지구 유일의 미개척지 심해. 햇빛 한 줌 찾을 수 없는 극한의 환경 속에서도, 생명은 진화를 거듭하며 자신만의 생태계를 일궈냈는데요. 8월의 테마웹진은 강력한 생명력이 살아 숨 쉬는 심해로 탐험을 떠나 봅니다.

빛이 만드는 바닷속 스펙트럼

해양 생물의 생존에 가장 중요한 요소는 ‘빛’입니다. 해수면 아래로 투과돼 들어오는 빛의 양이 많을수록 다양한 생명이 서식할 수 있는 환경이 조성되기 때문입니다. 바다는 빛이 도달하는 깊이에 따라 유광층, 박광층, 무광층으로 나뉘는데, 일반적으로 수심 200m 이하의 바다를 ‘심해’라고 일컫습니다.

• 유광층 (0~200m) - 빛이 일군 생태계

  지표면의 70% 이상을 덮고 있는 바다. 광활한 면적과 달리 그 안에는 지구 생물 중 단 2%만이 서식합니다. 그마저도 90% 이상의 해양 생물은 빛이 잘 드는 수심 200m 이내의 얕은 바다에 밀집돼 있죠. 비밀은 광합성에 있습니다. 바다 표면을 떠다니는 식물성 플랑크톤은 체내 엽록소로 광합성을 하는데, 이 과정에서 여러 동물에게 먹히며 해양 생태계의 뿌리가 됩니다. 풍부한 빛이 각종 해양 생물의 생장을 돕는 것은 물론 다양한 종이 어우러져 살아갈 수 있는 토대를 만들어 주는 셈입니다.

• 박광층 (200~1,000m) - 생존의 열쇠, 일주 수직 이동

  수심 200m 아래로 내려가면 빛은 점차 희미해져 더 이상 광합성을 할 수 없는 수준에 이릅니다. 그럼 박광층에 서식하는 동물성 플랑크톤과 해양 생물들은 무엇을 먹고 살까요? 이들은 낮에는 포식자의 위협을 피해 깊은 곳에 머물다 밤이 되면 먹이가 풍부한 바다의 표면으로 이동합니다. 이처럼 심해 생물들이 먹이를 좇아 주기적으로 위, 아래로 움직이는 현상을 ‘일주 수직 이동’이라 부릅니다.

• 무광층 (1,000m 이상) - 화학 합성의 세계

  해저에는 섭씨 200~400℃가량의 뜨거운 물이 솟아 나오는 ‘열수 분출공’이 있습니다. 해저 지각의 갈라진 틈으로 바닷물이 스며들었다가 마그마의 열로 데워진 후 황화수소와 함께 뿜어져 나오는 바다의 굴뚝이죠. 무광층의 생물들은 구멍에서 나오는 황화수소를 합성해 유기물을 만드는 황화 세균을 갖고 태어나도록 진화했습니다. 덕분에 먹이 없이도 생존에 필요한 양분을 스스로 만들어낼 수 있습니다. 한편, 이곳에선 하늘에서 내리는 눈처럼 하얀 알갱이가 흩날리는 것을 볼 수 있는데요. 이는 죽은 표층 생물의 사체가 분해돼 형성된 ‘바다 눈’으로, 심해 생물들의 귀중한 먹이원 중 하나입니다.

어둠이 빚은 심해 생명체

심해는 지구상의 그 어떤 곳보다 생명의 역동성이 살아있는 공간입니다. 생존을 위해 자신만의 방식으로 진화한 다양한 생명체들을 만나볼 수 있기 때문인데요. 어둠 속에서 살아가는 심해 생물들에겐 어떤 공통점이 있을까요?

• 커다란 눈

  심해 생물들은 위에서 들어오는 소량의 태양빛을 잘 모을 수 있도록 커다란 눈이 위쪽을 보도록 진화했습니다. 머리 부분이 투명한 외피로 덮인 ‘통안어’가 대표적입니다. 통안어는 외피 너머로 머릿속이 비친다고 알려져 ‘뇌가 보이는 물고기’라는 별명을 얻었습니다. 하지만 실제 보이는 것은 뇌가 아니라 위를 올려다보는 눈의 수정체로, 진짜 뇌는 눈 뒤에 위치해 있습니다.

• 보호색을 띠는 피부

  심해 생물의 피부는 붉은 계열이나 안이 훤히 들여다보이는 투명색을 띠는 것이 많습니다. 파란색 셀로판지로 빨간색 물체를 보면 까맣게 보이는 것과 같은 원리로, 검푸른 심해에서 포식자의 눈에 띄지 않기 위해 선택한 전략입니다. 투명한 피부에는 이유가 한 가지 더 있습니다. 피부의 색소는 태양의 자외선을 차단하는 역할을 하는데, 빛이 극소량인 심해에선 피부 색소가 필요하지 않게 됐고 자연히 퇴화한 것입니다.

• 큰 입과 날카로운 이빨

  척박한 심해에서 먹이를 찾을 확률은 1%가 채 되지 않습니다. 때문에 심해 생물들은 사냥의 성공률을 극대화하기 위해 입이 커다랗게 진화했는데요. 한 번에 많은 먹이를 먹으려 몸 크기의 2배 이상까지 입을 벌리는 ‘풍선 장어’를 예로 들 수 있습니다. 또한 이빨이 안쪽으로 휘어져 날카롭게 발달한 경우도 많은데, 이는 한 번 문 먹이를 놓치지 않기 위함입니다.

• 발광 기관

  심해 생물의 75%는 스스로 발광 물질을 만들거나 발광 세균과 공생하는 방식으로 빛을 냅니다. 외부의 빛이 완벽히 차단된 심해에서 생물이 만들어낸 빛은 짝을 찾는 데 도움을 주고 천적의 위협에서 자신을 보호하거나, 먹이를 유인하는 데도 유용합니다. 그렇다면 생물 발광은 어떻게 가능한 걸까요? 심해 생물 내부의 ‘루시페린’이란 유기화합물은 효소 작용으로 산화되는데 이 과정에서 에너지가 빛의 형태로 발산됩니다. 이와 같은 생물 발광은 에너지 손실이 거의 없는 매우 효율적인 발광 방법으로 알려져 있습니다.