북반구는 지금 하지일, 남극대륙은 어떤 모습일까?

[동포투데이 철민 기자] 신화통신에 따르면 지난 21일로 보면 지구의 북반구는 ‘하지의 날’로 막 여름철에 들어섰고 남극으로 말하면 가장 큰 명절인 ‘한겨울 축제의 날’이다. 지구의 북반구와는 달리 남극은 밤이 갈수록 짧아지고 낮이 점차 길어진다. 그리고 ‘중동절(仲冬节)’- 이는 각국 남극탐사대원들이 속성을 약속하는 공동명절로 됐다. 

지구의 최남단에 위치하고 있는 남극대륙은 독특한 지리적 위치 때문에 춥고 건조하며, 풍속이 크고 폭풍이 잦으며 빙설 저장량이 많아 평균 해발고도가 가장 높은 대륙이다. 오랜 세월 동안 육지, 담수, 얼음과 눈, 바다 등 남극에 살고 있는 생물들은 이 대륙의 진정한 주인들이다. 　

광활하고 황량한 극한의 땅에서 극지 생물은 긴 진화와 적응 과정에서 어떤 신기한 생존술을 연마하였을까? 

중국 상하이교통대학 해양학원 학장인 저우멍(周朦) 교수에 따르면 남극권 안, 즉 남위 66도 33분 이남의 광대한 지역에는 한해 평균 3개월 정도의 극야(极夜)가 있고 남위 90도에서는 반년의 극야와 반년의 극주(极昼)가 있다. 생명의 긴 진화 과정에서 독특한 환경은 독특한 생물을 잉태하고 생물의 다양한 적응성을 만들어 낼 수 있다. 남극 생물의 환경 적응은 주로 어둠에 대한 적응, 저온에 대한 적응, 그리고 고염에 대한 적응, 건조에 대한 적응과 자외선 차단에 대한 적응 등 다양한 측면에서 나타난다.

예하면 남극의 가장 유명한 ‘홍보대사’ 펭귄이 빙설 대륙에서 대대로 살아남을 수 있는 것은 저온에 적응한 특수한 형태 구조와 특이한 생리학적 기능이 한몫을 했다. 펭귄이 입는 깃털은 내외부의 두 층으로 나뉜다. 바깥쪽은 가늘고 긴 관 모양의 구조, 안쪽은 얇은 솜털로 바깥은 찬 공기의 침입을 막아주고, 안쪽은 열 손실을 막아주며, 솜털층은 저장되는 미약한 적외선 에너지를 흡수한다. 또 펭귄의 두꺼운 지방층은 체온을 유지하고 추위를 막아주는 주요 에너지원이기도 하다. 　

펭귄은 온혈동물로 체온은 보통 37℃로 일정하며 혹한에 적응하기 위해 몸의 온도가 발의 온도보다 높아지도록 ‘동체이온(同体异温)’ 기량을 갖도록 진화했다. 보통 온도가 낮은 얼음과 눈 위에 서 있기 때문에 발 온도가 낮아 열이 빠져나가는 속도를 줄일 수 있고 기후변화에 따라 펭귄 서식지가 눈보라 및 인근 해역에서 생물 개체군 분포 변화에 따른 도전에 직면하면서 대규모 이동이 불가피하다는 연구결과가 나왔다.

남극의 크릴새우는 남대양 생태계에서 초급생산의 주요 소비자인 동시에 어류, 오징어, 바다표범, 바다새와 고래류의 주요 먹이로 남극 생태계에서 중요한 역할을 하고 있다. 지금까지 과학자들은 남극 크릴새우가 어떻게 남대양의 춥고 어둡고 긴 겨울을 버텨냈는지 정확히 알지 못했다. 　

남대양의 겨울은 매우 길고, 부유식물은 햇빛이 부족하여 생육을 멈추기 때문에, 남극의 크릴새우는 상당한 기간 동안 생명 유지에 필요한 먹이를 얻기 어려웠다. 연구진의 현장 관측 결과 해초가 없을 때는 중소형 플랑크톤(浮游动物)을 잡아먹으며 생존을 유지했다. 실험실에서 실험을 한 결과 크릴새우는 먹이 없이 200일 정도 생존할 수 있었고, 먹을 것이 부족한 상태에서는 몸이 작아져 ‘마이너스 성장’이 일어나 체지방 소모로 생명을 유지하는 것으로 나타났다.

남극해빙조는 남극해빙이나 해빙 가장자리, 바닷물에서 자라는 미생물로 겨울철 크릴새우의 중요한 먹이 공급 원이다. 혹독한 극지방 환경도 남극 빙조의 특수한 생물학적 특징을 만들어냈다. 

해빙은 남극 빙조의 생장에 적합한 서식지를 제공한다. 해빙이 만들어지는 과정에서 바닷물 속 남극의 빙조는 해수에서 석출해 얼음에 결합한다. 많은 종류의 남극 빙조는 이러한 변화에 적응하면서 뚜렷한 해빙 생물 군락을 형성한다. 해빙의 형성과 빙체의 생장, 해빙이 녹는 계절적 주기 속에서 남극의 빙조는 빛의 방사선과 온도, 염도의 거대한 구배 변화를 겪어야 살아남을 수 있다. 해빙에 저장된 빙조는 겨울철 남극 크릴새우의 곡창지대이다. 　

“극심하고 혹독한 환경에서 살아남는 많은 미생물은 하나 이상의 극단적 물화 인자에 의존하는 극단적인 생명체로 지구 생명 형태의 ‘독특한 풍경’을 형성한다. 그 존재의 원리와 의미는 우리가 생명현상을 더 잘 인지하고 생명공학을 발전시킬 수 있도록 귀중한 지식의 원천을 제공한다” 저우멍 교수의 말이다.

상하이교통대학과 중국 극지센터에서는 남극 생명체의 ‘디코딩(解码)’ 및 남극 생태 연구를 강화하기 위해 극지생태보호연구소 설립을 위한 협약을 체결했다. 양측의 수준 높은 연구기지를 바탕으로 남극의 생명·자원·환경·기술 등에 초점을 맞춰 과학 연구를 진행하고 있다. 주로 극지 환경과 생명 연구를 전개하는데 힘쓰고 있으며, 빙하호, 심해와 심빙 속 미생물의 생명과 개체 유형, 대사와 진화 과정과 생태환경 연구, 지구 기후 변화에서의 생물 개체 이동, 적응 및 선택과 경쟁 메커니즘 연구, 환경과 생물 협동 진화 메커니즘 및 시공간 척도와의 대응 관계 등에 힘쓰고 있다.