알프스의 이상한 붉은 눈의 비밀

프랑스 알프스에서 점점 더 많은 색깔의 눈이 자라는 것은 기후 변화가 산에 미치는 영향의 신호일 수 있습니다.

평화로운 산허리에서 마주치는 것은 충격적이고 화려한 광경입니다. 늦은 봄과 초여름 동안 프랑스 알프스에서 충분히 높은 곳으로 하이킹을 하면 회색 석회암과 초목 더미 사이에서 다소 이상한 눈밭을 만날 가능성이 높습니다. 이 눈은 흰색이 아닙니다. 피가 빨갛습니다.

이 특이한 현상은 때때로 피눈으로 알려져 있는데, 이것은 알프스의 눈에서 자라는 미세한 해조류에 의해 생성된 방어 메커니즘의 결과입니다. 일반적으로 이 미세조류들은 대부분의 식물들이 햇빛으로부터 에너지를 흡수하는 것을 돕기 위해 생산하는 색소인 엽록소를 포함하고 있기 때문에 녹색을 가지고 있습니다. 하지만, 눈 녹조가 증식하고 강한 태양 복사에 노출되면, 그들은 엽록소를 보호하기 위해 햇빛 차단제 역할을 하는 카로티노이드로 알려진 붉은 색의 색소 분자를 생성합니다.

적설조류는 오랫동안 알려져 있지만(1818년 북극 탐험 중에 발견된 것으로 1819년 출판된 책에 언급되어 있습니다), 여전히 과학자들이 풀려고 하는 미스터리에 젖어 있습니다.

불과 2년 전, 체코 프라하에 있는 찰스 대학의 식물학자들은 세계의 다른 지역에 붉은 눈과 오렌지 눈을 일으키는 원인이 되는 완전히 새로운 속의 미세조류를 발견했는데, 그들은 그것들이 만들어내는 피처럼 붉은 색을 참고하여 "상기나"라고 이름 지었습니다. 연구원들은 유럽, 북미, 남미와 두 극지방의 붉은 눈 샘플을 유발하는 상기나 해조류의 형태를 발견했습니다. 특이한 주황색 눈을 유발하는 상기나의 한 종도 스발바르에서 발견되었습니다.

하지만 그것은 붉은 눈을 일으키는 유일한 종류의 미세조류는 아닙니다. Chlamydomonas nivalis와 Chloromonas polyptera라고 불리는 남극 펭귄 서식지 근처에서 자라는 것으로 발견된 조류와 같은 몇몇 다른 종류들도 붉고 분홍색으로 얼룩진 눈을 만들기 위해 색소를 생산합니다.

하지만 적설조류에 대해 더 많이 이해하는 것은 알프스와 극지방 근처에 이상한 색의 패치가 존재한다는 것을 단순히 설명하는 것보다 훨씬 더 큰 의미를 가집니다. 그것의 출현과 소멸은 기후 변화와 조류가 발견되는 섬세한 생태계에 어떻게 영향을 미치고 있는지를 보여주는 중요한 지표입니다.

포츠담에 있는 독일 지구 과학 연구 센터의 계면 지구 화학 교수인 리안 G 베닝에 따르면, 붉은 눈이 지구 온난화로 인해 점점 더 흔해지고 있다고 합니다. "대기 중 이산화탄소 수치의 상승은 온도를 증가시키고, 이것은 더 많은 눈을 녹이게 합니다,"라고 그녀는 말합니다. "눈 위에 액체 상태의 물이 있는 순간, 녹조가 자라기 시작합니다."

이렇게 증가하는 적설조류 또한 기후 변화에 기여할 수 있습니다. 붉은 색소는 눈 표면을 어둡게 만들어 우주로 반사되는 빛과 열의 양을 줄여줍니다. 이것은 알베도 효과라고 알려진 것입니다. 태양의 열을 더 많이 가둠으로써, 눈은 녹아서 녹조가 더 많이 증식할 수 있게 해줍니다. "조류가 선호하는 서식지를 녹이는 폭주 효과가 있습니다."라고 Benning은 말합니다. "마치 그들이 자신들의 집을 파괴하는 것 같습니다."

더 넓은 범위에서, 착색된 눈에 의해 흡수된 여분의 열은 더 넓은 환경의 온도를 변화시켜 스노우팩과 빙하의 녹는 속도를 높일 수 있습니다. 한 연구는 한 번의 녹은 계절 동안 붉은 색소의 녹조가 눈 알베도를 13%까지 줄일 수 있다고 추정했는데, 이는 그것이 기후 변화의 영향이 산 환경에서 어떻게 증폭될 수 있는지에 중요한 역할을 한다는 것을 암시합니다.

연구들은 붉은 녹조가 남극대륙에서 히말라야 산맥 그리고 북극에 이르기까지 전 세계의 빙하에서 발생한다는 것을 보여주었습니다. 그래서 베닝과 프랑스 그르노블에 있는 세포 및 식물 생리학 연구소장 에릭 마레찰과 같은 과학자들이 답하기를 간절히 원하는 한 가지 질문은 붉은 눈 녹조가 더 널리 퍼지고 더 자주 발생하고 있는지 여부입니다.

이것을 하는 한 가지 방법은 붉은 눈의 알베도 감소 효과를 연구하기 위해 위성 사진을 사용하는 것입니다. 남극 해안에서 떨어진 킹 조지 섬의 필데스 반도에 있는 눈밭의 위성 사진을 이용한 연구는 2017년 1월에 눈의 26%가 녹조로 인해 어두워졌다는 것을 밝혔습니다.

비록 홍조류가 전세계적으로 더 흔해지고 있는지를 보여주는 널리 퍼진 자료는 거의 없지만, Benning과 Maréchal 둘 다 우리의 행성이 따뜻해지면서 홍조류가 더 자주 발생할 것이라고 믿고 있고, 과학자들이 그 영향이 무엇인지 추정하기 위해 노력할 때 이것이 고려되어야 할 것입니다.

하지만 기후 변화에 대한 그들의 역할을 제쳐두고, 과학자들은 붉은 눈을 둘러싼 다른 미스터리들을 밝혀내고 있습니다.

다음과 같은 기능도 제공합니다:

정체성을 상실한 눈 오는 나라들
조류가 세계 기아와 싸울 수 있는 방법
버섯의 뜻밖의 마법
Maréchal과 그의 동료들은 최근에 적설조류가 프랑스 알프스의 해발 2,000m 이상에서만 자라고 특히 약 2,400m에서 번성하는 것으로 보인다는 것을 발견했습니다. Maréchal에 따르면, 산기나 해조류는 높은 곳에서 발견되는데, 그 이유는 이 높이에 존재하는 스노우팩의 양, 품질, 그리고 수명 때문입니다.

놀랍게도, 과학자들은 지금까지 실험실의 실제 눈 위에서 이 조류들을 재배하는 데 실패했습니다.

Maréchal은 "이러한 이유로 연구원들은 더 정제된 연구를 위해 가능한 한 많은 샘플을 수집해야 합니다,"라고 말합니다.

올해 6월 프랑스 남동부 오트알페에 있는 라우타레 고개를 최근 이틀간 탐험하는 동안 Maréchal과 그의 동료들은 산악 조류 연구를 전담하는 5개 프랑스 기관의 ALPA 컨소시엄에서 2021년의 첫 샘플을 수집했습니다. 하지만, 예년과 달리, 이 눈은 전형적인 붉은 색을 띠지 않았습니다. 대신, 황토색이 지배했습니다.

그들은 눈 위의 모래가 조류에 의해 전달되는 색을 방해했기 때문이라고 생각합니다. 특이한 현상은 아니지만, 올해는 강한 바람이 많은 사하라 사막을 알프스의 높은 곳으로 운반했기 때문에 예외적이었습니다.

Maréchal은 "이것은 우리에게 모래와 눈 녹조의 성장 사이의 관계를 평가할 수 있는 좋은 기회를 제공했습니다,"라고 말합니다. "이 입자들을 분석함으로써, 우리는 모래가 영양소, 금속 또는 조류 성장을 긍정적으로 또는 부정적으로 방해할 수 있는 특정 요소를 제공하는지 여부를 결정하려고 노력할 것입니다."

연구팀은 눈 속의 철분 수치와 산성도가 홍조류 성장에 어떻게 영향을 미치는지를 알아보기 위해 이해의 폭을 넓히기를 희망합니다. 그들은 또한 눈 녹조와 함께 살고 있는 다른 미생물과 동물들이 역할을 할 수 있는지를 연구하고 있습니다.

Maréchal에 따르면, 6월에 수집된 새로운 샘플에 대한 첫 번째 실험은 동물성 플랑크톤이라고 불리는 단세포 동물이 조류 세포와 함께 있다는 것을 밝혀냈습니다. 비록 그것들이 먹이 사슬의 핵심 요소를 형성하는 바다와 호수와 더 일반적으로 연관되어 있지만, 동물성 플랑크톤은 빙하와 눈 팩의 녹은 물에서도 살아남을 수 있습니다.

그들의 연구는 비록 눈이 불활성으로 보일지라도 사실은 생명체로 가득 차 있다는 그림을 만드는데 도움을 주고 있습니다.

베닝은 "눈이 내리면 광물과 질소, 인과 같은 원소들이 갇히는 경우가 많은데, 이는 인위적인 현상이기도 하고 자연적으로 발생하기도 합니다."라고 말합니다. 그리고 나서 눈 녹조는 눈 속의 박테리아가 녹조와 영양적인 관계를 형성하는 동안 이것들을 먹을 수 있습니다.

"이 생태계에서, 눈 녹조는 주요 생산자입니다,"라고 Benning은 말합니다. "그들이 꽃을 피울 때, 그들은 광합성을 하고, 당과 다른 성분들과 같은 노폐물을 생산하면서 영양분을 소비하는데, 이것들은 박테리아와 다른 미생물들의 가능한 음식 역할을 합니다."

Maréchal에 따르면, 이산화탄소와 빛만 필요로 하는 조류는 박테리아, 곰팡이 그리고 동물성 플랑크톤과 같은 단세포 동물 세포를 포함하는 더 복잡하고 성숙한 생태계의 기초를 형성하는 것으로 보입니다.

하지만 이 색깔의 눈 조각들은 생명과 함께 번성하지만, 그것들은 또한 일년 중 몇 주 동안만 나타나는 짧은 수명입니다. 날씨가 다시 추워지면, 색깔은 사라지고 눈은 평소의 흰색으로 돌아갑니다.

그것은 흥미로운 질문을 제기합니다 – 실제로 겨울 동안 홍조류에게 무슨 일이 일어날까요?

"한 가지 이론은 그들이 잠자고 얼면서 거의 투명해진다는 것입니다."라고 Benning은 말합니다. "그것이 더 이상 필요하지 않을 때, 그들은 에너지를 소비하는 과정이기 때문에 색소를 잃어버립니다."

붉은 색소가 늦봄과 초여름의 햇빛과 열기와 함께 매년 돌아오는 동안, 베닝과 그녀의 동료 과학자들은 우리에게 무엇을 가르칠 수 있는지 눈 속의 얼룩을 자세히 관찰할 것입니다.