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1.20: 고차 상호작용 - 생물학

1.20: 고차 상호작용 - 생물학


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소개

인간은 비교적 최근에야 지구 시스템을 효과적으로 모니터링할 수 있게 되었지만 이전의 지구 환경 이벤트가 기록되지 않은 것은 아닙니다. 이 지표는 지구의 역사를 통해 중요한 환경 변화가 발생했음을 보여줍니다. 그러나 인간 활동은 빠른 속도로 지구의 시스템을 변화시키고 있습니다. 대규모 오염, 천연 자원 소비 증가, 인간에 의한 동식물 종 및 서식지 파괴는 전 세계적으로 상당한 변화를 일으키고 있습니다.

인간이 초래한 지구 변화에는 성층권 오존의 고갈, 대기 중 이산화탄소 농도 증가 및 서식지 파괴가 포함됩니다. 이러한 변화의 결과에는 지구 온난화, 태양 자외선 복사 수준 증가, 해수면 증가 및 생물 다양성 손실이 포함됩니다. 이러한 현상의 결과는 인간을 포함한 지구상의 모든 생명체에 광범위하고 잠재적으로 파괴적입니다. 이에 대한 인식은 전지구적 변화와 그 영향에 대한 과학적 이해를 높이려는 국제적 노력을 촉발했습니다. 대부분의 과학자들은 다음과 같은 특정 사항에 동의합니다.

  • 온실 가스는 적외선을 흡수한 다음 방출합니다.
  • 이산화탄소, 메탄 및 염화불화탄소(CFC)의 대기 농도는 산업화 이전 수준보다 크게 증가했으며 증가는 직접적으로 인간 활동에 기인합니다.
  • 증가된 온실 가스 농도는 지구에 순 가열 효과를 일으킵니다.
  • 전 세계적으로 평균 지표 기온은 19세기보다 약 0.5°C 높습니다.
  • 모든 인간에 의한 배출이 완전히 중단되더라도 이산화탄소 농도가 정상 수준으로 돌아오기까지는 수세기가 지나야 합니다.
  • CFC 농도를 산업화 이전 수준으로 되돌리는 데는 인간에 의한 배출이 중단되더라도 100년 이상이 걸릴 것입니다.

위와 같은 사항에 대해서는 전반적으로 공감대가 형성되어 있지만, 이러한 변화가 지구 환경에 어느 정도 영향을 미치고 있으며, 향후 어떤 방향으로 나아가게 될 것인지에 대한 합의는 이루어지지 않았습니다. 과학계는 관련 환경 과정에 대한 지식을 기반으로 예측 모델에서 어떤 일이 일어날지 추론할 수 있을 뿐입니다. 관련된 프로세스와 그 관계가 매우 복잡하기 때문에 이러한 지식은 종종 제한적입니다. 게다가, 모든 과정이 알려져 있지 않을 수도 있다는 분명한 가능성이 존재합니다.

대기

지구를 둘러싼 대기는 생명의 일부이자 산물입니다. 인간은 대기에 상당한 영향을 미쳤습니다. 예를 들어, 화석 연료의 인위적 사용으로 인해 다른 화합물 중에서 엄청난 양의 이산화탄소와 메탄이 매년 대기에 추가됩니다. 수년 동안 CFC는 무차별적으로 대기 중으로 방출되었습니다. 대기에 이러한 화학 오염 물질이 추가되면 대기의 변화가 지구 생명체에 어떤 영향을 미칠 수 있는지에 대한 우려가 제기됩니다.

대기 중 온실 가스 증가량의 가장 즉각적인 영향은 다음과 같습니다. 지구 온난화. 지구 평균 표면 온도는 21세기 중반까지 1~3°C 상승할 것으로 예상됩니다. 온난화의 정도는 부분적으로 대기 수증기 수준과 구름 덮개 되먹임 과정에 따라 달라집니다. 대기 가열은 여러 방식으로 지구 기후에 영향을 줄 수 있습니다.

환경이 따뜻해짐에 따라 수분 증발 속도가 증가하고 이는 전지구 평균 강수량의 증가로 이어질 것입니다. 더 따뜻하고 습한 대기는 홍수를 일으킬 수 있는 열대성 폭풍의 빈도를 증가시킬 수 있습니다. 기근과 익사로 인한 사망 외에도 홍수는 콜레라와 말라리아 및 황열병과 같은 모기가 퍼뜨리는 질병을 가져올 수 있습니다. 대기 가열은 또한 심각한 폭염을 유발할 수 있으며, 2020년까지 더위 관련 사망자가 두 배로 증가할 것으로 예상됩니다.

감소된 성층권 오존 농도와 증가된 이산화탄소 농도의 조합으로 인해 발생하는 고도 냉각은 성층권 상부 온도를 8~20°C만큼 낮출 수 있습니다. 이 냉각은 대기의 순환 패턴을 변경할 수 있습니다. 또한 과학자들은 성층권이 오존층 파괴 인간, 식물 및 동물의 건강에 심각한 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 이는 수반되는 자외선의 증가, 특히 UV-B는 성층권 오존 수준이 감소할 때 지표면에 도달합니다.

인간의 DNA는 UV-B 방사선에 의해 손상되기 쉽고 노출은 피부암을 유발할 수 있습니다. 연구에 따르면 성층권 오존이 10% 감소하면 매년 추가로 20,000건의 피부암이 발생할 수 있습니다. 인간에 대한 다른 결과에는 인간 면역 체계의 억제 및 안구 백내장의 발생 증가가 포함됩니다. 식물은 잎 면적이 줄어들고 싹 길이가 줄어들고 광합성 속도가 감소하여 UV-B 방사선에 대한 노출에 부정적인 반응을 보입니다. 이러한 반응은 농작물의 수확량을 크게 감소시킬 수 있습니다. UV-B 방사선은 바다의 플랑크톤을 죽일 수 있으며, 이는 차례로 해양 먹이 사슬에 심각한 영향을 줄 수 있습니다. UV-B 방사선에 대한 노출 증가는 또한 일부 파충류와 양서류의 알에서 발달 중인 배아를 죽이는 것으로 보입니다.

대양

지구 온도가 적당히 상승하더라도 상당한 양의 눈과 얼음이 녹고 빙하와 극지방의 만년설이 줄어들 수 있습니다. 이것은 해수면에 영향을 미칩니다. 세계 인구의 50%가 바다에서 50km 이내에 살고 있기 때문에 해수면이 1미터 이하로 약간 상승하더라도 그 영향은 상당할 것입니다. 연구에 따르면 해수면 상승 일부 해안 습지와 지역 사회를 범람시키고 심한 폭풍 바람으로 인해 해수면이 상승하는 폭풍 해일의 영향을 증폭시킬 것입니다. 북반구 고위도 지역의 강수량 증가는 그곳의 해수의 염도와 밀도를 감소시킬 수 있으며, 이는 차례로 전 지구 해양(열염분) 순환에 영향을 미칠 것입니다.

산호초는 대기 중 이산화탄소의 양, 지구 온도 변화 및 증가하는 자외선에 직접적인 영향을 받습니다. 대기 중 이산화탄소의 증가는 바닷물의 탄산염 이온을 감소시킵니다. 이러한 감소는 산호초 형성 속도를 감소시키거나 극단적인 경우 산호초를 용해시킬 수 있습니다. 로 알려진 현상 산호 표백산호 군집에 치명적일 수 있는 는 비정상적으로 높거나 낮은 온도, 높거나 낮은 염분 또는 다량의 UV 복사로 인해 발생합니다. 이 중 처음 두 가지는 지구 온난화와 관련이 있으며 마지막은 성층권 오존층 파괴로 인한 것일 수 있습니다.

국립대기연구센터(National Center for Atmospheric Research)의 과학자들은 지구 온난화가 엘니뇨 현상의 영향을 강조할 수 있다고 보고했습니다. 이름 엘니뇨 로 알려진 큰 진동의 따뜻한 단계를 나타냅니다. 엘니뇨/남방진동(ENSO), 열대 태평양 중부/동부의 표면 온도가 따뜻해집니다. 이것은 바람과 강우 패턴의 변화를 동반합니다. 비정상적으로 건조한 상태는 호주 북부, 인도네시아 및 필리핀에서 발생합니다. 아프리카 남동부와 브라질 북부에서도 평년보다 건조한 기후가 나타납니다.

열대 남아메리카의 서해안, 북아메리카 걸프 연안 및 브라질 남부를 따라 평년보다 습한 상태가 관찰됩니다. 따뜻한 엘니뇨 단계는 일반적으로 8~10개월 동안 지속됩니다. 전체 ENSO 주기는 일반적으로 약 3~7년 동안 지속됩니다. 지난 세기 동안 엘니뇨 현상이 더 자주 발생했으며 지구 온도 상승과 함께 더 큰 기후 변화를 일으켰습니다.

바이오타

지구상의 다양한 생명체는 생물다양성. 식물, 동물, 미생물 종의 수, 이 종의 엄청난 다양성, 사막, 열대 우림, 산호초와 같은 지구상의 다양한 생태계는 모두 생물학적으로 다양한 지구의 일부입니다. 생물다양성과 기후변화 사이에는 연관성이 있습니다. 급속한 지구 온난화는 여러 방식으로 생태계가 자연적으로 적응할 기회에 영향을 미칠 수 있습니다. 종은 심각한 지구 온난화에 직면했을 때 쾌적한 기후에 도달할 수 있을 만큼 충분히 멀리 이동할 수 없습니다. 기후 조건의 점진적인 변화로 인해 기존 서식지가 손실될 수 있습니다. 서식지 크기의 감소로 인해 종의 다양성이 감소할 수 있습니다. 빠르게 온난화되는 세계에서 많은 종의 운명은 점점 더 불리한 기후 조건에서 물리적, 생물학적 및 기후적 필요를 충족시키는 새로운 지역으로 이주하는 능력에 달려 있습니다.

인간의 활동은 생물다양성의 손실에 중요한 역할을 합니다. 산림과 습지는 농업 및 도시 토지 이용으로 전환됩니다. 벌목으로 인해 인접한 48개 주의 원시림 대부분이 사라졌습니다. 생물학적으로 다양한 열대 우림은 현재 토지가 경작지로 전환되거나 벌목 및 채광 작업으로 개간됨에 따라 빠르게 파괴되고 있습니다. 농경지에서는 대규모 단일 재배 작물이 한때 존재했던 다양한 식물을 대체합니다. 미국은 한때 대평원을 덮었던 원래의 키 큰 초원을 거의 모두 잃었습니다. 사냥은 늑대와 회색곰과 같은 종을 한때 미국 서부 전역에 널리 퍼져 있던 몇 안 되는 고립된 보호 구역으로 몰아넣었습니다. 코뿔소와 코끼리와 같은 대형 육상 포유류는 서식지 파괴로 인해 아시아와 아프리카에서 서식지가 크게 줄어들었습니다. 농부들의 선택적 육종은 가축의 유전적 다양성을 감소시켰습니다. 도입된 외래종은 토종 동식물을 몰아냈습니다.

생물다양성 상실의 가장 큰 부작용 중 하나는 종의 조기 멸종입니다. 먹이 그물의 한 부분에서 종의 경쟁 능력에 작은 변화가 있어도 다른 부분에서는 멸종으로 이어질 수 있습니다. 인구 밀도의 변화는 포식자-먹이 또는 숙주-기생충 상호 작용에 의해 확대되기 때문입니다. 서식지 파괴, 외래종 도입, 남획과 같은 인간 활동도 조기 멸종의 원인이 되고 있습니다. 미국에서 식물 종의 약 3분의 1이 멸종 ​​위기에 처한 것으로 추정됩니다. 열대 우림의 파괴로 인해 해마다 무수히 많은 미지의 동식물이 손실되고 있습니다. 신약의 성분을 담을 수 있는 식물은 그 대신 영원히 사라진다.

높은 생물다양성은 생태계의 안정성에 기여합니다. 각 종은 아무리 작더라도 중요한 역할을 합니다. 다양성은 생태계가 다양한 재난을 피하고 복구할 수 있도록 합니다. 거의 모든 문화는 자연과 그 생물의 다양성이 그들에게 미치는 중요성을 어떤 식으로든 인식해 왔습니다.


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