<사진. KISTI 미리안 사진자료
출처. KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』>

바다의 살아있는 탄소 펌프와 바이러스

식물성 플랑크톤이라 불리는 해양 유기체가 세계 유기탄소의 약 절반을 고정하는 것으로 추정되고 있다. 최근 과학자들은 녹조(algal bloom)가 바이러스에 감염될 때 지구탄소도 영향을 받는 것을 발견하고 있다.

식물성 플랑크톤이 대기로부터 산소를 펌핑해 해양유기물에 고정시키는 탄소고정을 논할 때, 이 프로세스를 이해하는 중요한 열쇠는 적합한 측정이다. 어떤 측정에서는 지구 전체 유기탄소의 절반 정도가 식물성 플랑크톤에 의해 고정되는데 이 생명체는 지구 전체 광합성 바이오매스의 1%도 되지 않는다.

와이즈만 연구소(Weizmann Institute)의 식물 및 행성과학과(Plant and Environmental Sciences Department) 해양미생물학자 아사프 바르디(Assaf Vardi) 박사와 해양학자인 요아프 레한(Yoav Lehahn) 박사, 구름 물리학자인 일란 코렌(Ilan Koren) 교수는 상호관심사를 연결함으로써 아주 작은 이 생명체가 대기 중 탄소를 조절하는 역할 규명이 시작될 수 있다.

식물성 플랑크톤의 크기는 작지만 우주에서도 관찰될 수 있다. 이들은 녹조가 수천 킬로미터에 이르도록 증식하며 해양을 컬러 조각으로 만들어 인공위성에 추적될 수 있다. 녹조들은 빠르게 성장하고 급히 사라지는 경향이 있다.

얼마나 많은 탄소가 녹조로 고정되는가, 녹조가 사라질 때 녹조의 탄소에 어떤 현상이 발생하는가? 이 현상은 부분적으로 녹조를 죽이는 대상에 좌우된다. 예를 들면 다른 해양생물이 녹조를 대부분 먹는다면 녹조의 탄소는 먹이순환을 지나치게 된다. 그러나 식물성 플랑크톤이 굶주리거나 바이러스에 감염되면 이 프로세스는 더욱 복잡해진다. 죽어 가라앉는 유기체는 자신의 탄소를 해저로 보내지만 다른 이들은 수면에서 박테리아에 의해 정화된 후 호흡을 통해 유기탄소를 대기로 방출한다.

바르디, 레한 박사와 코렌 교수는 인공위성을 이용해 바이러스 감염으로 인한 녹조 소멸을 발견할 수 있는지를 질문했다. 최근 수행된 러트거스 대학교(Rutgers University)와 우즈홀 해양연구소(Woods Hole Oceanographic Institute)의 아이슬란드 탐사에서 연구자들은 조류-박테리아의 상호작용과 이들이 해양 탄소순환에 미치는 영향에 관한 데이터를 수집했다.

그들은 현장 측정 자료와 인공위성 자료를 결합하여 거대한 외양에서 바이러스가 녹조에 미치는 영향을 최초로 측정했다. 이 작업을 수행하면서 해류가 녹조에 영향을 미치지 않을 때 특별한 녹조 조각은 물리적 프로세스에서 특정한 조건을 만족시키는 것이 확인됐다.

연구자들은 생물학적인 영향을 발견하고 녹조 조각에서 전과정을 추적한 결과, 특별한 조류가 소멸하는 과정에서 바이러스의 역할을 정량화할 수 있으며 연구결과는 북서대양 연구탐사에서 얻은 데이터를 통해 입증됐다.

과학자들은 하나의 녹조조각을 약 1000제곱킬로미터의 크기로 추정하는데, 1~2주 내에 형성되며 24,000톤의 유기탄소를 고정시킨다. 이는 유사한 면적의 열대우림이 주는 효과와 맞먹는다.

바이러스 감염이 녹조 전체를 급속하게 사멸시킬 수 있기 때문에 이 프로세스를 우주에서 관측하는 것은 탄소순환의 반전, 환경스트레스에 대한 민감도, 해양 바이러스를 이해하고 정량화하는데 크게 기여할 수 있다.

■ KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 http://mirian.kisti.re.kr