기후변화 대응과 해양 생물다양성 보전의 핵심 생태계로 평가받는 해초지(seagrass meadow)의 전 세계 분포와 변화가 고해상도 위성지도로 구현됐다. 연구 결과 2019년 이후 불과 4년 사이 전 세계 해초지 약 5,969㎢가 사라진 것으로 나타났다.

국제학술지 Nature에 6월 24일 발표된 연구 ‘해초 보존을 지원하기 위한 전 세계 고해상도 해초 지도 제작(Global high-resolution mapping of seagrass to support conservation)’에서 지앙하이 펑(Jianghai Peng), 지웨이 리(Jiwei Li), 그레고리 애스너(Gregory P. Asner) 등 국제 연구진은 전 세계 얕은 연안 해역의 해초지 분포를 10m 공간 해상도로 분석한 지도를 구축했다.

해초지는 바다 속에서 꽃을 피우고 뿌리를 내리는 해양 현화식물 군락으로, 다양한 해양생물에게 서식처와 먹이를 제공한다. 해안선을 보호하고 수산자원을 뒷받침하는 동시에 탄소를 흡수·저장하는 이른바 ‘블루카본(Blue Carbon)’ 생태계로도 중요성이 커지고 있다.

하지만 전 세계 해초지의 정확한 위치와 면적, 변화에 관한 자료는 충분하지 않았다. 연구진은 해초지가 자연기반 기후해법으로 주목받고 있음에도 식생이 존재하는 연안 생태계 가운데 상대적으로 지도화와 연구가 부족한 영역이라고 지적했다.

이번 연구는 이러한 정보의 공백을 위성 관측과 인공지능(AI) 기술을 이용해 메웠다는 데 의미가 있다.

연구진은 유럽우주국(ESA)의 지구관측위성 센티넬-2(Sentinel-2)가 촬영한 약 475만 장의 다중분광 위성영상을 분석했다. 2019~2020년과 2023~2024년 두 시기의 데이터를 비교하고, 검증된 참조 데이터를 학습한 딥러닝 분류기를 활용해 맑고 얕은 연안에 분포하는 해초지를 식별했다.

분석 결과 전 세계에서 확인된 해초지 면적은 총 14만8,506㎢였다. 이 가운데 조간대 해초지가 5,961㎢, 조하대 해초지가 14만2,545㎢를 차지했다.

지역별 분포의 편중도 뚜렷했다. 전 세계에서 확인된 해초지의 약 69%가 바하마, 쿠바, 미국, 호주, 인도네시아 등 5개 국가에 집중돼 있는 것으로 분석됐다.

반면 보호 수준은 상대적으로 낮았다. 연구진이 확인한 전 세계 해초지 가운데 해양보호구역(MPA)에 포함된 면적은 약 21%에 불과했다. 이는 상당수 해초지가 인간 활동과 기후변화 등 다양한 압력에 노출돼 있을 가능성을 보여준다.

특히 연구진이 두 시기를 비교한 결과 해초지 감소와 황폐화가 동시에 진행되고 있는 것으로 나타났다.

2019~2020년과 2023~2024년 사이 약 5,969㎢의 해초지가 사라졌다. 전체 확인 면적의 약 4%에 해당한다. 이와 별도로 열대지역에서는 6,221㎢의 해초지가 빽빽한 상태에서 성긴 상태로 변화했다. 전체 해초지 면적의 약 4.2%에 해당하는 규모다.

단순히 해초지가 사라지는 것뿐 아니라 남아 있는 해초지의 밀도가 낮아지는 ‘질적 황폐화’도 함께 진행되고 있다는 의미다.

해초지 감소는 해양 생태계 문제를 넘어 기후변화 대응과도 연결된다. 해초지는 광합성을 통해 탄소를 흡수하고 상당량을 해저 퇴적층에 저장하는 블루카본 생태계다. 따라서 해초지의 훼손과 소실은 생물의 서식 공간 감소뿐 아니라 장기간 축적된 탄소 저장 기능에도 영향을 미칠 수 있다.

이번 연구에서는 해초지 분포뿐 아니라 해초지 토양 상부 30㎝에 저장된 유기탄소량과 취약성도 공간적으로 분석했다. 이를 통해 해초지 보전이 필요한 지역을 생물다양성뿐 아니라 탄소 저장이라는 관점에서도 파악할 수 있는 기반을 마련했다.

연구의 또 다른 의미는 세계 해초지 보전 정책을 보다 정밀한 공간정보에 기반해 설계할 수 있게 됐다는 점이다.

기존에는 국가와 지역마다 조사 방식과 데이터의 해상도, 조사 시점 등이 달라 세계적 수준에서 해초지의 변화를 일관된 기준으로 비교하기 어려웠다. 연구진이 구축한 10m 해상도 지도는 동일한 위성자료와 분석 방법을 활용해 전 세계 얕은 연안의 해초지를 비교할 수 있도록 했다.

특히 어느 지역에서 해초지가 집중적으로 사라지고 있는지, 보호구역 밖에 위치한 해초지는 어디인지 등을 파악하면 해양보호구역 확대와 생태계 복원 지역 선정, 블루카본 정책 수립 등에 활용할 수 있다.

Nature는 이번 연구와 함께 게재한 관련 해설에서 위성영상과 머신러닝의 결합으로 해초지 생태계에 대한 최초의 포괄적인 세계 지도가 만들어졌으며, 핵심 생태계 보전에 도움이 될 수 있다고 평가했다.

연구진은 이번 분석이 전 세계 해초지의 주요 분포지역과 취약지역을 파악함으로써 향후 보전정책과 기후정책을 지원할 수 있을 것으로 보고 있다.

이번 연구는 ‘보이지 않는 해양 생태계’를 데이터로 가시화했다는 점에서도 의미가 크다. 산림은 위성으로 비교적 쉽게 관측할 수 있지만 바닷속 해초지는 수심과 탁도, 빛의 반사 등으로 광범위한 모니터링이 쉽지 않았다.

위성영상과 AI를 활용한 고해상도 해초지 지도가 지속적으로 갱신된다면 앞으로는 해초지의 감소와 회복을 보다 정밀하게 추적하고, 보호와 복원이 시급한 지역을 과학적으로 선정하는 것도 가능해질 전망이다.