해수 온도가 높아지는 시기에 특정의 미세조류, 식물플랑크톤이 산호를 돕는다는 사실이 최근 연구에서 밝혀졌다.

하와이대학 마노아캠퍼스 SOEST 연구팀이 수행한 산호-미세조류 공생관계 연구에 따르면 특정의 공생 미세조류는 높은 해수 온도에서도 산호(rice coral)가 생존하도록 도울 수 있다. 이번 연구는 ISME 저널에 발표됐다.

산호와 조류가 상호 이익을 주는 관계라는 사실은 이미 입증된 바 있다. 미국의 국립해양대기국(NOAA)에 따르면, 공생 미세조류는 '황록공생조류'라 불린다. 산호에 영양을 공급하는 광합성 미세조류로, 산호는 미세조류에 서식지와 광합성을 위한 화합물을 제공한다. 유기체 간 관계는 수 세기 동안 생존이라는 목적하에 지속됐다.

미세조류는 화합물의 대가로 아미노산과 글리세롤 및 포도당을 산호에 제공한다. 이러한 화합물은 광합성을 통해서만 생성된다. 둘은 함께 있을 때 생존할 가능성이 더 높아진다. 산호는 화합물을 얻은 뒤, 탄산칼슘과 탄수화물, 지방, 단백질 같은 필수 영양소를 만드는 데 사용한다.

공생관계는 궁극적으로 미세조류와 산호가 영양분이 풍부하지 않은 물에서도 간신히 살아갈 수 있도록 만들어준다. 환경에 영양분이 적더라도 두 유기체가 서로 떨어져 있는 것보다 함께 하면서 더 오래 견딜 수 있다.

연구팀은 온도가 더 높을 수 있는 얕은 물에서 산호가 살아남을 수 있을지 조사했다. 그 결과 일부 미세조류 집단이 산호를 돕는다는 사실이 발견됐다. 하와이 오아후의 카네오헤만에 서식하는 산호초가 바로 이러한 공생관계에 있다. 미세조류 집단이 공생을 이용하기 위해 산호 지역에 거주하는 것이다. 장기적인 측면에서 산호는 최대의 이익을 얻을 수 없다.

산호의 표본은 카네오헤만의 얕은 수역에 걸쳐있는 4개 암초에서 채취됐다. 연구팀은 특히 계절적으로 강우량이 많은 여름과 반대인 겨울의 두 시즌에 걸쳐 샘플을 수집했는데, 여름철 샘플은 2016년 6월 8일과 7월 11일, 29일, 8월 3일, 9일에, 겨울 샘플은 같은 해 12월 19일에 수집했다. 샘플은 산호에 의해 거주지를 보장받는 미세조류 군집을 확인하는 데 사용됐다.

관찰 결과 두 개의 독특한 미세조류 군집이 산호와 공생관계를 발전시킨 것으로 나타났다. 이후 유전자 시퀀싱을 적용해, 구체적으로 어떤 관계가 형성됐는지 알아냈다. 산호와 미세조류 군집 사이의 공생을 형성한 주요 요인은 빛의 가용성이었다. 가용성은 열의 양을 직접 보여주는 역할을 했다. 

빛이 더 많이 공급될수록 더 많은 두러스디니움 글린니(Durusdinium glynnii) 미세조류가 얕은 물에 풍부해지는 것으로, 이용 가능한 빛이 적으면 클라도코피움(Cladocopium) 미세조류가 수역을 지배한다. 두 가지 주요 차이점이라면 첫 번째 산호 공생자는 진정한 공생이 아닌 기회주의적인 대상으로 분류됐고, 두 번째 산호 공생법은 전문가로 간주됐다는 점이다.

얕은 바다에서 온도가 상승하면 기회주의적 성향의 두러스디니움 글린니 미세조류는 산호와 공생을 이루게 된다. 산호는 적은 양의 영양분만 얻을 수 있었지만, 전적으로 미세조류에 의존했다.

반면 얕은 바다에서의 낮은 온도는 산호와 전문가 미세조류인 클라도코피움과의 공생을 촉진한다. 미세조류는 산호에 필요한 양의 영양분을 제공한다.

연구팀은 해수 온도가 높아 산호가 스트레스를 받는 시기에는 공생관계가 스트레스를 견디게 해줄 수 있지만, 장기적으로는 단점에 취약해질 것으로 결론지었다. 기회주의적 공생체가 더 많은 산호를 차지할 경우 산호가 기아에 빠질 수 있기 때문이다. 그럼 산호의 적응은 더 많은 시간을 지연할 수 있다.

기후변화 관련 사이트 카본브리프에 따르면 지난 40년 동안 전 세계적으로 산호백화 현상이 발생했다. 특히 2016년 전 세계 산호백화 위기가 31%에 달하면서 심각성은 고조됐는데, 1980년대의 8%에 비해 매우 높은 수치다. 이는 전체 생물층의 0.1%를 차지하는 산호초에 의존하는 어류 생물 다양성의 25%에 영향을 미친다는 점에서 우려된다.

이 규모는 54개국 100개의 산호초를 조사한 결과로, 영향 수준에 따라 심각한 백화 혹은 보통 수준의 백화로 분류됐다. 심각한 백화 현상은 30% 이상에 달했으며, 보통 수준은 30% 미만을 차지했다. 전 세계적으로 보통 수준과 심각한 수준의 위험성은 통틀어 연간 4%에 달했다.