육상동물은 해양동물보다 빠른 속도로 번성했다

[유레카얼러트] 애리조나 대학의 진화생물학자 존 윈스가 수행한 척추동물 그룹들에 대한 새로운 분석에 따르면 기후나 대사율보다 서식지가 더 중요한 변수라고 한다.

(2015년 8월 7일 유레카얼러트 기사 번역)

정보출처: 애리조나 대학

 

12 개의 주요 척추동물 그룹들에서 서식지와 다양성 순증가율의 관계를 보여주는 그래프. CREDIT: JOHN WIENS

12 개의 주요 척추동물 그룹들에서 서식지와 다양성 순증가율의 관계를 보여주는 그래프. CREDIT: JOHN WIENS

지구상에서 알려진 거의 150만 종의 동물들 중에, 척추를 가진 동물은 놀랄만큼 다양한 모양과 크기를 보여준다. 척추동물에는 어류, 양서류, 파충류, 조류와 포유류가 포함되며 이들 그룹 간의 종 수는 많은 차이를 보인다. 예를 들면 폐어는 여섯 종만이 존재하며 크로커다일은 25 종에 불과하다. 하지만 조류는 약 10,000 종, 도마뱀과 뱀은 9,700 종에 이른다.

이들 주요 척추동물 그룹들 사이에 종의 수가 왜, 그리고 어떻게 차이나는지에 대해서는 놀랄 정도로 알려진 것이 없다.

이들 주요 그룹 간의 종 수 차이는 서식지의 차이에 기인한 것으로 보인다고 한다. 애리조나 대학의 진화생물학자 존 윈스가 수행한 척추동물 그룹들에 대한 새로운 분석에 따르면 육상 척추동물 그룹들의 다양성 증가율은 수서 척추동물 그룹의 다양성 증가율보다 훨씬 높다고 한다. 종의 다양성을 설명하는 데 있어서 다른 가설들, 예를 들면 기후나 대사율 같은 것보다 서식지가 더 중요한 변수이며 서식지의 중요성은 다른 종류의 유기체들에도 마찬가지로 적용된다는 것이다. 이 결과는 학술지 ‘바이올로지 레터 (Biology Letters)’ 에 온라인으로 출판되었다.

“여러 다른 그룹들의 종 수가 왜 다른지를 이해하고 싶었습니다.” 생태 및 진화생물학과 교수인 윈스의 말이다. “종 수가 차이나는 것에 대한 단순한 설명을 찾아낸 것이지요. 육상에 사는 그룹들이 물 속에 사는 그룹들보다 훨씬 빨리 번성했습니다.”

이전의 연구들에서도 육상 서식지와 높은 다양성 증가율을 연결시킨 적은 있었지만 이 아이디어를 수치적으로 분석한 연구자는 없었다. 이 질문에 대한 답을 찾기 위해 윈스는 12 개의 주요 척추동물 그룹들의 다양성 순증률을 계산했다. 다양성 순증률은 한 그룹 내의 종의 수를 해당 그룹의 나이로 나눈 것과 비슷하다. 이러한 접근법을 사용하여 윈스는 각 분지군 내에서 종들이 얼마나 빨리 번성하게 되는지를 비교할 수 있었다.

“다양성 순증률이 높은 분지군의 예로는 생명의 역사를 기준으로 볼 때 상대적으로 젊은 그룹인 조류가 있습니다. 조류는 상대적으로 오래되지 않았고 종 수가 많기 때문에 순증률이 상대적으로 높습니다.” 윈스의 설명이다. “이와 대조적으로 상어와 가오리는 종의 수가 적고 훨씬 오래된 그룹이기 때문에 순증률이 더 낮습니다.”

어류의 96퍼센트, 그리고 척추동물의 거의 절반을 차지하는 조기어류는 수서 척추동물 그룹에 비해 육상 척추동물 그룹이 높은 종다양성을 보이는 것에 대한 확실한 예외라고 보일 수도 있겠다. 하지만 조기어류는 대부분의 다른 척추동물 그룹들보다 오래되었기 때문에 이들의 높은 종 수는 어느 정도 예상되는 것이다. 따라서 조기어류는 중간 정도의 다양성 순증률을 보여 앞서 말한 법칙에서 예외라고 보기는 힘들다.

“이 지점에서 종 다양성과 다양성 증가율을 구분하는 것이 중요해집니다. 한 그룹의 나이가 최소한 부분적으로나마 종 다양성이 왜 높은지를 설명해 주기 때문입니다.” 윈스의 말이다. “어류의 경우는 상당히 예외적입니다만, 어류의 다양성 증가율은 육상 척추동물 그룹들과 비교해 보면 대단할 것이 없습니다.”

육상 척추동물 그룹들이 왜 수서 척추동물 그룹들보다 더 빠른 속도로 번성했는지는 여전히 수수께끼지만 윈스는 이것이 바다와 민물 환경의 높은 멸종률과 관련이 있을 수 있다고 생각하고 있다.

예를 들면 해양 산성화는 해양 유기체 종들을 완전히 파괴할 수 있다. 그와 유사하게 변화하는 환경에 맞닥뜨린 육상 동물들은 다른 곳으로 이주하는 선택권을 가지고 있지만 바다에 사는 동물들은 이런 종류의 전세계적인 해양 환경 변화에서 도망칠 수 있는 방법이 없기 때문에 이 경우 광범위한 멸종으로 이어질 수 있다. 호수, 연못이나 강 등 민물에 서식하는 종들은 지리적으로 고립되어 있는 경우가 많아 종들이 번성하는데 제약을 받는다. 거기에 더해 이들 서식지는 어느 순간 사라질 수도 있어서 민물에 사는 종들 및 그룹들의 장기적인 생존에 문제를 일으킬 수 있다.

윈스는 현재 무척추동물을 포함하는 모든 동물 분지군들을 대상으로 하여 비슷한 패턴이 보이는지를 알아보고 있다. 만일 이런 경향이 여전하다면 동물계 전체의 생물다양성 패턴을 설명하는 데 도움이 될 것이다.

“최대한 적은 수의 생태적 변수들을 사용해 생명의 다양성을 이해하려고 노력하는 것이 우리가 하려는 일입니다.” 윈스의 말이다. “제한된 수의 조직 원리를 가지고 자연 세계를 기술할 수 있게 되기를 원하는 것이지요.”

* 역주: 논문을 읽어보지 않아서 정확한 것은 모르겠지만, 단순히 어떤 그룹의 나이와 종 수만을 가지고 위와 같은 추정을 하는 것은 위험해 보입니다. 조기어류의 경우 신생대에 들어서면서 폭발적으로 증가했다는 연구결과도 있었지요. 7월초에 소개해드린 바 있습니다.

참고문헌

Wiens, J. J. (2015). Explaining large-scale patterns of vertebrate diversity.Biology letters, 11(7), 20150506. DOI: 10.1098/rsbl.2015.0506

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카테고리:번역, 고생물학, 공룡, 기타척추동물, 생물학, 포유류, 어류, 유레카얼러트

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