플랑크톤이 기후를 조절하는 방법 : 창조 설계-생명 [한국창조과학회 자료실]

미디어위원회

창조설계-생명체

2025-12-16

플랑크톤이 기후를 조절하는 방법

(How Plankton Regulate Climate)

by Sarah Buckland-Reynolds, PhD

최근 연구에 따르면, 지구의 기후 조절에 있어서 석회화 플랑크톤(calcifying plankton)의 역할이 기존의 기후모델에서 알려졌던 것보다 더 중요할 수 있음이 밝혀졌다.

작은 기후 조절기가 큰 차이를 만든다.

이 작은 생물체는 인간의 머리카락 두께보다 작고, 일부는 인간의 눈에 보이지도 않지만, 지구를 거주 가능하도록 하는 가장 강력한 생물체 중 하나이다. 그들은 플랑크톤(planktonic organisms)들이다. 너비가 0.2에서 200㎛에 불과한 미세한 크기에도 불구하고, 이 보이지 않는 발전소들은 대기 중 CO₂를 조절하고, 지구 산소의 절반 이상을 배출하며, 해양 먹이사슬의 기반을 형성하는 등, 지구상의 생물들이 살아가는 데에 없어서는 안 되는 것들이다.

최근의 논문들은 석회화 플랑크톤의 놀라운 복잡성과, 그 기능 및 지구 기후에서의 중요성을 계속해서 밝혀내고 있다. 2025년 10월 Science 지에 발표된 한 논문에서, 지베리(Ziveri et al,) 등은 플랑크톤이 수행하는 막대한 역할에 대한 관심을 다시 한번 불러일으키면서, 기후 모델링 커뮤니티에 식물성 플랑크톤의 역할과 영향을 지구 기후 모델에 포함시켜, 보다 통합된 접근 방식을 채택할 것을 요구하고 있었다.

그러나 이 미세한 생명체가 지구 행성에서 그러한 영향력을 행사한다는 것은 무엇을 의미할까? 이 생명체는 그것의 기원과 설계 논쟁에 어떤 영향을 미치고 있을까?

이 글에서 우리는 식물성 플랑크톤의 놀라운 설계와 기능, 기후 과학에서 간과된 역할의 의미, 그리고 그것의 기원, 회복력, 그 생물에 내재되어 있는 지혜로부터 생겨나는 심오한 질문을 살펴보고자 한다.

석회화 플랑크톤의 과소 평가된 전 행성적 영향

석회화 플랑크톤 생물(calcifying planktonic organisms)들은 석회비늘편모류(coccolithophores, 인편모조류), 유공충(foraminifers), 껍질 있는 익족류(shelled pteropods) 등을 포함하는 광범위한 분류학적 그룹이다. 이 생물들은 지구 바다에서 번성하며, 대양의 탄소순환(carbon cycle)의 주요 동인일 뿐만 아니라, 대기 중 이산화탄소를 조절하는 데 중추적인 역할을 하고 있다.

.석회비늘편모류는 기후 조절에 필수적일 뿐만 아니라, 건축학적으로도 아름답다. (PLoS via Wikimedia Commons) (아름다운 석회비늘편모류들의 모습은 여기를 클릭)

탄소 순환은 지구의 온도뿐만 아니라, 먹이 공급에도 영향을 미친다. 특히 석회비늘편모류(coccolithophores)는 해저로 가라앉는 탄산칼슘(CaCO₃) 껍질을 생성하여, 수천 년 동안 탄소를 격리한다. 이러한 탄소 고정(carbon fixation) 및 장기적 매립(long-term burial)의 이중 역할은 지구 기후 조절의 중심이 된다.

그러나 지베리(Ziveri et al,) 등의 2025년 Science 지의 논문에서 강조된 바와 같이, ‘결합 모델 상호비교 프로젝트(Coupled Model Intercomparison Project, CMIP6)’와 같은 전 지구 기후모델은 이러한 석회화 플랑크톤 그룹이 해양 화학 및 탄소 순환에 미치는 영향에도 불구하고, 모델에서 그 영향을 명시적으로 포함하지 않고 있었다. 이러한 누락은 지구 시스템 모델링의 더 넓은 간격(gap)을 반영한다. 즉 미세 생물체의 생물학적 피드백과 형질 다양성의 불충분한 대표성을 나타낸다.

이러한 모델에서 해결해야 할 간격을 정량화하기 위해서, 지베리 등은 석회화 플랑크톤 생물체의 세 주요 그룹인 석회비늘편모류, 유공충, 껍질 있는 익족류를 검토하고, 해양 지구화학을 포함하여 지구 시스템에 대한 그들의 조절 영향을 추정했다. 그들의 연구 결과는 이러한 생물체의 역할이 무시하기에는 너무도 중요하며, 기후 모델에서 부정확성으로 이어질 수 있음을 보여주었다. 왜냐하면 기후 시스템에서 이러한 생물체의 차별적 역할을 모호하기 때문이었다. 그들은 다음과 같이 썼다 :

"이것을 종합해보면 기후 모델에서 CaCO3의 단일 설명이 시스템 동역학이나 기후 변화 하에서 생지화학적 순환에 미치는 영향을 정확하게 반영하지 못할 가능성이 있음을 보여준다. 우리는 과거와 미래의 CaCO3 주기를 이해하기 위해서, 다양한 석회화 플랑크톤 그룹이 갖고 있는 특성을 더 잘 기술해야 한다고 주장한다.“

.유공충(foraminifers)의 미세한 아름다움과 다양성. (Wikimedia Commons) (유공충들의 더 많은 모습들은 여기를 클릭)

저자들의 연구 결과는 기후 시스템이 현재 모델이 설명하는 것보다 더 복잡하다는 것을 보여주기 때문에 중요하다. 기후 예측을 개선하려면, 모델은 CaCO₃ 순환의 일반적인 설명을 넘어, 그룹별 특성과 생물학적 상호작용과 관련된 미묘한 차이를 통합해야 한다. 또한 정확성을 위해서 저자들은 환경 조건의 차이에 의해 조절될 수 있는 기능의 지역적 변동을 설명하고, 용해와 용출을 주도하는 생태학적 과정을 인식해야 한다. 그렇게 하면 탄소 격리, 대양 알칼리도, 기후 피드백에 대한 이해가 향상될 것이다.

진화론적 사고의 간격을 드러내다

지나치게 단순화된 기후 모델만이 연구자들이 확인한 유일한 간격은 아니었다. 그들의 발견을 설명하면서, 저자들은 퇴적물 코어에서 회수된 석회화 생물체의 화석 기록을 해석하는 데 있어서 "해결되지 않은 중요한 질문"을 던지고 있었다. 그들의 발견을 진화론적 틀에 적합시키고 있었지만, 저자들은 의도치 않게 화석 기록의 해석이 다양한 퇴적물 깊이에서 서로 다른 용해 속도에 의해 어떻게 영향을 받을 수 있는지를 밝히고 있었다. 저자들은 다음과 같이 설명했다 :

"퇴적물 코어는 6,500만 년 전으로 거슬러 올라가는 화석 기록을 제공하여, 해수 탄산염 화학(산성화) 및 온난화의 변화와 관련될 가능성이 있는, 생물체의 크기와 다양성에 큰 변화를 보여준다. 얕고 선택적인 용해가 이 기록을 어느 정도 편향시켰는지는 해결되지 않은 중요한 질문으로 남아 있다. CaCO3 생산과 해양 상층부의 용출 사이의 불일치를 해결하려면, 얕은 곳의 용해를 유도하는 생물학적 과정뿐만 아니라, 이러한 그룹의 개별적 기여와 종합적 기여를 정량화하고 이해하는데 다시 초점을 맞춰야 할 것이다."

저자들은 용해에 대한 타당한 주장을 제기하고 있었다. 만약 용해가 특정 생물 종이나 특정 껍질 크기를 우선적으로 제거한다면, 퇴적물 속의 화석 기록은 과거 생물 다양성에 대한 중립적인 스냅샷이 아니라, 필터링되고 편향된 기록이 될 것이다. 이것은 퇴적지층의 다른 층서학적 위치에서 화석의 풍부함만을 기반으로 하는, 점진적인 형태학적 변화 또는 멸종 패턴에 대한 진화론적 주장에 도전하는 것이다. 대신, 그것은 화석생성 과정(taphonomic processes, 생물이 분해되고 화석화되는 과정)이 우리가 보고 있는 것을 형성하는 데 지배적인 역할을 했다는 것을 시사한다. 이는 해석의 정확성은 가정의 정확성에 달려 있기 때문에, 역사적 화석 기록을 재구성하는 데 있어서, 고기후학과 같은 역사과학에 내재되어 있는 가정(assumptions)들이 매우 중요하다는 점을 강조해준다.

.익족류(pteropod, “wing-foot”)는 암모나이트와 유사한 피보나치 나선(Fibonacci spiral)을 보여준다. (Wikimedia Commons)

이에 더하여, 화석 형성에 관한 진화론적 관점인 점진적 매장(gradual burials)은 일반적으로 화석 형성에 도움이 되지 않기 때문에 의문이 제기되고 있다. 대신 격변적인 과정과 빠른 매몰이 화석화에 가장 유리한 조건이다.

저자들이 6,500만 년이라는 진화론적 장구한 연대를 인용하면서도, 이 생물체에 대한 기록 전반에 걸쳐 형태(크기와 모양)의 차이만 인용했다는 점도 흥미롭다. 기후 조건과 기타 환경 요인의 엄청난 변화가 이 기간 내에 발생했을 것으로 추정되는 상황에서, 이 생물들은 어떻게 그 오랜 시간 동안 안정적으로 유지될 수 있었을까?

오랜 세월에 걸친 수많은 환경적 스트레스들을 거치면서, 이들 생물체의 변화가 정지된 것은 진화론적 이야기에 해결되지 않은 질문을 야기시킬 뿐만 아니라, 지구의 균형에 중추적인 기능이 어떻게 출현하게 되었는지도 커다란 질문을 야기시킨다. 석회화 플랑크톤 생물체에 내재된 기능적 복잡성은 pH 조절, 탄소 용출 효율성, 세포내 석회화 등을 포함하며, 이에 국한되지 않는 생화학적으로 상호 의존적인 특성을 필요로 한다. 추정되는 6,500만 년 퇴적물 기록 내에서 이러한 특성은 특히 동시적으로 기능해야 하며, 생태학적 통합(ecological integration)을 고려할 때, 점진적인 돌연변이와 자연선택으로는 설명할 수 없다.

작은 것의 중요성 : 축하할 일

미시적 규모의 단세포 생물에서부터 거시적 규모의 우주까지, 새로운 발견들은 우리 세계에 내재되어 있는 심오한 숨겨진 경이로움들을 계속해서 드러내고 있다. 석회화 플랑크톤 생물체는 미세 세계에 나타나 있는 공학적 독창성의 또 다른 예이며, 이것은 전 세계적으로 거주 가능성에 영향을 미치는 것이다. 이러한 숨겨진 경이로움이 더 많이 발견됨에 따라, 하나님의 창조물에 대한 경외심과 책임 있는 청지기 직분에 대한 요구가 점점 더 커지고 있다. 이제 여러 유럽 연구 센터들이 10월 10일을 국제 석회비늘편모류의 날(International Coccolithophore Day)로 선포하기 위한 준비를 시작하면서, 세속적 과학자들조차도 종종 간과되고 있던 이 생물체를 옹호하고 있다.

그러나 발견에는 책임이 따른다. 이 놀라운 생물의 복잡성이 밝혀지면서, 과학자들은 모델의 한계와 우리가 시뮬레이션하려는 엔지니어링 설계의 깊이를 인정하고, 겸손한 자세를 취해야할 것이다. 플랑크톤 연구는 단순한 기술적 추구가 아니다. 그것은 가장 작은 것에도 그분의 능력을 계시하시는, 창조주를 찬양하라는 부르심이다.