화가 남쪽의 서식지 복잡성 손실과 구조적으로 약한 남부 종의 북부 지역으로의 확장으로 이어질 수 있음을 시사합니다.

산호조류(Coralline algae)는 중위도부터 고위도 지역의 대륙붕 바다에서 중요한 서식지 형성자로 인식되는 석회화된 적색(Rhodophyta) 거대조류입니다1. 그들은 세포벽 내에 탄산칼슘의 가장 용해도가 높은 다형인 고Mg 방해석을 침전시켜 이 유기체를 현재 진행 중이거나 미래의 잠재적인 해양 산성화에 취약하게 만듭니다. 실험적 연구에서는 온난화와 CO2 조건 증가가 세포 크기3, 지구화학4 및 분자 결합5에 부정적인 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 화학적 조성, 성장 및 석회화의 변화는 구조적 완전성과 서식지 형성에 대한 중요한 제어입니다. 세포가 크고 벽이 얇을수록 골격이 약해지기 때문입니다3,5,6. 따라서 골격의 구조적 완전성이 약화될 가능성이 있으면 분열이 증가하고 생태계 기능을 형성하는 서식지가 손실될 수 있습니다.

산호초 조류의 자유 생활 형태인 진달래는 중요한 서식지 형성자이며 영국의 많은 특별 보존 지역(SAC)에서 진달래에 의해 생성된 층에 초점을 맞춘 EU 법률(이사회 지침 92/43/EEC)에 따라 보호됩니다. 그러므로 진달래 내부 구조의 변화는 형성되는 서식지의 구성과 완전성에 영향을 미칩니다. 증가된 CO2에 대한 산호조류의 반응에 대한 대부분의 연구는 단기적으로 이루어졌지만 장기적으로 개별 유기체가 어떻게 반응하는지는 매우 다를 수 있습니다3,7. 더 긴 기간에 대한 실험은 산호조류의 환경 변화에 따른 단기적인 석회화 감소가 역전될 수 있음을 시사합니다7,8 따라서 지역 환경의 변화에 ​​반응하고 적응하는 산호조류의 형태학적 가소성을 강조합니다7,9,10, 11. 결과적으로, 산호초 조류는 규모5보다 해양 산성화 속도에 더 취약한 것으로 제안되었습니다. 또한 산호초 조류는 여러 세대에 걸쳐 노출된 후 더 낮은 pH 수준을 견딜 수 있도록 적응할 수 있다는 증거를 보여주었습니다12. 이러한 결합된 반응을 통해 진달래는 까다로운 조건에서도 계속 성장할 수 있으며 잠재적으로 서식지 형성자로서의 기능을 유지할 수 있습니다. 따라서 순응과 적응의 효과를 통합하는 장기 현장 연구는 구조적 완전성과 서식지 기능이 어떻게 영향을 받는지에 대한 통찰력을 제공할 수 있습니다.

주어진 진달래 층 내에서 여러 산호초 조류 종을 발견할 수 있으며 이는 서식지 형성에 기여합니다13. 따라서 기후 변화에 대한 종별 대응은 멸종이나 이주로 이어져 새로운 틈새 시장이 생길 수 있습니다. 딱딱한 산호조류에서 해양 산성화에 대한 형태 의존적 반응은 경쟁 능력의 변화를 가져왔습니다14. 그러므로 기후 변화와 공동체의 역동적 변화에 대한 미래의 반응을 예측할 때 종별 반응을 고려해야 합니다15.