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Apr 08, 2023

광합성 사용 가능한 에너지는 주잔텔레이트 산호의 생물 다양성의 수직적 패턴을 설명합니다.

과학 보고서 12권,

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 20821(2022) 이 기사 인용

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산호초 생태계의 생물 다양성은 공간적, 시간적 규모에 걸쳐 이질적으로 분포되어 있으며 일반적으로 생물지리적 요인, 서식지 면적 및 교란 빈도의 영향을 받습니다. 사용 가능한 에너지의 변화도와 생물다양성 패턴 사이의 잠재적 연관성은 이러한 생태계에서 경험적 지지를 거의 받지 못했습니다. 여기에서 우리는 광합성 조류 공생체(zooxanthellae)에 의해 이동된 에너지에 의존하는 공생 산호 공동체의 깊이 구배에 따른 생산성 및 생물 다양성 변화를 분석했습니다. 기계론적 모델을 사용하여 우리는 산호에 대한 광합성 사용 가능 에너지의 깊이에 따른 변화와 종 다양성의 기울기 사이의 연관성을 조사했으며, 해양 생물 다양성의 전 세계 핫스팟에 걸쳐 대조되는 물 투명도 및 생물 다양성 패턴과 암초를 비교했습니다. 생산성-생물다양성 모델은 산호종 풍부도의 깊이 관련 변동의 64~95%를 설명했으며, 이는 깊이에 따른 종 풍부도의 변동 중 상당 부분이 Zooxanthellae에 의한 광합성 고정 에너지의 부분적 기여 변화에 의해 발생함을 나타냅니다. 이러한 결과는 깊이 구배에 따른 산호 생물 다양성과 군집 구조의 전 세계적 패턴을 설명하는 데 태양 에너지 가용성과 광합성 생산의 근본적인 역할을 제시합니다. 따라서 산호초의 광학적 수질을 유지하는 것은 산호 생물 다양성을 보호하고 산호초 황폐화를 방지하는 데 필수적입니다.

햇빛은 사실상 지구상 유기물의 생화학적 생산 전체를 위한 주요 에너지원입니다1. 육상 및 수생 생태계 모두에서 1차 생산자에게 영향을 미치는 다양한 요인 중에서 햇빛은 아마도 공간적, 시간적으로 가장 이질적이어서 영양 수준 전반의 에너지 전달에 상당한 영향을 미칩니다2,3,4. 1차 생산에서 파생된 사용 가능한 에너지 공급의 변화는 생태 공동체에서 종 다양성의 공간적 변화에 중요한 역할을 하며, 생산성이 높은 환경에서 인구통계학적 및 환경적 확률론으로 인한 종 멸종 위험 감소를 촉진합니다5. 육상 및 수생 생태계에서는 긍정적인 생산성-생물다양성 관계가 우세하지만6, 일부 공동체(예: , 포지티브, 네거티브, 단봉 및 중립)7,8,9,10. 공동체의 유기체 그룹이 사용 가능한 에너지의 양을 직접 측정하기가 어렵기 때문에 이러한 변화의 일부는 생산성을 대략적으로 나타내는 데 사용되는 대용 및 환경 스트레스 요인의 교란 효과와 관련되어 있으며 일반적으로 생산성이 높은 환경에서 더 두드러집니다. 환경6,7.

경화성 산호는 석회화 능력이 있는 후생동물로, 인간이 필수적인 사회 경제적 이익을 얻을 수 있는 가장 다양하고 생산적인 해양 생태계를 구축하는 역할을 담당합니다. 트라이아스기 후기 이후 빈영양 환경에서 이들 동물의 생태학적, 진화적 성공은 광합성 단세포 조류(zooxanthellae)11와의 영양 내공생에 기인합니다. 이는 이들 동물에게 석회화 속도를 증가시키는 주요 에너지원으로 햇빛을 사용할 수 있는 능력을 부여합니다12 . 깊이에 따른 햇빛의 기하급수적 감쇠로 인해13 공생 산호의 수직 분포는 작은 공간 규모의 빛에 의해 지배되는 가파른 경사를 따라 발생하는 반면, 기타 제한적인 자원 및 물리적 요인(예: 질소, 산소, 온도)은 덜 변하거나 거의 일정하게 유지됩니다14 ,15. 연안 해역에 널리 퍼져 있는 저서성 고착 유기체인 산호는 수주의 광학적 특성(즉, 하강 방사 조도에 대한 수직 감쇠 계수, Kd)에 따라 빛 강도의 상당한 변화에 노출됩니다. 이러한 변화는 강수 패턴과 육상 영양분 및 퇴적물의 바다 방향 플럭스에 의해 결정되며13,16 산호 군집의 1차 생산 및 에너지 균형에 중요한 영향을 미칩니다3,4. 그러나 산호 군집의 생산성 구배와 생물 다양성 사이의 연관성은 아직 입증되지 않았으며 산호 생물 다양성의 패턴은 주로 생물 지리학적 요인, 서식지 면적 및 교란 빈도에 기인합니다10,17,18,19,20,21,22.