제 14장 지구에서 생물 다양성은 위기를 맞고 있는가?
-생태학과 보존생물학-
14.1 절멸√ 흰두르미(whooping crane), 대머리독수리(bald eagle), 매(pergrine),
북아메리카산 이리(gray wolves), 순록(woodland caribou) 등은 북미에서 멸종위기에 처해있는 대표적인 종
√ 개체수가 매우 풍부하였던 나그네비둘기(passenger pigeon)는 100년 전
북아메리카에서 절멸됨. 인간활동으로 숲이 사라져 둥지틀 장소와 먹이가 감소, 무차별한 사냥 등이 원인
□ 절멸률 측정
√ 변이가 매우 심하나 한 종의 평균 수명은 약 1백만 년으로 추정함
√ 평균 절멸률은 매년 1백만 종 중 한 종으로 매년 0.0001%로 추정
√ 절멸은 지속적인 연구에도 불구하고 과거 50년 동안 확인되지 않은 종
√ 1600년 이후 포유류는 4,500종 중 83종, 조류는 9,000종 중 113종이 절멸되었 으며 이는 매년 0.005%의 절멸율을 나타냄(과거에 비해 50배 빠름). 현재에는 연간 약 0.01%까지 증가하여 절멸율이 100배 증가
√ 최근에 IUCN(International Union for Conservation of Nature and Natural Resources, 세계자연보전연맹)에서 식물종의 11%, 조류의 12%,
포유류 24% 등이 절멸위기에 있는 것으로 발표
□ 살 곳이 없다 : 멸절의 원인이 되고 있는 인간
√ 종이 사라지는 가장 큰 원인은 서식지 파괴. 자연숲, 초원, 습지 등이 인간에 의해 농업, 공원, 거주지 등으로 개발됨
√ IUCN는 절멸위기에 처한 포유류 83%, 조류 89%, 식물 91% 등이 직접적으로 서식지 파괴의 위협을 받고 있다고 주장
√ 경관 면적이 원래 면적의 1/10로 감소하게 되면 절반에 해당하는 종수가 살 수 없게 됨
√ 윌슨(Edward O. Wilson)은 우림에서 종수를 최소 500만종이라고 가정한 후
종-면적 곡선을 적용하여 우림의 파괴로 인해 매년 2∼3만 종이 사라진다고 추정
√ 아마존지역의 열대 우림은 매년 2만 ㎢(약 2%)가 사라지며 35년 내에 원래 면적의 10%로 줄어들고 아마존 우림의 고유종의 약 50%가 절멸될 것임
√ IUCN에서는 지구상에서 서식지 파괴가 현재의 파괴률을 지속하면 50년 내에 종의 1/4이 사라질 것으로 추정
√ 인간의 활동으로 생물 다양성에 미치는 영향은 서식지 단편화(이동의 제한), 외래종 도입, 남획, 오염 등임
√ 외래종(exotic species) : 전에 존재하지 않던 장소에 인간에 의해 도입. 외래종은 도입된 지역의 고유종과 함께 진화해오지 않았기 때문에 종종 고유종을 위협하게 됨(하와이와 뉴질랜드 섬에 서식하는 새는 쥐로부터 방어할 방법이 없음)
√ 남획(overexploitation) : 사냥을 너무 많이 함. 너무 많이 수확함. 인간의 파괴률 또는 한종의 이용률이 그들의 생식률을 초과할 때 발생
√ 오염(pollution) : 독극물의 방출, 과잉염류, 많은 쓰레기들 등이 환경으로 방출되어 생물다양성에 위험이 증가
√ 대량절멸(mass extinction) : 지구는 대량 절멸이 5번 있었으며
이때 살아 있는 종의 50∼90%가 사라짐(수천년에서 수십만년이 걸림). 원인은
기후 변화의 원인으로 해수면 변화, 지구의 지각판(tectonic plate) 이동으로 해양과 육지 환경 변화 같은 거대한 변화에 의함
√ 인간에 의해 400년 넘게 과거 절멸률을 휠씬 초과하는 절멸률이 나타남
14.2 절멸의 결과
□ 자원의 손실
√ 미국에서 야생종의 경제적 가치에 대한 추정치는 매년 870억 달러
√ 농장작물이나 소 같이 인간에 의해 길들여진 동식물의 야생 근연종들 또한 인간에게 가치있는 자원
√ 작물이나 가축에서 퇴화된 유전자가 아직도 야생 근연종에서 종종 발견되며 이 유전자원은 육종이나 유전공학에 의해 경작종으로 다시 도입될 수 있는 자원
√ 야생근연종은 해충에 저항성을 가지거나 특별한 환경조건에서 생산량을 증대 시킬 수 있는 유전자를 가지고 있음
√ 미국에서 처방되는 의약품의 약 25%는 자연에서 온 것임
√ 현재의 생물체들은 매우 다양한 화학물질을 가지고 있으며 이들 중 극히 일부만 인간의 질병에 직접적으로 유용하게 사용되고 있음
□ 먹이그물의 파괴
√ 생태계(ecosystem)는 일정한 장소에 존재하는 모든 생물과 자연 환경으로 구성됨
√ 생태계의 적절한 기능은 사람의 삶과 경제를 부양함
√ 생태계에서 종의 손실에 따른 먹이그물 파괴는 인간 경제에 막대한 손실을 초래할 수 있음
● 벌이 세계를 먹여 살리는 방법
√ 상리공생(mutualism) : 서로에게 이익을 주는 두 종 사이의 관계
√ 큰물고기(곰치)의 몸에서 기생충을 먹고사는 청소고기(놀래기류), 아카시아나무의 가시에 살면서 다른 곤충으로부터 나무를 보호하는 개미, 식물과 벌
√ 벌은 식물 꽃의 수분 매개자이며 화분과 꿀을 먹이로 이용. 야생벌들이 미국의 농작물 생산량액으로 100억 달러에 해당하는 작물 중 80%를 수분시킴
√ 최근 들어 야생벌이 급격히 감소하는데 이는 살충제 과다 사용, 길들어진 벌을 잘못 관리하여 증가한 벌의 기생충, 서식지 파괴 등이 원인
● 노래하는 새가 숲을 구할 수 있는 방법
√ 북아메리카에 서식하는 솔새(wood warbler)는 곤충을 잡아먹음으로 인간에게 잠재적으로 이익을 줌
√ 숲속에 수억 마리의 솔새가 살고 있으며 매년 숲에서 수십톤의 곤충을 제거
√ 솔새는 숲에서 곤충의 양을 줄여 식물에 미치는 피해를 감소 시켜 나무의 성장률 을 증대시킴
√ 숲에서 솔새가 감소하면 나무의 성장률이 감소하고 숲에서 질병이 더 많이 발생 하여 인간의 경제에 큰 영향을 줌
● 닭이 생명을 구할 수 있는 방법
√ 두 종의 경쟁은 개체군의 크기를 제한 함
√ 살모넬라 엔터리티디스(
Salmonella enteritidis
)는 음식물로 식중독 질병으로 미국에 서 매년 200만∼400만 명이 감염되어 약 2,000명이 사망√
S. enteritidis
감염은 날것이나 덜 익은 닭 제품(계란)을 먹음으로 발생(미국에서50명 중 1명은 매년
S. enteritidis
에 감염된 계란을 먹는 것으로 추정)√
S. enteritidis
는 닭의 뱃속에서 계란이 만들어질 때 계란 속으로 들어감으로 감염을막기 위해 암탉에게
S. enteritidis
을 죽이는 항생제를 먹이나 얼마 지나지 않아 저항성을 가지는S. enteritidis
변종으로 진화√ 닭의 감염을 막기 위한 다른 방법은
S. enteritidis
의 성장에 필요한 공간을 줄임 (경쟁 배제의 원리). 암탉의 내장기관에 무해한 세균이 자라게 함√ 부화한지 1일이 된 병아리에게
S. enteritidis
가 감염되는 것을 방지(영국에서 닭의 이 방법을 실시한 결과S. enteritidis
감염율을 50%로 줄임)√ 항생제 남용과 오용, 농업에서의 농약 사용, 너무 깨끗한 환경 등은 지역 수준 또는 지구 수준에서 유용한 세균의 개체군을 줄이게 됨
● 생명애(biophilia)
√ 생물종은 인간에게 직접적인 이익을 제공할 뿐만 아니라 인간이 의지하고 기능하 고 있는 생태계의 구성원으로서 이익을 줌
√ 생명체의 다양성은 내면에 존재하는 심리적 욕구를 충족시킴으로 인간을 부양함
√ Wilson은 자연을 벗삼고자하는 인간의 본능적인 욕망을 생명애라 함
√ Wilson은 우리의 먼 조상이 자연경관에서 진화해 왔기 때문에 자연경관을 찾음. 더 다양한 지역은 더 다양한 종류의 음식과 은신처, 도구를 만들 자재가 제공되어
고대 인간은 다양한 자연경관을 발견하도록 이끄는 유전적 잠재력이 있으며 더 다양한 자연경관에서 생활하는 것이 더 성공적이었음
√ 생물 다양성이 감소하면 인간이 살기에 적합하지 않은 곳으로 만드는 것임
4.3 절멸에 대한 대책
□ 대량 절멸을 막는 방법
√ 종의 손실은 막는 가장 효과적인 방법은 많은 서식지를 보존하는 것
√ Wilson의 동일한 종-면적 곡선에서 종 다양성은 서식지 면적이 감소하는 것 보다 느리게 감소. 50%의 서식지가 감소되어도 90%의 종은 남아 있음
√ 서식지의 파괴률이 낮아지거나 중단되면 절멸률도 낮아짐
√ 자연경관이 파괴될 위험이 있는 장소를 보전하면 인간은 많은 종의 손실을 매우 빠르게 방지 할 수 있음
√ 식물, 양서류, 파충류, 조류, 포유류 등의 종 30∼50%가 지구에서 얼음으로 덮이지 않은 육지역의 2% 보다 적은 면적(25개 주요 지점, hotspot)에서 발견됨
√ 인간활동으로 현재 많은 종들이 너무 적은 서식지에만 분포하고 있고 절멸될 가능성이 높음
√ 이들 종의 절멸을 막기 위해서는 서식지 파괴의 원인을 줄이는 방안 1. 상품의 소비를 줄임
2. 농경지 개간을 억제
3. 가축은 많은 양의 곡물을 소비하므로 고기와 육가공 식품 소비를 줄임 4. 난방과 요리에 나무를 사용을 줄임
5. 인구 증가를 줄임
□ 한번에 한 종
√ 종의 복원을 위한 필요 조건은 서식지의 복원
√ 절멸위기종의 생존을 위해 필요한 지역을 임계서식지(critical habitat)로
√ 임계서식지 내에서 발생할 수 있는 지정 인간의 활동을 제한
√ 임계서식지 지정에 있어 생물학적 부분의 역할은 절멸위기종의 서식지
요구조건과 개체군 목표(population goal)를 설정하기 위한 연구
● 작은 개체군에서 성장과 파멸
√ 한 종의 성장률은 한 종이 생식하는데 얼마나 오래 성장하고, 얼마나 자주 생식 하며, 생식 당 자손수, 이상적인 상태에서 개체의 사망률에 의해 결정
√ 느리게 자라는 종들은 목적으로 하는 개체군으로 복원되기 위해서는 수십년이 걸리기도 함(캘리포니아 독수리, California condor)
√ 작은 개체군은 개체수에 있어서 질병과 재앙 같은 정상적인 변동에 더욱 민감함
● 유전적 변이와 생존
√ 절멸위기종은 여러 장소에서 길러야 함
√ 절멸위기종 개체군이 수적으로 너무 적으면 유전적 변이의 손실이 발생 할 수 있음
√ 유전적 변이(genetic variability)는 종 내에 존재하는 모든 대립유전자의 합
√ 대립유전자들 사이의 차이는 개체군 내에서 다양한 특성을 낳게 됨
√ 한 개체군 내에서 유전적 변이의 손실은 낮은 적합성(fitness)과 빠른
절멸을 초래함
● 개체의 유전적 변이
√ 적합성은 주어진 환경 상태에서 개체가 생존하고 생식할 수 있는 능력을 말함
√ 개체 수준에서 높은 유전적 변이가 적합성을 증가시키는 이유 : 이형접합자로 이루 어진 각 대립유전자에서 만들어진 단백질이 서로 다른 환경에서 잘 활동하면
다양한 환경에서 효율이 증대됨. 대립유전자 중 하나는 기능을 제대로 못하는
단백질(해로운 대립유전자)을 만들 수 있는데 유전적 변이는 해로운 대립유전자의 효과를 나타나지 않게 할 수 있음
√ 개체가 여러 유전자에 대해 이형접합자를 가질 때 동형접합자를 가지는 개체에 비해 종종 큰 적합성을 가짐
√ 작은 개체군에서는 근친교배(inbreeding, 가까운 혈연관계에 있는 개체끼리 교배) 가 발생
√ 근친교배는 대립유전자가 동형접합자일 가능성이 높고 이로 인해 적합성의
부정적인 효과를 근친교배 침하(inbreeding depression, 사망률이 높고 번식률은 감소)라 함
√ 절멸위기종 개체군에서 근친교배로 낮은 생존율과 번식률은 절멸로부터 회복할 그들의 능력을 방해함
● 개체군에서 유전적 변이
√ 작은 개체군은 한 개체군에서 우연에 의해 대립유전자의 빈도가 변하는 유전적 부동의 결과로 유전적 변이는 상실
√ 유전적 부동은 매우 큰 수준의 돌연변이며 대립유전자가 임으로 변하며 무작위 적으로 유전자가 발현 함
√ 작은 개체군에서 유전적 부동은 치명적인 결과를 가져올 수 있음
√ 유전적 부동은 작은 개체군에서 더 빨리 일어나며 더 쉽게 대립유전자가 완전히 사라질 수 있음
√ 유전적 변이가 낮은 개체군 : 대립유전자가 사라졌을 때 개체군에서 근친교배 침하 수준이 증가하여 낮은 번식률과 높은 사망률을 나타냄. 낮은 유전적 변이를 가진 개체군은 환경 변화에 적응할 수 없어 절멸의 위험이 증대
