기후변화 위협 노출된 바다생태계...식물 플랑크톤이 막는다

IBS 기후물리연구단·하와이대 공동연구
환경 변화에 적응...영양 흡수 조절
“기후변화 완화 효과도 기대”

바다는 전지구적 기온 상승의 영향을 크게 받는다. 바다 표면 온도가 상승하며 바다를 구성 요소에 변화가 생기고, 이는 곧 해양 먹이사슬의 변화로 이어지기 때문이다.

그러나 먹이사슬의 최하단에 위치한 식물 플랑크톤은 기후변화에도 다른 바다생물의 먹이인 유기탄소를 더욱 많이 생산할 것이라는 예측이 나왔다. 식물 플랑크톤이 변화하는 기후 환경에서 바다 생태계의 ‘방어막’ 역할을 하게 되는 것이다.

식물 플랑크톤의 모습

21일 기초과학연구원 악셀 팀머만 기후물리 연구단장 연구팀은 미국 하와이대 연구팀과 함께 기후 변화에도 향후 바다 식물 플라크톤이 생산하는 유기탄소 생산량이 증가할 것이라고 밝혔다. 기후 변화로 인해 식물 플랑크톤의 생산성이 감소하고, 다시 기후에 악영향을 줄 것이라는 기존 연구와는 다른 예측이다. 연구 결과는 국제 학술지 사이언스 어드밴시스에 게재됐다.

제1저자인 권은영 IBS 기후물리연구단 연구위원은 “식물 플랑크톤 생산성이 강화되면 대기로부터 더 많은 이산화탄소를 흡수할 수 있어 기후변화를 완화하는 효과도 기대된다”고 밝혔다. 바다 식물 플랑크톤이 기후변화로 인한 전 지구적 규모의 생태계 변화에서 완충 작용을 할 수 있다는 의미다.

대기 온도가 올라가면 바다의 깊은 부분(심층부)에 비해 겉부분(표층부)이 영향을 더욱 크게 받는다. 표층부가 따뜻해지면 심층부와 더욱 더 층이 명확히 분리된다. 이 층 구분이 더욱 명확해질수록 심층부에 있는 식물플랑크톤의 먹이가 표층부에 덜 도달하게 된다. 결국 지구온난화가 식물 플랑크톤의 먹이를 줄이는 결과로 이어지는 것이다.

그러나 연구팀은 북태평양 해양과학기지 관측 자료와 슈퍼컴퓨터를 이용한 시뮬레이션 결과를 종합한 결과 표층부 수온 상승에도 식물 플랑크톤은 오히려 생산성이 늘어난다고 설명했다. 열악한 조건에서는 식물 플랑크톤이 영양 흡수를 조절해 환경에 적응하기 때문이다. 기존 연구에서는 이 ‘영양 흡수 조절 능력’이 고려되지 않았다.

식물 플랑크톤의 영양 흡수 조절 능력이 미래 해양 순생산량에 미치는 영향

영양 흡수 조절능력을 고려한 결과, 지구 표면 온도가 약 4도 증가하는 2100년께 식물플랑크톤 생산량은 전 지구적으로 약 5% 증가할 것으로 분석됐다. 이를 고려하지 않은 시뮬레이션에서는 생산성이 같은 기간 8% 줄어들 것으로 예상됐다.

데이비드 칼 미국 하와이대 교수는 “기후변화에 적응하기 위해 식물 플랑크톤이 신진대사 전략을 바꾸는 것”이라며 “장기적으로는 플랑크톤 종 변화까지 일어날 수 있다”고 설명했다.