수년에 걸쳐 생물 다양성에 대한 전 세계적인 관찰을 통해 얼마나 많은 종들이 흔한지, 극도로 희귀한지, 아니면 그 사이에 있는지를 나타내는 근본적인 일관된 패턴이 밝혀졌습니다. 100년이 넘는 자연 관찰을 통해 종 풍부성의 일관된 패턴이 밝혀졌습니다. 대부분의 종은 드물지만 극도로 희귀하지는 않으며 매우 흔한 종은 소수에 불과합니다. 이러한 소위 글로벌 종 풍부 분포는 새와 같이 잘 모니터링되는 일부 종 그룹을 완전히 드러냈습니다.
그러나 곤충과 같은 다른 종의 경우에는 베일의 일부가 남아 있습니다. 이는 독일 통합생물다양성연구센터(iDiv), 마틴루터대학교 할레-비텐베르크대학교(MLU), 플로리다대학교(UF)가 이끄는 국제 연구팀의 연구 결과로, 저널 네이처 생태학과 진화(Nature Ecology and Evolution)에 게재됐다. 이 연구는 지구상의 종의 풍부함을 감지하고 종들이 어떻게 변화하는지 이해하는 데 생물 다양성 모니터링이 얼마나 중요한지 보여줍니다.
"한 종이 널리 퍼져 있고 수가 많은 반면, 다른 종은 좁게 분포되어 소수인 이유를 누가 설명할 수 있습니까?" 찰스 다윈(Charles Darwin)은 150여년 전에 출판된 그의 독창적인 저서 "종의 기원"에서 이 질문을 던졌습니다. 관련된 과제는 얼마나 많은 종들이 흔하고(풍부함), 얼마나 많은 종들이 희귀한지, 소위 글로벌 종 풍부 분포(gSAD)를 아는 것입니다.
지난 세기에 통계학자이자 생물학자인 R.A.라는 두 가지 주요 gSAD 모델이 제안되었습니다. Fisher는 대부분의 종은 매우 드물며 더 흔한 종의 경우 종의 수가 점차 감소한다고 제안했습니다(소위 로그 순서 모델). 반면에 엔지니어이자 생태학자인 F.W. Preston은 소수의 종만이 실제로 매우 희귀하며 대부분의 종은 스펙트럼의 중간 어딘가에 속한다고 주장했습니다(소위 대수정규 모델). 그러나 수십 년 간의 연구에도 불구하고 과학자들은 지금까지 어떤 모델이 지구상의 실제 gSAD를 설명할 수 있는지 알지 못했습니다.
이 문제를 해결하려면 많은 데이터가 필요합니다. 이번 연구의 저자들은 GBIF(Global Biodiversity Information Facility)의 데이터를 사용하고 1900년부터 2019년까지 자연에 존재하는 10억 종 이상의 관찰 결과를 다운로드했습니다.
iDiv 및 MLU에서 일하면서 연구를 시작했고 현재 University of Florida의 대학에 있는 제1저자 Corey Callaghan 박사는 "GBIF 데이터베이스는 다양한 생물 다양성 관련 연구를 위한 훌륭한 리소스입니다. 특히 전 세계의 전문 과학자와 시민 과학자로부터 수집한 데이터를 통합하기 때문입니다."라고 말했습니다.
Callahan과 그의 연구원들은 다운로드한 데이터를 새, 곤충, 포유류 등 39종 그룹으로 나누었습니다. 그들은 각각의 글로벌 종 풍부도 분포(gSAD)를 편집했습니다.
종의 풍부도 분포가 완전히 공개되자 연구자들은 근본적인 보편적인 패턴을 발견했습니다. 즉, 로그 정규 모델에서 예측한 대로 대부분의 종은 드물지만 아주 희귀하지는 않으며 극히 소수의 종만이 매우 흔합니다. 그러나 연구원들은 또한 소철류와 조류와 같은 소수의 종 그룹만이 완전히 밝혀졌다는 사실도 발견했습니다. 다른 모든 종 그룹에 대해서는 데이터가 부족합니다.
수석 저자이자 iDiv 및 MLU 연구 그룹 책임자인 Henrique Pereira 교수는 "충분한 데이터가 없으면 대부분의 종은 매우 희귀한 것처럼 보입니다. 그러나 점점 더 많은 관찰이 이루어지면 상황이 변합니다. 우리는 실제로 매우 희귀한 종보다 희귀종이 더 많다는 것을 발견했습니다."라고 말했습니다. 데이터가 적었던 1900년의 종 관찰과 오늘날의 보다 포괄적인 종 관찰을 비교할 때 소철류와 조류의 이러한 변화를 보는 것은 매우 흥미롭습니다. 우리는 수십 년 전 프레스턴이 예측했지만 이제서야 지구 전체에서 확인된 종 풍부 분포의 전체 그림을 명확하게 볼 수 있습니다."
Callahan은 "우리는 수십 년 동안 관찰을 기록했지만 소수의 종 그룹만 발견했습니다."라고 말했습니다. "아직 갈 길이 멀다. 하지만 제 생각에는 GBIF와 데이터 공유가 생물 다양성 연구 및 모니터링의 미래를 대표한다고 생각합니다."
새로운 연구 결과를 통해 과학자들은 다양한 종 그룹에서 gSAD가 어느 정도 발견되었는지 평가할 수 있습니다. 이것은 또 다른 오랜 연구 질문인 '얼마나 많은 종이 있는가?'에 대한 답을 줄 수 있습니다. 연구에 따르면 새와 같은 일부 그룹에서는 거의 모든 종이 확인되었지만 곤충이나 두족류와 같은 다른 그룹에서는 그렇지 않은 것으로 나타났습니다.
연구자들은 이번 발견이 왜 일부 종은 희귀하고 다른 종은 흔한지에 대한 다윈의 질문에 답하는 데 도움이 될 것이라고 믿습니다. 그들이 발견한 일반적인 패턴은 종의 편재성과 희귀성을 지배하는 일반적인 생태학적 또는 진화적 메커니즘을 가리킬 수 있습니다.
더 많은 연구가 진행되는 동안 인간은 계속해서 지구 표면과 종의 풍부함을 변경하여 일반적인 종을 덜 흔하게 만들고 있습니다. 이로 인해 연구자의 작업이 더욱 복잡해졌습니다. 연구자들은 종의 풍부함이 자연적으로 어떻게 진화하는지뿐만 아니라 인간의 영향이 동시에 이러한 패턴을 어떻게 변화시키는지도 이해해야 합니다. 다윈의 질문에 마침내 답하기까지는 아직 갈 길이 멀다.