A function-based typology for Earth’s ecosystems

지구 생태계에 대한 기능 기반의 유형학

A function-based typology for Earth’s ecosystems

UN이 생물다양성협약(Convention on Biological Diversity)을 위한 2020년 이후의 글로벌 생물다양성 기틀을 개발하면서, 생태계 보전의 새로운 목표와 대상이 ‘자연과 조화롭게 살기’라는 비전에 어떻게 기여할 수 있을지 주목받고 있습니다. 생물 다양성을 보존하고 생태계 서비스(ecosystem service: 잘 보존된 자연환경으로부터 인간이 받는 혜택)를 지속하기 위한 피할 수 없는 이중적 과제를 진전시키기 위해서는, 환경 변화 및 관리에 대한 생태계의 대응에 대해 신뢰할 수 있고 탄력적인 일반화 및 예측이 필요합니다. 생태계는 생물군(biota), 서비스 제공량 및 위험에 대한 상대적 노출 등의 관점에서 다양하게 나뉘지만, 변화와 관리에 대한 기능적 대응을 반영하는 생태계 분류 중 통용되는 것은 없습니다. 이는 생태계 보존 및 지속 가능성의 목표에 근접하는 데 걸림돌이 됩니다.

이 논문에서는 국제 자연 보전 연맹(IUCN: International Union for Conservation of Nature) 글로벌 생태계 유형학을 제시합니다. 이는 전체적인 생물권(다양한 생물이 살아갈 수 있는 지구의 지질학적 및 기후적 환경)에 걸친 기능, 생물군, 위험 및 추천되는 관리 방법에 대한 일반화 및 예측을 위한 접근법으로 제시되었으며, 이 모델을 개념적으로 강력하고 확장에 용이하며 공간적으로 해석하기에 명료합니다. 주요 학제 간 협력의 결과인 이 새로운 체계는 지구의 전체적인 생태계를 통일된 이론적 맥락으로 배치하여, 생태계 관련 정책 및 관리를 거시적인 규모에서 지엽적 규모로 전환할 수 있도록 안내합니다.

이러한 새로운 정보의 기반은 생태계별 관리 및 복원을 위한 지식 이전, 전세계적으로 표준화된 생태계 위험 평가, 자연 자본 회계(natural capital accounting: 주어진 환경 혹은 지역에서의 자연자원 재고 및 흐름의 측정) 및 2020년 이후의 전세계적 생물 다양성 기틀에 대한 발전에 기여할 것입니다.

fig1_A function-based typology for Earth’s ecosystems

[Figure 1] 글로벌 생태계 유형학의 포괄적인 생태계 조합 모델.

박스 안의 내용들은 무생물적(자원, 환경 및 자연적 교란 체제(예: 화재, 홍수 등)) 및 생물적(인간 활동 및 생물 상호 작용)인 요소들을 나타냅니다. 해당 요소들은 상호작용하며 진화 압력을 형성하며, 그 결과 생태계의 특징을 구성합니다(초록색 원). 각 요소의 구성적인 영역은 괄호로 표시되었으며, 각 요소를 대표하는 특징들을 그 아래 나열했습니다. 종급원(species pool: 각 생태계를 구성하고 대표할 수 있는 잠재적인 종의 모음)은 상호작용하며 걸러질 수 있는 가능성이 있는 특징들이며, 진화 압력은 짧거나 길 수 있는 시간에 따라 작용합니다. 종급원은 생물 지리학적 맥락과 역사에 의존하는 변동성, 분산 및 진화의 동적 산물입니다. 점선의 녹색 원은 현재의 무생물 및 생물 필터와 압력에 의해 국소적으로 선택되는 생물체를 매개하는 분산 필터를 나타낸다. 안쪽으로 그려진 실선으로 된 초록색 원은 생태계의 특징을 대표하는 성질들을 담고 있습니다.

닫힌 화살표는 생태계의 성질들에 대해 필터링 과정이 주는 영향을 보여줍니다. 생태계 특징이 반대로 필터링 과정에 영향을 주며 피드백 현상이 일어날 수 있습니다(양방향 화살표). 각 요소 간 상호작용 중에는 다른 요소를 통한 융합에서 오는 인간 활동의 간접적인 효과를 포함하며(검정색 열린 화살표), 자원 가용성 혹은 사용을 조절함으로써 융합에 따른 주변 환경 조건이 주는 간접적인 효과 또한 포함합니다(남색 열린 화살표). Supplementary Information, Glossary에서 각 용어에 대한 설명을 확인할 수 있습니다.

fig2_A function-based typology for Earth’s ecosystems

[Figure 2] 생태계 기능적 그룹에 따른 내륙 및 바다 지형과의 관계

(왼쪽) 가상의 열대 내륙 및 바다 지형에 걸쳐 분포된 글로벌 생태계 유형학 기반의 생태계 기능 그룹(EFG) 샘플을 도식화한 그림.

(오른쪽) 각 영역 및 기능적 생물군계(biome)(생태계 기능 그룹 중 왼쪽 그림에 표현된 요소들은 흰색 점으로 표시되었습니다.) 내 포함된 EFG의 총 수(색칠된 박스들).

다차원성 환경적 차별적 요소(온도, 인간이 사용하는 정도, 빛과 영양의 제공으로 총 세 가지 예시를 보여줍니다)는 내륙 및 바다에 걸친 생태학적 요소들의 영향력 및 공간 분포 정도에 영향을 줍니다. 따라서 위 그림들은 각 생태계 종류에 따른 공간적인 관계를 나타냅니다.

fig3_A function-based typology for Earth’s ecosystems

[Figure 3] 선택된 집합 필터의 변화에 따라 각 functional group 간 가정된 관계의 모식도

(a) 열대 숲 생물군(T1). 온도, 지형 상승도 및 물 가용성에 대한 변화를 반영했습니다.

(b) 강 및 하천 생물군(F1). 하천의 변화 및 시간에 따른 흐름의 패턴을 반영했습니다.

(c) 해양 원양 생물군(M2). 깊이 및 물살에 대한 변화를 반영했습니다.

fig4_A function-based typology for Earth’s ecosystems

[Figure 4] 생물 다양성의 보존 및 생태계 서비스 지속을 위한 글로벌 생태계 유형학의 현재 및 잠재적 적용에 대한 모식도

유형학 분류를 통해 생태계에 대한 공통적인 어휘를 제공하며, 다양한 발의에 대한 정책적인 연결이 있는 분야들에 대해 일관된 생태계 처방을 제공하도록 지원합니다.

Limitations and the way forward

해당 논문의 저자들은 환경에 대한 지식이 증가함에 따라 IUCN 글로벌 생태계 유형학의 차기 버전에서 점진적인 개선을 기대합니다. 유형학의 다양한 특징들은 불확실성을 해결하기 위한 추가 개발을 보증합니다. 한 가지의 예시로, 각 생태계 기능군에 대한 조립 모델을 통해 적합한 가설을 제시할 수 있는데, 이 때 경험적인 증거가 크게 다른 결과를 도출합니다. 서로 다른 생태계 유형과 서로 다른 융합 필터 간의 연구의 편차를 수정한다면, 조립 모델뿐만 아니라 서로 다른 유형학의 수준 내에서 생태계 기능 그룹과 단위 간의 차이를 개선하는 데 도움이 될 것입니다.

대기, 심해저, 지하 담수, 암석권 및 얼음 아래 등 잘 알려지지 않은 환경을 강조하고, 연구자들 및 서로 다른 이용자들이 특정 생태계가 어디에 속하는지 대답을 유도함으로써, 이 논문의 연구자들은 추가적인 유형학 연구에서 서로 간의 지식 차이가 큰 유형학의 간극을 좁힐 수 있음을 기대하며, 이를 통해 유형학의 적용이 넓어지며 동시에 그 구조에 대한 수정사항 및 각 단위에 대한 설명을 보강할 기대합니다.

생태계 매핑은 기반 정보의 또 다른 구성 요소로서, 현재 생태계 기능 그룹에 대한 지표적인 글로벌 생태 지도는 정확성과 정확성이 서로 간에 상당히 다르기 때문에 추가적인 개발이 크게 요구됩니다. Figure 3를 참고하여 설명하자면, 유형학을 사용하는 데 포괄적이고 세계적으로 일관된 생태지도의 완전한 형태를 필요로 하지 않습니다. 그 이유는, 그러한 생태지도는 이전의 알려진 지식을 반영하지 않거나, 국가 범위 또는 특정 생태계 그룹에만 특정되기 때문입니다. 하지만 CBD 대상 및 일부 다른 응용 프로그램에 대한 체계적인 보고에 필요한 적절한 해상도의 신뢰할 수 있는 글로벌 생태 지도는 생태계의 거시적인 통합에 매우 중요한 요소입니다.

매핑 프로세스를 이전에 발전해 온 분류에서 분리함으로써, 이들의 접근 방식은 생태계 단위의 정의를 공간 데이터의 현재 가용성에 의해 부과되는 제약으로부터 해방하고 생태계 지도의 점진적인 개선을 가능하게 합니다(Supplementary Information, Appendix 4, p13). 클라우드 컴퓨팅과 AI의 신기술, 개선된 지구 환경 데이터 및 위성 이미지의 시간 아카이브 심화가 그 길을 열어주고 있습니다. 조수 갯벌(TM1.2), 빙하호수(F2.4), 열대우림(T1.3)과 같은 대조적인 생태계 집단을 위해 확장된 시계열의 일부 고해상도 지도가 제작되었습니다. 이에 반해 숲 덮개와 지표수에 대한 포괄적인 데이터는 글로벌 고해상도 시계열 매핑이 향후 10년 이내에 대부분의 생태계 기능 그룹에 대해 가능해야 함을 시사합니다. 유형학의 차기 버전은 공간 분석에 의존하는 애플리케이션을 지원하기 위해 지도의 표준 표기법을 점차적으로 개선해 나갈 것입니다. 특히 해양 환경에서의 생태계 평가를 지원하려면 위협 및 기능 저하에 대응할 개선된 매핑이 필요합니다.

저자들은 자연의 연속적인 생태학적 패턴에서 나오는 이산적인 표현과 관련된 한계를 인정합니다. 이들의 기술 프레임워크가 핵심 및 과도적인 단위를 인식하더라도, 그 이산적인 구조는 광범위한 기술이나 세분화에도 불구하고 궁극적으로 피할 수 없는 생태계 간의 경계 및 기타 불확실성을 야기합니다. 하지만 이러한 오류성은 인간이 의식적인 우주의 환경적, 사회적, 경제적, 문화적 차원을 어떻게 이해하고 관리하는지를 결정하는 심층 인지 과정에 기반을 둔 분류적 접근법에 의해 극복할 수 있습니다. 이는 생태계 정보의 효과적인 저장, 검색 및 전송을 위한 IUCN 유형학의 광범위한 활용을 촉진하는 요소가 될 것입니다.

연구진들의 유형학의 계층적 구조는 세계적으로 필수적인 사항들이 지속 가능한 개발과 생물 다양성 보존에 대한 국제적 의무 사항을 뒷받침하는, 지상의 자연 기반 해결책과 직접 연결될 수 있도록 해야 합니다. 지구의 생태계를 크게 생물지리학적 혹은 생물물리학적 관점에서 보다 동적이고 기능적인 관점을 통해 바라봄으로써, 생물다양성 보존과 생태계 서비스 유지라는 두 가지 목표를 동시에 해결할 수 있는 더 강력하고 직접적인 기반을 세울 수 있을 것입니다.

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