<사진. physorg
출처. KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』>
생존을 위해 난류를 이용하는 식물성 플랑크톤
호주 서호주 대학교(University of Western Australia) 산하 물 연구소(CWR; Centre for Water Research) 소속의 연구진이 개발한 독특한 물 분포 도구(water profiling instrument)가 과학자들이 조류 개체(algal population)에 대한 가장 미묘한 난류(turbulence)의 영향을 이해할 수 있게 해줄 것으로 전망된다.
매우 우수한 민감도를 가진 새로운 최신 PFP(Portable Flux Profiler)는 밀리미터 규모의 측정을 가능하게 하는 분해능이 우수한 센서를 갖추고 있다. 이러한 장치는 과학자들이 해수에서 식물성플랑크톤(phytoplankton) 군집에 대한 바람과 해류에 의해 유발되는 움직임 같은 마이크로 규모의 움직임인 난류의 영향을 증명할 수 있게 해준다. 이러한 정보는 조류 번성과 같은 가능한 문제를 예측하는 데 도움을 줄 수 있다.
연구진은 호주 남서부 지역에서 연안 만 형성의 거대한 식물성플랑크톤에 대한 마이크로 규모의 난류의 영향을 조사했다. 마이크로 구조, 물리적 및 형광 검출 깊이-분포 현장 측정(fluorometric depth-profiling field measurement), 영양분에 대한 물 시료 채집, 엽록소 a(chlorophyll-a) 분석 및 식물성플랑크톤의 거대 크기 분율의 계수 등이 2012년 늦은 겨울과 늦은 봄에 분석됐다. 두 계절 모두에서, 연구진은 규조(diatom)의 지배, 낮은 수의 와편모충(dinoflagellate), 낮은 영양분 농도, 질소 제한(nitrogen limitation), 청정한 해수 및 높은 난류 강도 등을 관찰했다.
늦은 겨울에, 전체 질소, 엽록소 a 및 규조 세포 농도 등은 늦은 봄철보다 훨씬 더 높았다. 그러나 와모편충의 풍부함은 대체로 변화하지 않았다. 이것은 렙토사이린드러스(Leptocylindrus), 센털돌말(Chaetoceros) 및 스켈레토네마(Skeletonema) 등과 같은 우세하게 고리를 형성하는 규조의 생물 형태가 늦은 겨울철에 증가된 질소의 펄스를 이용할 수 있다는 것을 의미한다.
영양분 저장은 규조가 낮은 영양분 이용 가능성이 있는 기간 동안 생존할 수 있게 해주고, 규산질의 세포 고리(siliceous cell chain) 형성은 규조가 난류의 해양 생태계에서 영양분에 접근할 수 있는 이득을 제공한다.
박사 과정 학생인 Daniel Machado가 주도한 연구에 따르면, 난류에 직면했을 때, 다른 유기체보다 일부 형태의 식물성 플랑크톤이 적응을 더 잘 한다고 밝혔다. 관련 논문은 Estuarine, Coastal and Shelf Science 저널에 발표됐다.
연구진은 가장 일반적인 식물성플랑크톤 그룹 중 하나인 규조가 안전을 보다 더 잘 도모할 수 있으며, 와편모충(dinoflagellate) 이상의 조건에서 이동성 영양분을 이용한다는 것을 보여주었다. 이것은 식물성플랑크톤이 이러한 종류의 조건에서 우세한 개체수가 될 수 있다는 것을 의미한다.
공동 저자이며 CWR의 책임자인 Jorg Imberger 교수는 PFP가 독특한 장치이며, 조류 종 계승에서 소규모 난류 움직임의 영향을 조사 및 이해할 수 있는 가능성을 열었다고 밝혔다. 조류 종 계승 공정에서는 잠시 동안 일부 종이 번성하지만, 난류 수준이 변화할 때 더 잘 적응할 수 있는 다른 유기체가 버려진다.
우리는 난류와 관련이 있는 마이크로 규모와 영양분 이용 가능성의 영향과 결합된 식물성플랑크톤 생물 형태의 발생을 결부시킬 수 있다.
공동 저자이며 연구 조교수인 Clelia Marti는 연구의 결과가 유체역학-생태학적 모델링(hydrodynamic-ecological modelling)에 상응하는 새로운 견해를 제공했다고 밝혔다. 이것은 유체역학-생태학적 수치 모델에서 조류 계승에 대한 난류 강도의 영향을 포함시킬 수 있게 해주고 우리의 이해에 주요 혁신을 달성한 것을 대표하고 있다고 Marti는 밝혔다. 우리는 난류 강도(turbulence intensity)가 조류 번성 그룹을 결정하는데 있어서 우세한 요인이라는 것을 확인할 수 있었다고 Marti는 밝혔다.
■ KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 http://mirian.kisti.re.kr