핫스팟 생태계 연구와 사람이 유럽 바다에 미치는 영향

핫스팟 생태계 연구와 인간이 유럽 바다에 미치는 영향(HERMIONE)은 심해 생태계를 연구하는 국제 다학제 프로젝트다.^[1][2]HERMIONE 과학자들은 핫스팟 생태계의 분포, 그것들이 어떻게 기능하고 어떻게 상호연결되는지 부분적으로 이러한 생태계가 기후변화의^[3] 영향을 받고 어떻게 남획, 자원 추출, 해저 설비(석유 플랫폼 등)와 오염을 통해 인간에 의해 영향을 받고 있는지라는 맥락에서 연구한다.이 프로젝트의 주요 목표는 인간이 심해 환경에 어떤 영향을 미치고 있는지 이해하고 정책 입안자들에게 정확한 과학적 정보를 제공하여 심해 생태계를 보호하기 위한 효과적인 관리 전략을 가능하게 하는 것이다.HERMIONE 프로젝트는 유럽 위원회의 제7차 프레임워크 프로그램(Seven Framework Programme)이 자금을 지원하며, 2009년 3월 체결된 헤르메스 프로젝트의 후속작이다.^[4]

소개

북극에서 이베리아 여백까지, 그리고 지중해를 건너 흑해까지 유럽의 깊은 오션 마진은 15,000km 이상의 거리에 걸쳐 있으며, 다양한 서식지와 생태계를 수용하고 있다.심해 산호초, 다수의 유기체가 살고 있는 해저산맥, 거대한 해저 협곡 시스템, 열수 분출구가 그 안에 포함된 특징들 중 하나이다.^[5]심해 왕국을 적대적이고 척박한 곳으로 보는 전통적 견해는 오래 전에 신빙성이 떨어졌고, 이제 과학자들은 유럽의 심해 대부분이 풍부하고 다양하다는 것을 알고 있다.^[6]

그러나, 심해는 인간에 의해 점점 더 위협받고 있다. 이 심해 개척지의 대부분은 유럽의 배타적 경제수역(EEZ) 안에 있고 생물, 에너지, 광물 자원의 착취에 상당한 잠재력을 가지고 있다.지난 20년 동안의 연구와 탐구는 심해에서 직접적이고 간접적인 인공적인 영향의 분명한 징후를 보여주었고, 이는 남획,^[7] 쓰레기 처리, 공해와 같은 활동에서 비롯되었다.이는 심해 프로세스와 생태계가 생명체의 해양 거미줄에 중요할 뿐만 아니라 세계 생물화학 순환에도 근본적으로 기여하고 있기 때문에 우려를 자아낸다.^{[citation needed]}

지식은 크게 심해에 대한 우리의 이해 ecosystems,[8]은 HERMIONE 사업 유럽의 심해 마진에 대해 비판적 사이트들에서, 그들의 유통과 기능을 지식에 큰 발전 목표로, 그들의 기여 생태계 조사한다에 기부한 HERMES 프로젝트(ECFP6)에 의해 이루어진. 로.생태계의 ^{[clarification needed]}상품과 서비스HERMIONE은 해양자원의 지속가능한 이용을 위한 과학정책으로의 과학정보의 심해의 인간영향과 번역에 특별히 중점을 둔다.미래를 위해 우리의 심해를 보호하기 위한 효과적인 거버넌스 전략과 경영계획을 설계하고 실행하기 위해서는 해양생태계의 범위, 자연역학, 상호연계 등을 이해하고 사회경제적 연구를 자연과학과 통합하는 것이 중요하다.이를 달성하기 위해 HERMIONE은 생물학, 생태학, 생물다양성, 해양학, 지질학, 퇴적학, 지질학, 지구물리학, 생물화학 분야의 전문가들을 참여시켜 고도로 학제간 통합적 접근법을 사용한다.

핫스팟 연구

HERMIONE 프로젝트는 해저 협곡, 탁 트인 경사지 및 심층 분지, 화학합성 환경, 심층수 산호초, 해산 등 심해 '핫스팟' 생태계에 초점을 맞추고 있다.핫스팟 생태계는 높은 종의 다양성, 개체 수 또는 둘 모두를 지원하며, 따라서 여유 있는 생물 다양성과 풍요를 유지하는 데 중요하다.^[9]HERMIONE 연구는 생태계의 치수, 분포, 상호연결 및 기능에 대한 조사에서부터 기후 변화와 인공적 교란의 잠재적 영향을 이해하는 것까지 다양하다.궁극적인 목표는 이해당사자와 정책입안자들에게 심해 거버넌스, 지속 가능한 관리 및 이러한 생태계의 보존을 지원하는 데 필요한 과학적 지식을 제공하는 것이다.

필요한 데이터를 얻기 위해, HERMIONE 과학자들은 유럽 전역의 50개 이상의 연구용 선박을 사용하여 바다에서 1000일 이상을 보내고 있다.협력사 간 선박·장비 공유는 지식·전문성·데이터 공유 등을 통해 혜택을 주고, 연구 노력도 극대화해 효율성과 생산성을 높인다.최첨단 기술이 사용되며, 냉간유출 시 메탄가스의 정밀 샘플링부터 해저 구조를 검사하기 위한 마이크로캐시메트리 맵핑에 이르기까지 광범위한 정교한 기동 및 고해상도 조사에 중요한 장비 중 하나가 사용될 것이다.서로 다른 협력기관이 공유하는 계측 계류장 대형 배열이 공통 실험영역에 배치돼 HERMIONE이 어떤 국가적 역량을 넘어서는 실험 전략을 개발할 수 있게 된다.

연구 영역

HERMIONE 연구 사이트는 다음과 같은 기준으로 선정되었다.

• 북극은 기후 변화를 감시하는 데 중요하기 때문이다.
• 풍부한 냉수 산호, 광범위한 탄화수소 탐사 및 하콘-모스비 진흙 화산(HMV) 자연 실험실이 있는 노르딕 여유
• 중간위도 협곡, 냉수 산호 및 장기 PAP(Porcupine Absorval Plane) 모니터링 현장이 있는 켈트족 여유
• 매우 다양한 나자레 및 세투발 협곡으로 포르투갈 마진
• 중요한 생물 다양성의 중심지로서 대서양과 서부 지중해의 해산은 잠재적으로 위협을 받고 있다.
• 고온 침투 화학합성 연구와 냉간 침입을 연결하기 위한 미드 애틀랜틱 리지(MAR) ESOONET 사이트
• 라이온즈만의 지중해 찬물 폭포 현장과 아드리아 해와 에게 해의 유출.

HMV, PAP, MAR 및 중부 지중해 사이트는 ESOONE 장기 모니터링 사이트에 연결되며 귀중한 배경 정보를 제공할 것이다.

핫스팟 생태계

냉수 산호초

심해 산호초는 북동쪽 대서양과 중부 지중해 여백을 따라 발견되며, 중요한 생물 다양성의 중심지다.^[10][11]최근의 헤르메스 프로젝트는 전세계적으로 냉수 산호초와 관련된 2000종 이상의 종들을 나열하고 있다.^[12]살아있는 산호가 번성하는 것은 물론, 현미경에서 메가까지 무수히 많은 동물들의 관심을 끌어서 가까이에서 자주 발견되는 죽은 산호 골격과 잔해들이 산호 생태계의 보충에 기본이 될 수도 있다.^[13]산호초는 물고기의 서식지,^[14] 포식자로부터의 피난처, 풍부한 식량원, 어린 물고기의 보육원 등을 제공하고 있으며 암에서 심혈관 질환에 이르는 질병을 치료하기 위한 광범위한 약의 잠재적 원천이기도 하다.

유럽의 심해 마진에 대한 여러 알려진 산호 핫 스팟 지역, 스칸디나비아, Rockall-Porcupine과 중앙 지중해 마진 등이 여전히 그들에 대해 어떻게 각 사이트의 한 another,[15]가 어떻게 일어났다 연결되어 있는 만큼 많은 문제,, reefs,[16][17] 어떻게 애벌레가 경멸하다의 분포를 할 수 없다.perse과 se산호초와 연관된 종들이 어떻게 번식하는지, 그들의 생리적 한계점을 찾고, 그들이 증가하는 해양 온난화에 어떻게 대처할 것인지,^[18][19] 그리고 해양 온난화가 더 북쪽으로 산호초의 확산을 유도하는지.새로운 연구는 또한 생물학적 반응을 이해하는 데 도움이 될 수 있는 유체역학, 퇴적학 등 냉수 산호초 주변의 물리적 환경을 규정하는 이전 연구들을 기반으로 할 것이다.^[20][21]

HERMIONE 과학자들은 이러한 질문에 답하기 위해 최첨단 기술을 사용한다.^[2]해저의 고해상도 지도 제작을 실시해 냉수 산호의 위치와 분포 등을 결정하고, 기후변화에 대한 대응이나 어선 파괴로부터 회복되는 등 시간에 따른 알려진 산호초의 상태 변화를 평가하기 위한 사진관측도 실시한다.생물다양성과 기후변화와 같은 환경요인과의 관계를 평가하기 위해, DNA 바코딩과 다른 분자 기법이 사용될 것이다.

잠수함 협곡

잠수함 협곡은 대륙의 여백에 형성되는 깊고 가파른 측면의 계곡이다.선반에서 깊은 바다로 뻗은 그들은 유럽의 여백의 상당 부분을 해부한다.그들은 인간에게 알려진 가장 복잡한 바다 풍경들 중 하나이다; 그들의 험준한 지형과 도전적인 환경 조건은 그들이 또한 가장 덜 탐험된 것 중 하나라는 것을 의미한다.지난 20년 동안 기술의 발전으로 과학자들은 협곡의 신비를 밝혀낼 수 있게 되었는데, 협곡의 크기는 종종 ^[22]미국의 그랜드 캐니언과 맞먹는다.

가장 중요한 발견 중 하나는 협곡이 대륙 여백의 침전물과 유기 물질의 주요 공급원이자 싱크대라는 것이다.^[23][24]이들은 선반에서 심해로 가는 퇴적물과 유기물의 패스트트랙(신속처리장치) 역할을 하며, 침전물과 탄소 저장의 임시 저장고 역할을 할 수 있다.^[25]협곡을 통한 입자 흐름은 협곡을 통한 입자 전달이 크게 "이벤트 주도"^[26][27][28]라고 생각되지만,^[25] 협곡 조건에 매우 가변적인 측면을 도입하는, 개방된 경사면보다 2~4배 정도 큰 것으로 밝혀졌다.무엇이 침전물 운반과 협곡 내 침전물 침전물을 움직이는지를 결정하는 것은 HERMIONE의 주요 도전과제 중 하나이다.

유기물을 집중하고 농축할 수 있는 협곡의 능력은 동물들의 높은 서식성과 다양성을 촉진할 수 있다.그러나 환경 조건과 지형의 변동성은 협곡 내외로 매우 높으며, 이는 생물계의 구조와 역학관계의 변동성에 반영된다.^[29]협곡의 생물학적 과정에 대한 우리의 이해는 잠수함과 ROV의 사용으로 크게 향상되었지만, 이번 연구에서도 동물군과 협곡의 관계가 이전에 생각했던 것보다 더 복잡하다는 것을 밝혀냈다.^[30][31]잠수함 협곡과 그 동물들의 다양성은 협곡 생태계 관리를 위한 정책을 만드는 데 사용될 수 있는 일반화를 만들기 어렵다는 것을 의미한다.생물다양성을 유지하는 협곡의 역할과 잠재적인 인공적 영향이 이에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지 더 잘 이해하는 것이 중요하다.^[32][33]HERMIONE은 서식지(토포그래피, 수질량, 조류), 질량 및 에너지 전달, 생물 공동체 간의 복잡한 상호작용을 고려하여 서로 다른 생물 화학적 지방과 지형적 환경으로부터 협곡 생태계를 조사함으로써 이 과제를 해결할 것이다.

개방된 경사면 및 깊은 분지

개방된 비탈면과 깊은 분지는 해저의 90%, 지구 표면의 65%를 차지하고 있으며, 심해에서 제공하는 재화와 서비스(예: 석유, 가스, 기후 규제, 식품)의 상당 부분이 이들에 의해 생산·보관되고 있다.그것들은 전지구적인 생물 화학적, 생태학적 과정에 복잡하게 관련되어 있으며, 따라서 우리의 생물권과 인간의 안녕을 위해 필수적이다.

최근 헤르메스(EC-FP6) 프로젝트에 대한 연구는 지역 생물다양성에 대한 많은 정보를 대규모로, 다른 위도와 다른 핫스팟 생태계에서 수집했지만, 이 연구는 심해 서식지의 복잡성이 높다는 점도 강조했다.이 정보는 수백 킬로미터에서 수천 킬로미터에 이르는 훨씬 더 큰 규모로 생물 다양성을 통제하는 요인에 대한 우리의 이해에 기초한다.헤르미온느는 심해사면 및 분지에서 발견된 서식지의 모자이크에 대한 추가 연구를 실시할 예정이며, 이들 서식지 내부와 서식지 사이의 관계, 생물다양성과 생태학, 기타 핫스팟 생태계와의 연계성 등을 조사할 예정이다.

심해에서 인공적인 활동과 기후변화의 영향을 조사하는 것은 모든 HERMIONE 연구를 관통하는 주제다.탁 트인 경사지와 깊은 분지의 생물학계에는 기후변화를 통한 해수면 온난화가 큰 위협이다.대륙 마진을 따라 있는 메탄 저장소의 최대 85%가 불안정해질 수 있으며, 이는 기후를 따뜻하게 하는 메탄 가스를 대기 중으로 방출할 뿐만 아니라, 벤트닉 공동체에 알려지지 않고 잠재적으로 파괴적인 결과를 초래할 수 있다.심해 벤토스에 대한 기후변화의 역할은 지난 20년 동안 해저 공동체 구조의 대규모 변화가 관찰되었지만 잘 이해되지 않는다.북극의 하우스가텐 심해 관측소와 카탈로니아 여백과 남부 아드리아해의 시계열 분석과 같은 장기적 심해 관측소의 사용은 HERMIONE 과학자들이 최근 벤트릭 공동체의 변화를 조사하고 밀도 높은 선반 물 ca와 같은 물리적 과정의 퇴폐적 가변성을 연구하는 데 도움이 될 것이다.잠수함 협곡에서 벌어진 사건들을 ^[28]뒤지다

HERMIONE은 생태계 기능에 대한 생물다양성 손실의 잠재적 영향에 대한 정량적 추정치를 제공하고, 심해 벤투호들이 대규모 변화에 어떻게 적응하는지 조사하며, 처음으로 심해 생물다양성과 생태계 기능 및 프로세스의 정량적 분석을 통합한 개념 모델을 만드는 것을 목표로 한다.

해마운트

해산은 깊은 바다로부터 솟아오르는 수중 산이며, 그들의 정상은 때때로 바다 표면에서 불과 수백 미터 아래에서도 발견될 수 있다.해산으로 분류되려면 정상의 높이가 주변 해저보다 1000m 높아야 하며,^[34] 이 정의에 따라 대서양에는 1000–2800명, 지중해에는 60명 정도로 추정된다.^[35]

해산은 국지화된 조수, 에디, 그리고 상류층을 통해 물의 흐름을 향상시키며, 이러한 물리적 과정은 일차적인 생산을 향상시킬 수 있다.^[36]따라서 해산은 해양 생물의 핫스팟으로 간주될 수 있다; 동물원은 강화된 수력역학 및 식물성 플랑크톤 공급으로부터 혜택을 받고, 비탈길과 정상에서 번성한다.고르고니아 해풍기와 같은 서스펜션 급수기와 로펠리아 페르투사 같은 냉수 산호는 종종 풍부한 벤티크(해저 드웰링) 공동체를 지배한다.^[37]동물들의 풍부함과 다양성의 증가는 물고기가 해산에 모여드는 것으로 알려져 있기 때문에 벤트히크 종에만 국한되지 않는다.^[38]불행히도, 이러한 지식은 수산업에 의한 해산의 상업적 착취를 증가시켰고, 많은 해산물 개체수는 이미 고갈되었다.HERMIONE 연구의 일부는 어업 착취의 여러 단계에 있는 해산의 데이터를 비교해서 어업활동의 영향, 대상 종과 비목표 종, 그리고 그들의 서식지에 대한 더 많은 것을 이해하는 것을 포함하여 해산에 대한 인간 활동의 위협과 영향을 평가할 것이다.

해산에 대한 우리의 지식 증가에도 불구하고, 해산의 생태계와 생물 다양성, 그리고 주변 지역과의 관계에 대해서는 아직 거의 알려져 있지 않다.이 정보는 해산과 인접한 지역 사이의 연결성에 대한 우리의 이해를 향상시키기 위해 필수적이며, HERMIONE 연구는 해산이 (새로운 종의 진화) 사양의 중심 역할을 하는지, 혹은 그들이 "스테이핑 스톤"의 역할을 하는지를 발견하는 것을 목표로 할 것이며, 동물들로 하여금 오셀을 식민지로 만들고 흩어지게 할 수 있게 할 것이다.ns.

화학합성생태계

고온 환기구, 저온 침투, 진흙 화산 및 황산 브라인 수영장과 같은 화학합성 환경은 모든 심해 생태계에서 가장 높은 바이오매스와 생산성을 보여준다.이러한 시스템에서 빠져나오는 액체, 가스, 진흙에서 발견되는 화학물질은 화학합성세균과 고대의 에너지원을 제공하는데, 이는 이 시스템의 주요 생산품이다.화학합성 미생물과의 협회에서 얻는 엄청나게 다양한 동물들의 이익으로, 햇빛과 독립적으로 존재할 수 있는 큰 공동체를 지원한다.메탄(냉기)의 침투와 같은 이러한 환경 중 일부는 광합성 생산에만 의존하는 공동체보다 최대 5만 배 더 많은 바이오매스를 지원할 수 있다.^[39]극도의 구배와 물리적, 화학적 요인의 다양성 때문에 열수 분출구 또한 믿을 수 없을 정도로 매혹적인 생태계로 남아 있다.HERMIONE 연구자들은 유럽 해역에서 화학합성 환경의 공간적 및 일시적 변동을 관찰하고 비교함으로써 지구권과 생물권 과정 간의 긴밀한 결합과 이들의 엄청난 이질성과 상호연결성을 설명하는 것을 목표로 한다.

화학합성 환경에서 미생물에 의한 메탄 사이클링과 탄산염 형성은 온실가스의 통제에 영향을 미친다.^[40][41]메탄은 가스 하이드레이트로 해저에 갇혀 저장될 수 있으며, 다른 조건에서는 미생물 섭취에 의해 조절되거나 주변 바닷물, 그리고 궁극적으로 대기로 빠져나갈 수 있다.메탄 누출의 생물학적 통제와 지구 온난화에 대한 피드백 메커니즘에 대한 우리의 이해는 제한적이다.냉감 침투 공동체의 분포와 구조는 해저 온난화와 같은 심해에서의 메탄 유속 변화를 나타내는 지표 역할을 할 수 있다.^[42]HERMIONE 과학자들은 다방 에초산더 데이터와 침투 현장의 상황 연구와 함께 3D 지진 데이터를 사용하고, 그러한 생태계의 동물 생명 이력을 조사함으로써 이들의 상호연결성과 복원력, 그리고 기후변화에 대한 시사점에 대해 더 많이 이해하고자 한다.

화학합성 환경에 존재하는 동물들의 매우 다양한 종류는 과학자들에게 진정한 도전이다.환기구와 침출수의 미생물 중 극히 일부만이 확인되었으며, 여전히 엄청난 양이 발견될 것이다.그들의 식별, 동물과의 연관성, 그리고 그들의 다양성, 기능, 서식지 사이의 관계는 생물학적 공동체가 중요한 필터로 작용하여 배기가스와 배기가스 배출의 최대 100%를 제어하기 때문에 연구의 중요한 영역이다.^[42]HERMIONE 과학자들은 DNA 바코딩과 게놈 분석을 전통적인 식별과 실험 방법 외에도 다양한 분출구, 세류, 브라인 웅덩이, 진흙 화산 등에서 작동하는 공동체 구조와 생태계 사이의 관계를 연구할 것이다.

사회경제학, 거버넌스 및 과학정책 인터페이스

지난 20년 동안 해양 탐사가 증가하면서 인간이 세계 해양에 큰 영향을 끼쳤다는 사실이 밝혀졌고, 이는 단지 우리 해안에 가까이 있는 것이 아니라 깊은 바다로 내려가는 것이기도 하다.파괴적인 어업 관행과 광물 자원의 착취로부터 오염과 쓰레기에 이르기까지, 인간의 영향의 증거는 사실상 모든 심해 생태계에서 발견될 수 있다.^[43][44]이에 국제사회는 미래세대를 위한 해양환경과 자원 보호를 목표로 야심찬 목표를 잇달아 세웠다.2002년 세계지속가능발전정상회의(Johannesburg)에서 세계 지도자들이 결정한 이 중 3가지 시책은 2010년까지 생물다양성 손실을 크게 줄이고, 2010년까지 해양자원 평가 및 관리에 대한 생태계 접근법을 도입하고, 2012년까지 해양보호구역 네트워크를 지정하는 것이다.이것들을 이행하기 위한 중요한 요건은 연구의 정책적 관련성을 보장하고 과학 정보를 과학 정책으로 신속하게 변환할 수 있도록 하기 위한 효과적인 과학 정책 인터페이스뿐만 아니라 고품질의 과학 데이터와 지식의 가용성이다.

HERMIONE은 위협받는 심해 생태계에 대한 지식 격차와 인공 영향(예: 쓰레기, 화학 오염)에 대한 현재 상태를 채워 이를 제공하는 것을 목표로 한다.사회경제학자들과 자연과학자들은 HERMIONE에서 함께 일하며, 인공적인 영향의 사회경제학을 연구하고, 심해에 영향을 미치는 인간의 활동을 지도화하고, 심해 생태계 재화와 서비스의 가치를 평가할 수 있는 가능성을 평가하고, 거버넌스 옵션을 연구하며, 실시간 과학 정책 인터페이스를 설계하고 구현한다.

HERMIONE 자연 및 사회과학 결과는 국가, 지역(EU), 글로벌 정책 입안자 및 기타 이해관계자들에게 심해 생태계의 지속가능한 이용과 보존을 위한 정책 수립에 필요한 정보를 제공할 것이다.

참조