안녕하세요? Sea Science Reporter 제10기 권영혜입니다.
여러분은 혹시 '먹이사슬(food chain)'이라는 단어를 들어 보신 적이 있는가요?
생태계에서 생산자인 식물이 생산하는 유기물을 바탕으로 군집 내에 구성되는 피식자-포식자 상호 관계에 의한 연결고리를 가리킵니다.
육지와 마찬가지로 해양 먹이사슬이 있습니다. 육지의 식물 대신에 광합성을 해서 에너지를 만들어내는 식물 플랑크톤, 동물 플랑크톤 및 육식성 어류까지 연결되어 있습니다.
바다 생태계의 먹이사슬에서 플랑크톤은 먹이 공급원으로서 중요한 역할을 합니다.
양식업의 발전은 어린물고기 양식에 필요한 먹이 플랑크톤의 대량 배양기술 발달에 힘 입은 바가 큽니다. 오늘, 바다의 탄소순환을 조절하는 생물학적 펌프 역할도 수행하고 있는 플랑크톤을 소개해드리고자 합니다.
- 바다의 방랑자 플랑크톤
바다속에는 수많은 미생물들이 존재합니다.
얼마 전 실험을 위해서 목포 앞바다에서 바닷물을 채취한 후에 루골(lugol) 용액으로 고정하여 현미경으로 관찰하였는데, 많은 종류의 플랑크톤이 관찰되었습니다.
▲ 목포해양대 인근 해역에서 발견된 미생물
플랑크톤(plankton)이란 담수나 해수 등에서 물의 유동에 따라 물에 떠 있거나 표류하는 생물체를 총칭하는 말입니다. 플랑크톤이라는 용어는 독일 과학자인 헨젠(Hensen)에 의해 처음 사용되었는데, 어원은 방랑의 의미인 고래 그리스어인 planktos에서 유래되었다고 합니다.
플랑크톤이 부유 생물이라고 해서 물 위에 떠 있다는 것은 아니고 바다 위, 또는 물속에서도 서식합니다.
- 식물 플랑크톤과 동물 플랑크톤?!
바다의 플랑크톤은 크기에 따라 분류하기도 하지만 일반적으로 독립영양, 종속영양 여부에 따라 크게 식물 플랑크톤과 동물 플랑크톤으로 구분하며 식물 플랑크톤의 숫자가 더 많습니다.
식물 플랑크톤에 대해 말하자면,
식물 플랑크톤은 육지의 녹색식물과 같이 물과 이산화탄소로부터 광합성을 합니다.
바다 속에 많이 분포되어 있는 식물 플랑크톤은 인간과 어류가 살고 있는 수중생태계에 큰 역할을 하고 있습니다. 광합성을 통해 생성된 산소를 방출함으로써 그 역할을 하고 있다고 볼 수 있습니다.
과학잡지 네이쳐지 온라인판(2012. 2.29)에 따르면, 식물 플랑크톤은 무게로 지구 전체 광합성 식물의 1%를 차지하지만 지구 전체 광합성에 약 50%를 기여한다고 합니다.
▲ 식물 플랑크톤 Navicula distans(출처: 수산과학원)
또한, 해양환경의 먹이사슬 구성 중에서 가장 아래 단계에 해당하는 1차 식량원(primary productivity)의 역할을 담당하고 있으며, 다음 단계인 동물플랑크톤에 먹이를 공급하는 역할을 합니다. 이러한 1차 생산자의 역할을 하는 만큼 대부분 단세포 생물이므로 현미경으로만 볼 수 있습니다.
식물 플랑크톤은 햇빛과 수온, 영양물질 등의 영향으로 남조류, 녹조류, 규조류 등으로 나눠지기도 합니다.
각 종류마다 적응해 살아가는 수온 범위와 생태적 특성이 다릅니다.
▲ 적조원인 식물 플랑크톤 Cochlodinium polykrikoides(출처 : 수산과학원)
식물 플랑크톤은 다른 지질시대의 기후 변화를 추측하는 데 이용될 수 있습니다. 고생물학에 있어서, 규조류나 인편모조류와 같은 골격을 지닌 조류의 근세종이 서식하는 온도와 같은 환경 요인들은 이전 시대의 환경 변화를 추측하는 데 사용될 수 있습니다.
동물 플랑크톤에 대해서 말하자면, 동물플랑크톤은 식물플랑크톤과 다르게 광합성으로 에너지를 합성할 수 없습니다. 또한, 바다의 먹이사슬 단계에서 두 번째 단계에 위치하여 바다 생태계를 구성하는 가장 기본적인 먹이의 기능을 하고 있습니다.
▲ 동물 플랑크톤 중 요각류 Calanus sicinus(출처 : 보도자료)
▲ 동물 플랑크톤 야광충 Noctiluca scintillans(출처 : 보도자료)
동물 플랑크톤의 종류에는 난바다곤쟁이류, 유공충류, 요각류 등이 있습니다. 동물 플랑크톤은 식물 플랑크톤과 같이 부유습성으로 인해 물의 흐름에 따라 어느 곳이나 이동할 수 있습니다. 식물 플랑크톤과 달리 빛에 대한 독립성 때문에 수계 전체에서 서식할 수 있습니다. 동물 플랑크톤은 수온에 의해 분포가 제한되며, 차가운 수역에서는 생식할 수 없습니다.
- 해양생태계의 먹이사슬
▲ 해양 생태계 먹이사슬 (출처: 목포해양대 신용식 교수)
바다에서는 식물 플랑크톤(규조류 등) -> 동물 플랑크톤(물벼룩, 물고기의 유생 등) -> 조개, 말미잘 등 -> 작은 물고기/생물(멸치, 새우 등) -> 중간 물고기(정어리, 고등어) -> 큰 물고기(참치, 대구 등) -> 대형 물고기(상어, 범고래 등)가 먹이사슬을 구성합니다.
사진을 보시듯이 식물플랑크톤은 바다 생태계의 기초 생산자입니다. 이러한 생산자가 많아지면 이들을 먹이로 하는 소비자의 수가 많아지게 되고 생물 종이 다양해 질 것이라고 생각합니다. 하지만 식물 플랑크톤의 수가 많아서도, 적어서도 아닌 적당히 있어야 합니다.
1차 생산자들이 사라지게 되면 2차 생산자인 동물 플랑크톤의 먹이가 없어지게 되어서 동물플랑크톤이 살지 못하게 되고 개체 수가 줄어들게 되고, 그 다음 포식자인 어류 및 그 위의 포식자도 살아가기 힘들게 되어 개체 수가 줄어들게 됩니다.
반대로, 1차 생산자가 많으면 적조를 일으키게 되어서 해양에 좋지 않은 영향을 미치게 됩니다.
- 적조를 일으키는 식물 플랑크톤
식물 플랑크톤 중 일부는 적조를 일으킵니다. 이러한 적조현상은 해양생태계의 먹이사슬을 어지럽히기 때문에 아주 문제점이 많습니다.
적조(red-tide)란 식물 플랑크톤의 급격한 증식에 따라 해수를 변색 시키는 자연현상입니다. 하지만 해수의 색이 반드시 적색이 아니고 적조를 구성하는 생물의 종류에 따라 적색, 항색, 적갈색 등 여러 가지 색을 띄고 있습니다.
▲ 2014년 무해성 야광충에 의한 포항 영일만 적조(출처: 보도자료)
적조는 지구상에 생물이 생존하기 시작한 후로부터 발생되어 왔다고 합니다.
적조에 대한 기록을 보면 구약성서 출애굽기 7장 20~21절의 "강물이 모두 피로 변하여 고기가 죽고 물은 냄새가 나서 마실 수 없었다."라는 구절을 적조에 대한 최초의 기록으로 보고 있습니다.
우리나라에서는 삼국사기(신라 아달왕 8년, 서기 161년), 조선왕조실록(정종 1년, 1398년) 등에 적조가 나타난 기록이 있습니다.
현재, 세계적으로 적조를 일으키고 있는 종류는 200여 종으로 보고되고 있는데, 우리나라에서 적조(녹조 포함)를 일으키는 생물은 담수에서 녹조를 일으키는 녹조류 4종을 포함하여 60여 종이 있습니다.
우리나라에서는 규조류와 편조류가 대부분이나 원생동물인 섬모충이 1종 있습니다.
▲ 한국 연안 적조생물 포스터
여름철에 높은 수온과 광합성에 필요한 풍부한 일조량 및 장마로 육지의 영양염류가 연안에 대량 유입되는 등 해양환경의 복합적인 원인으로 나타나고 있습니다.
그러나, 최근에 더욱 자주 발생하는 이유는 바다환경이 오염정도가 높아졌기 때문이라고 합니다.
▲목포 해양대 인근해역 해수에서 관찰된 적조유발 와편모조류
목포 해양대학교 인근 해역에서는 영산강 하구에서 방류된 영양염(식물플랑크톤의 먹이)이 많은 담수가 증가하면 적조를 일으키는 생물인 와편모조류가 활발히 개체 수가 늘어나는 것을 발견했습니다.
해수를 현미경으로 관찰하면 주변에서 적조를 일으키는 생물을 많이 찾아 볼 수 있습니다.
적조를 없애기 위해서 우리는 다양한 환경적인 요인을 복합적으로 봐야 합니다. 실험실에서 완벽하게 적조를 없애는 방안을 마련한다고 해도 바다가 워낙 넓고 여러 생물이 살기 때문에 현장 적용성 힘듭니다. 하지만 여러 가지 방안을 연구하다보면 적조 문제 역시 언젠가 해결할 수 있지 않을까요?
지금까지 해양 생태계의 먹이사슬에 대해서 알아보았는데요. 해양에서도 광합성이 일어나고 생태계가 유지된다는 사실이 놀랍지 않나요? 만약 해양의 먹이사슬의 기본인 해양 플랑크톤이 사라지게 되거나 많아지게 된다면 생태계에 많은 영향을 미친다는 점도 신기하지 않습니까?
생태계의 균형이 무너지면 결국 우리 인간까지 생존이 위협받을 수 있으므로, 생태계의 기본이자 먹이생물의 근간인 플랑크톤이 적정하게 유지될 수 있도록 바다환경 보호를 위해 노력해야겠습니다.
