해양 1차 생산 및 플랑크톤

개별적으로는 보이지 않지만 총체적으로는 방대한 양의 부유성 식물성 플랑크톤은 지구 광합성의 약 절반을 수행하며, 햇빛과 영양분을 유기물로 전환하여 바다의 거의 모든 생명체를 먹여 살립니다.

Definition

해양 1차 생산은 바다의 광합성 유기체가 이산화탄소로부터 유기물을 합성하는 것이며, 플랑크톤은 이 생산을 수행하고 소비하는 부유성 유기체(식물성 플랑크톤, 동물성 플랑크톤, 미생물)입니다.

Scope

이 주제는 광합성을 하는 식물성 플랑크톤과 이를 섭식하는 동물성 플랑크톤, 1차 생산 측정, 생산성에 대한 빛과 영양분의 통제, 플랑크톤 대증식의 계절적 역학, 주요 플랑크톤 그룹 및 그들의 생태학적 역할을 다룹니다.

Core questions

• 어떤 유기체가 해양에서 1차 생산을 수행하며, 이는 어떻게 측정됩니까?
• 빛과 영양분 가용성은 생산 속도와 위치를 어떻게 결정합니까?
• 계절성 식물성 플랑크톤 대증식을 유발하고 종결시키는 요인은 무엇입니까?
• 동물성 플랑크톤 섭식과 미생물 루프(microbial loop)는 1차 생산의 운명을 어떻게 형성합니까?

Key theories

임계 수심 가설

혼합층의 평균 빛이 광합성이 호흡과 균형을 이루는 수준을 초과하도록 혼합층이 얕아질 때 식물성 플랑크톤 대증식이 발생하며, 이는 수층 물리와 대증식 시기를 연결합니다.

빛과 영양분 제한

생산은 깊이에 따라 감소하는 빛과 깊이에 따라 증가하는 영양분에 의해 공동으로 제한되며, 대부분의 생산을 영양분 재공급에 따라 생산성이 달라지는 햇빛이 비치는 층에 국한시킵니다.

Mechanisms

유광대(euphotic zone)의 식물성 플랑크톤은 햇빛을 이용하여 이산화탄소와 영양분을 유기물로 고정합니다. 이들의 성장은 깊은 곳에서 빛이 부족하거나 표면에서 영양분이 부족할 때 제한됩니다. 계절적 온난화와 혼합 감소는 세포를 빛이 있는 층에 가두어 대증식을 유발하며, 이는 나중에 영양분 고갈과 동물성 플랑크톤의 섭식에 의해 중단됩니다.

Clinical relevance

1차 생산은 어업의 생산성과 해양 탄소 흡수원의 강도를 결정하며, 플랑크톤 군집과 대증식 시기의 변화는 기후 변화의 민감한 지표입니다. 특정 플랑크톤 중 유해 조류 대증식(harmful algal blooms)은 인간 건강과 양식업에 위험을 초래합니다.

History

1880년대 헨센(Hensen)의 정량적 플랑크톤 조사는 해양 생산성 연구의 기초를 마련했습니다. 스베르드럽(Sverdrup)의 1953년 임계 수심 이론(critical depth theory)은 대증식 시작을 혼합과 빛에 연결시켰고, 1980년대 이후 위성 해색 감지(ocean-color sensing)는 해양 1차 생산의 최초 전지구적 지도를 가능하게 했습니다.

Key figures

• Harald Sverdrup
• Gordon Riley
• Paul Falkowski

Seminal works

• millerWheeler2012
• falkowskiRaven2007

Frequently asked questions

지구 광합성 중 해양에서 얼마나 많은 부분이 발생합니까?

해양 식물성 플랑크톤은 지구 순 1차 생산량의 약 절반을 차지하며, 이는 지구 광합성 생물량의 극히 일부에 불과함에도 불구하고 모든 육상 식물을 합친 것과 맞먹는 수준입니다.

봄에 식물성 플랑크톤 대증식이 발생하는 이유는 무엇입니까?

봄철 온난화로 인해 수직 혼합이 감소함에 따라, 식물성 플랑크톤은 손실되는 속도보다 더 빠르게 성장할 수 있을 만큼 충분히 오랫동안 햇빛이 비치는 표층에 머물게 되어 개체수가 급격히 증가합니다.