수백 년 된 상어 이빨과 바다 이야기

최근 과학자들이 해양 생태계가 어떻게 변화했는지 파악하기 위해 13세기 어업 유적지를 조사했다.

1996년 브라질 남부의 산타 카타리나 섬에서 콘도 개발로 13세기 해안 어업 유적지를 위협하자 고고학자들은 서둘러 발굴에 나섰다. 그들은 리오 두 메이오 유적지에서 도자기, 도구, 동물 유골 등 가능한 모든 것을 신속하게 수집했다. 이 유적지는 현재 인기 있는 해변가 부동산 아래에 자리 잡고 있다. 하지만 다행히도 유물들은 산타카타리나 연방대학의 박물관에 안전하게 보관되어 있다.

콘도가 생기기 훨씬 전인 약 750~500년 전, 원주민들은 낚시를 하기 위해 이 지역으로 여행을 떠났다. 상어는 그들의 식단에서 중요한 부분을 차지했고, 사냥에 성공한 어부들은 황소상어, 백상아리, 샌드타이거상어 등을 도살한 후 고기를 운반하기 위해 리오도메이오에서 도축을 했다. 다행히도 브라질 산타카타리나 연방대의 생태학 대학원생인 길헤르메 버그 메이어는 사냥꾼들이 상어의 잘린 머리를 남겨두고 떠났다고 한다. 리오두메이오대 박물관의 소장품에는 최소 8종의 상어 이빨이 포함되어 있으며, 상어 이빨은 정보의 보물상자로 남아 있다.

최근 논문에서 버그 메이어와 그의 동료들은 발굴된 상어 이빨을 1975년부터 2010년 사이에 같은 지역에서 수집된 현대 상어 이빨과 비교했다. 연구진은 동물의 식습관과 환경에 대한 통찰력을 제공하는 '안정 동위원소 분석'이라는 방법을 사용하여 수세기 동안 이 지역의 해양 생태계가 어떻게 변화했는지, 상어가 어떻게 적응했는지를 반영하는 두 치아 세트의 차이점을 확인했다.

상어 이빨을 연구하는 머세드캘리포니아대의 안정 동위원소 생지구화학자 김소라박사는 "많은 사람들이 상어 이빨을 삼각형의 뾰족한 것으로만 생각하는 것 같은데, 이 접근법은 비교적 새로운 방법이며, 과학자들은 상어 이빨의 모양과 화학적 특성에서 많은 것을 배울 수 있다"고 말한다.

사람의 이빨과 마찬가지로 상어의 이빨에는 동물이 먹이를 통해 얻는 질소와 탄소와 같은 다양한 원소를 포함하는 단백질의 일종인 콜라겐이 포함되어 있다. 과학자들은 상어의 치아를 분석하여 이 녀석이 무엇을 먹었는지 정확히 알 수는 없지만, 버그 메이어 박사팀은 두 치아 세트에서 동위원소라고 하는 다양한 형태의 질소를 비교하여 상어의 식단과 포식자 순위에 대한 단서를 수집할 수 있었다. 질소 동위원소 값이 높을수록 먹이사슬의 상위 단계에 있는 동물, 즉 식물보다 육식성 또는 초식성 먹이를 더 많이 먹는다는 것을 의미한다.

연구진은 수세기 전에 서로 다른 종류의 상어들이 서로 가까이 살면서 비슷한 먹이를 먹는 먹이 그물망의 같은 레벨에 있는 동물들을 먹이로 삼았다는 사실을 발견했다. 버그 메이어 박사는 "생태학자들은 포식자가 다양한 먹이를 먹어치울 수 있는 먹이 그물망이 더 탄력적이라는 것을 의미하기 때문에 이러한 유형의 먹이 겹침을 좋은 점으로 본다"고 말햔다. 예를 들어 한 종류의 맛있는 물고기가 사라지면 상어는 다른 물고기를 많이 먹을 수 있다는 것이다.

이와 대조적으로 브라질의 현대 상어들의 식단은 거의 겹치지 않는다. 대신, 상어는 다른 상어의 관심을 거의 받지 못하는 먹이를 먹거나 먹이 그물망의 여러 계층에서 더 다양한 먹이 조합을 먹는 것으로 보인다. 버그 메이어는 "이러한 변화에 대한 한 가지 가능한 설명은 어종의 수가 감소함에 따라 상어가 덜 까다로워져 새로운 먹이를 먹게 되었기 때문"이라고 말한다. 연구자들에게 이러한 변화는 생태계가 덜 탄력적이라는 신호로 판단한다.

연구진은 샌드타이거상어라는 한 종에 집중한 결과, 이 종이 시간이 지남에 따라 먹이사슬의 상층부로 올라가 생태계의 최상위 포식자 중 하나가 되었다는 사실을 발견했다. 버그 메이어는 현대의 샌드타이거상어는 먹이 사슬의 상층부에서 먹이를 고르는 것이 더 쉬워졌기 때문에 가장 크고 좋은 먹이를 놓고 경쟁할 모래호랑이상어가 줄어들고 있다고 말한다. 샌드타이거상어는 브라질에서 수십 년 동안 남획되어 왔으며, 2018년에는 심각한 멸종 위기에 처한 것으로 지정되어 이 종에 대한 낚시는 금지됐다.

하지만 안정 동위원소 분석은 변화가 일어났다는 것만 보여줄 뿐, 그 이유를 설명할 수는 없다고 김 박사는 지적한다. 남획이 상어의 먹이 변화의 원인일 수도 있고 아닐 수도 있다. 또한 상어는 정기적으로 이빨을 잃으면 다시 자라기 때문에 이빨 한 개는 상어의 생애 전체를 보여주는 것이 아니라 몇 주 또는 몇 달 동안의 스냅샷과 같다고 그녀는 덧붙인다. 궁극적으로 김 박사는 추가 연구 없이는 상어가 수세기 전과 다른 먹이를 먹는 이유를 정확히 말하기는 어렵다고 말한다.

버그 메이어는 "그럼에도 불구하고 이번 연구 결과는 추가 조사가 필요한 생태계의 교란을 반영한다"고 말한다. 이 연구는 또한 어려운 환경에서도 샌드타이거상어의 회복력을 보여주고 있다.

버그 메이어는 "이 특별한 상어 그룹은 변화에 적응하고 있으며, 생존을 위해 노력하고 있다"고 설명한다.