식물성 플랑크톤 꽃은 철분이 풍부한 물의 융기에 달려 있습니다.
Iron shortage threatens microbes key to food chain in Southern Ocean
Phytoplankton blooms depend on the upwelling of iron-rich water
23 FEB 20232:00 PMBYWARREN CORNWALL
의 간단 번역입니다.
매년 봄 남극 대륙의 얼음 해안에서 우주에서 볼 수 있을 정도로 큰 생명의 폭발이 펼쳐집니다. 철분이 풍부한 물이 아래에서 솟아오르면 남극해의 표면은 밝은 녹색 식물성 플랑크톤의 환각 구름으로 소용돌이치며, 단세포 생물은 대기에서 탄소를 빨아들이고 크릴을 유지하여 먹이 사슬의 기초를 형성하며, 크릴은 차례로 물고기, 고래, 펭귄의 주요 먹이 공급원입니다.
이제 한 과학자 그룹은 지난 25년 동안 생태계와 기후에서 중요한 역할을 하는 이 계절적 꽃이 위험에 처할 수 있다고 말합니다. 남극해의 식물성 플랑크톤은 광합성 기계의 빌딩 블록인 철이 점점 더 굶주리고 있으며 생산성이 감소할 수 있는 징후가 있습니다. 오늘 Science 지에 발표된 이 발견은 많은 기후 모델이 다가오는 세기에 대해 예측한 생산성의 급증에 직접 반대하는 놀라운 일입니다.
변화의 명백한 속도는 “정말 놀랍다”고 채플 힐에 있는 노스 캐롤라이나 대학의 생물 해양학자인 Adrian Marchetti는 식물성 플랑크톤을 연구하지만, 연구에 직접 참여하지는 않았다고 말합니다. 식물성 플랑크톤의 큰 감소는 “지구 탄소 순환에 실제로 영향을 미칠 수 있다”라고, 해양 탄소를 연구하는 워싱턴 대학교 시애틀 해양학자 앨리슨 그레이는 덧붙인다.
해양 철분 수준은 남극해에서 식물성 플랑크톤 생산성을 제한하는 중요한 요소로 알려졌지만 연구하기 어려운 것으로 악명이 높습니다. 로봇 센서나 연구선은 일상적으로 영양소를 찾지 않습니다. 그래서 과학자들은 최근에 식물성 플랑크톤이 철분 부족에 대처하고 있다는 신호를 찾아 그 수준을 추론하기 시작했습니다.
새로운 연구는 식물성 플랑크톤이 방출하는 빛을 비광화학 담금질이라고 불리는 생리적 과정의 징후로 분석했는데, 여기서 식물성 플랑크톤은 열을 방출하여 과도한 햇빛을 처리합니다. 담금질은 철분 스트레스의 지표인데, 영양소가 부족한 식물성 플랑크톤은 빛에 더 취약하게 만드는 방식으로 생리학을 변경하기 때문입니다. 194 년부터 시작된 연구 선박의 194회 여행과 1996년부터 표류하는 47개의 센서를 실은 부유물의 데이터에서 연구원들은 빛 노출의 변화를 조정할 때 담금질이 연간 거의 5% 증가한 것을 발견했습니다. 이 추세는 지난 2년 동안 식물성 플랑크톤이 충분한 철분을 얻기 위해 점점 더 고군분투하고 있음을 시사한다고 남아프리카 정부의 남극해 탄소 및 기후 관측소의 생지화학자이자 Science 논문의 수석 저자 인 Tommy Ryan-Keogh는 말합니다.
Ryan-Keogh와 그의 공동 연구자들은 플랑크톤 꽃의 위성 이미지와 바다 부유물의 측정을 사용하여 1998 년부터 변화를 추적하여 식물성 플랑크톤 생산성도 조사했습니다. 그들은 데이터를 순 식물성 플랑크톤 생산성의 추정치로 변환하기 위해 모델에 의존하여 남극해에서 작지만, 통계적으로 유의미한 생산성 감소를 발견했습니다.
쇠퇴가 현실이라고 해도 철이 역할을 하고 있는지는 확실하지 않습니다. 수십 년 동안 남극해의 철 역학을 연구해 온 태즈메이니아 대학의 생지화학자인 필립 보이드는 다른 잠재적 요인을 지적합니다. 예를 들어, 해양 동물은 식물성 플랑크톤을 더 많이 먹을 수 있습니다. “철 스트레스와 순 1차 생산을 직접 연결하는 것은 긴 활입니다.”라고 그는 말합니다.
식물성 플랑크톤이 철분 부족에 직면하는 이유도 명확하지 않습니다. 현재의 기후와 해양 모델은 기후 변화에 따라 남극해의 바람이 남쪽으로 이동하여 더 많은 융기를 일으켜 바다 깊은 곳에서 표면으로 철을 가져오고 생산성의 폭발을 촉진하리라 예측합니다. Ryan-Keogh는 식물성 플랑크톤에 철분이 부족한 세 가지 가능한 이유를 제안합니다 : 이산화탄소 수준 상승으로 인한 해양 산성화는 영양소 흡수를 더 어렵게 만들 수 있으며, 해수 온도 상승은 신진대사를 가속하고 철분 수요를 증가시킬 수 있으며, 해양 혼합의 다른 층이 더 깊은 곳의 움직임을 제한할 방법의 변화, 철분이 풍부한 물이 표면을 향합니다. “이를 테스트하려면 많은 실험실 작업이 필요합니다.”라고 Ryan-Keogh는 말합니다.
무슨 일이 일어나고 있는지 분리하는 것은 남극해의 미래 생태계 변화를 이해하는 것뿐만 아니라 지구 기후의 운명을 예측하는 데에도 중요합니다. 남극해는 중요한 탄소 흡수원입니다. 바다에 용해되는 모든 탄소 오염의 절반이 바다에서 발생합니다. 그 용해 된 탄소 중 일부는 식물성 플랑크톤에 의해 흡수되어 생물 또는 생물을 먹는 유기체가 죽어 바닥으로 가라앉을 때 저장됩니다.
이 연구에 참여한 리버풀 대학의 해양학자 알레산드로 타글리아부에(Alessandro Tagliabue)는 철 기아 추세가 일시적일 수 있다고 말합니다. 그러나 미래의 풍요를 예측하는 모델이 남극해와 그곳에 사는 유기체에 대해 잘못 표현하고 있을 수도 있습니다. “우리는 모델이 현재의 추세를 재현하지 않는 이유를 알아야 합니다.”라고 해양 생지화학적 과정 모델링을 전문으로 하는 Tagliabue는 말합니다.
널리 사용되는 여러 기후 모델을 연구한 캘리포니아 대학교 어바인 (University of California, Irvine)의 해양학자 키스 무어 (Keith Moore)는 이 추세가 오래 가지 못할 것이라고 확신한다. 그는 이 논문이 현재 식물성 플랑크톤의 철분 결핍이 증가하고 있다는 설득력 있는 사례를 제시한다고 말하지만, 무어는 모델이 예측한 대로 바람이 결국 남쪽으로 이동하고 식물성 플랑크톤 꽃이 그 어느 때보다 무성해질 것으로 예상합니다. “지금 일어나고 있는 일은 그 모델들이 알아차리기에는 너무 미묘할 수 있습니다.”라고 그는 말합니다.
doi: 10.1126/science.adh3116
