춘계 식물플랑크톤 대증식에 악천후가 미치는 영향 연구

Abstract

온대해역에서 식물플랑크톤의 계절적 대증식은 온대해역이 높은 연간 탄소고정능력을 갖게 되는 중요한 현상이다. 이에 따라 식물플랑크톤의 춘계 대증식은 변해가는 지구환경을 연구하는데 있어서 중요한 연구주제일 뿐만 아니라, 이에 연계되는 다양한 물질의 전지구적 순환에도 기본연구로써 의미가 있다. 따라서 본 연구는 2019년 4월 17일부터 5월 13일 까지 26일간 이어도 해양과학기지에서 연속 체류를 하여, 춘계 간 이어도 해역의 식물플랑크톤 대증식 특성을 연구하였다. 연구 기간 동안 식물플랑크톤의 군집은 4월 21일과 29일의 2회에 걸쳐서 Chl a 정점을 나타냈다 (21일 4.57 μg L-1, 29일 5.65 μg L-1). 하지만, 이렇게 춘계대증식의 정점을 나타내었던 기간 동안, 이어도 과학기지 해역에는 지속되는 연속적인 짙은 구름과 짙은 안개로 인해 식물플랑크톤의 일차생산력에 원동력이 되는 광량이 크게 저해 받는 현상이 생겼다. 4월 21부터 5월 1일까지 10일간 일조시간이 5.3시간 이하로 유지가 되었으며 28일과 30일에는 0시간의 일조 시간을 기록하였다. 하지만 이 기간 중에도 예외적으로 4월 27일에는 맑은 날씨를 보였다. 이러한 악천후는 식물플랑크톤의 생산력에 크게 영향을 준 것으로 나타났다. 표층의 일차생산력을 Chl a 농도, 일간 평균 대기광량, Pmax을 변수로 다중회기분석을 시행하고, 이를 바탕으로 각 요소의 일차생산 기여도를 분석하였다. 그 결과 낮은 광 환경이 조성되었던 4월 19일 ~ 5월 1일간은 Chl a의 일차생산에 대한 기여도가 42 ~ 77 % 의 높은 값을 나타내며 해당기간 동안의 일차생산을 이끌었으며(4월 27일 제외), 광량은 5 ~ 24 % 의 낮은 기여도를 나타내며 일차생산의 제한요소로 작용하였다. 반대로 5월 3일부터 조사의 종료일인 13일 까지는 Chl a가 제한이 되고, Pmax가 주로 생산력을 이끄는 상반된 경향이 나타났다. 이에 따라 낮은 광의 기간 동안에는 높은 Pmax가 Chl a의 농도를 높이고, 이러한 Chl a 가 다시 높은 생산력을 나타내는 데에 2일의 간격이 필요한 것으로 나타났다. 반면에, 광이 제한되지 않았던 기간 동안은 Pmax 값은 빠르게 일차생산력으로 전환이 되어 시간적인 지연 없이 Pmax과 일차생산이 상관관계를 나타내는 패턴을 보였다. 낮은 광 환경은 Pmax에도 영향을 주었다. 4월 23일 ~ 29일 간은 Pmax 값이 일평균 대기광량과 양의 상관관계를 보였으며 (r = 0.78), Pmax를 광량, Chl a 농도, 3가지 분류군별 지시색소를 사용하여 multiple regression을 수행한 결과, p = 0.03, r2 = 0.7773 의 값을 나타내며, 해당 변수들이 Pmax와 유효한 상관관계가 있음을 확인하였다. 따라서 본 연구에서는 춘계 대증식간 식물플랑크톤 군집의 일차생산은 저광의 환경이 형성이 되었을 때, 광합성의 명반응을 수행할 에너지가 적어서 억제되기도 하지만, Pmax 또한 억제를 하면서 중복적으로 식물플랑크톤 군집의 생산 및 생장을 저해할 수 있음을 확인하였다.