파이토플랑크톤은 지구 산소 공급량의 절반을 생성하는 것으로 추정되는 식물과 유사한 미생물입니다. 그리고 죽더라도 해저로 떨어져 거대한 탄소 흡수원으로 변합니다. 이제 우리는 전 세계 해양에 표류하는 로봇 네트워크 덕분에 그들이 얼마나 많은 질량을 차지하는지 마침내 알 수 있게 되었습니다. 간단히 말해서, 식물성 플랑크톤의 총 질량은 대략 2억 5천만 마리의 코끼리와 같습니다. 과학적 측정에 따르면, 표면 바로 아래에 떠 있는 식물성 플랑크톤의 총 질량은 약 314테라그램, 즉 3억 4600만 톤으로 추정됩니다.
그러면 과학자들은 지구를 덮고 있는 광활한 바다에 떠다니는 미생물의 질량을 어떻게 측정했습니까? 음, 그들은 표류하는 로봇 관측소 네트워크에 의존했습니다. 10년이 넘는 기간 동안 BioGeoChemical-Argo 프로그램을 통해 수백 개의 플로트가 바다에 배치되었습니다. 산소 농도, pH 수준(산도 또는 알칼리도 측정), 물 기둥의 부유 입자 농도, 엽록소(광합성을 가능하게 하는 녹색 색소), 하강 복사 조도(해양 표면을 관통하는 태양 에너지 측정)와 같은 다양한 중요한 데이터를 측정할 수 있는 자유롭게 떠다니는 글로벌 센서 네트워크라고 생각하십시오.
그런데 왜 식물성 플랑크톤에 초점을 맞추는 걸까요? 바다에 대해 생각할 때 가장 먼저 떠오르는 생각은 그곳에 서식하는 장엄한 생물이지만, 지구상의 생명 유지에 필수적인 식물성 플랑크톤을 생각하는 사람은 많지 않습니다. 수생 먹이 사슬의 기초가 되는 것 외에도 이 미세한 식물과 유사한 유기체는 햇빛을 가두어 음식으로 전환하는 과정인 지구 광합성의 거의 절반을 담당합니다. 그것들은 극도로 풍부하며, 바닷물 한 방울 속에서 수백만 마리의 식물성 플랑크톤이 번성하는 것을 발견할 수 있을 정도로 풍부합니다.
이 로봇은 해양 건강 연구에 어떻게 도움이 됩니까?
떠다니는 로봇의 BGC-Argo 네트워크에는 생물학적 질량, 산소 및 질소 순환과 관련된 생지화학적 과정에 필수적인 것으로 간주되는 변수를 측정하는 데 사용되는 다양한 센서가 장착되어 있습니다. 산소 농도를 측정하는 이유는 식물성 플랑크톤의 수뿐만 아니라 CO가 얼마나 많은지에 대한 단서를 제공하기 때문입니다.2 바다에 의해 격리되고 있습니다. 질산염 수준은 중요한 식물성 플랑크톤 영양소이기 때문에 측정되며, 그 수준은 해양 생산성의 척도로 간주됩니다. pH 수준 분석은 과학자들이 해양의 광합성과 호흡 패턴을 이해하는 데 도움이 됩니다. 엽록소 측정은 식물성 플랑크톤 활동의 주요 식별자 역할을 합니다.
하지만 이 모든 분석의 최종 목표는 무엇입니까? 이러한 부유물을 사용하면 생성되는 산소량, 식물 영양분의 생산량, 시간이 지남에 따라 바다가 어떻게 산성화되는지 등 해양 생산성의 단기 및 장기 변화를 측정할 수 있습니다. 간단히 말해서, 떠다니는 로봇은 생물학적, 지질학적, 화학적 렌즈를 통해 바다의 기후와 건강 상태를 스냅샷으로 찍습니다.
식물성 플랑크톤은 지구 생태계에서 중요한 역할을 하기 때문에 그 개체수와 패턴을 주시하는 것이 매우 중요합니다. 그러나 그들을 관찰하는 것은 쉬운 일이 아닙니다. 전 세계 식물성 플랑크톤 바이오매스 추정치를 제시한 캐나다 달하우지 대학교(Dalhousie University)의 과학자들은 “적어도 그 중 절반은 우주 위성에 의해 관찰되지 않는다”고 지적합니다. 기억해 보면 NASA조차도 우주에서 식물성 플랑크톤을 연구하기 위해 PACE(플랑크톤, 에어로졸, 구름 및 해양 생태계의 약자) 위성을 배치하고 있습니다.
지구의 건강을 들여다보는 창
미국 국립과학원회보(Proceedings of the National Academy of Sciences)에 발표된 전 세계 식물성 플랑크톤 질량을 기록한 논문의 수석 저자인 Adam Stoer는 “우리 논문에서 강조하는 것은 이 전 세계 로봇 함대가 지구의 식물성 플랑크톤을 전체적으로 모니터링하는 데 매우 가치가 있다는 것입니다. 따라서 바다가 계속 따뜻해짐에 따라 로봇이 어떻게 반응할 수 있는지 이해할 수 있다는 것입니다.”라고 말했습니다. 그는 로봇의 전 세계적 존재로 인해 팀이 최종적으로 이러한 수중 미세 생명체의 바이오매스를 추정할 수 있게 되었다고 지적합니다. 그러나 로봇식 BGC-아르고 플로트의 전 세계 분포를 감시하는 것 외에도 해양 표면 가까이에서 이러한 유기체가 본질적으로 빠르게 성장하고 축적되는 식물성 플랑크톤의 번성을 분석하는 것도 중요합니다.
Nature에 발표된 연구에 따르면 식물성 플랑크톤의 번성은 해안 생태계(특히 수산업)에 유익할 수 있지만 이러한 사건은 “주요 환경 문제”를 촉발하기도 합니다. 이러한 녹조는 종종 먹이 사슬에 축적될 수 있는 독소를 생성할 수 있으며, 이는 녹조에 영향을 받는 지역에서 잡힌 물고기를 섭취하는 인간과 다른 생명체에게 질병을 유발할 수 있습니다.
이러한 번성 현상은 또한 수역의 더 깊은 층에 있는 산소의 존재를 급속히 감소시킬 수 있으며, 본질적으로 동물의 죽음을 초래하고 모든 유기체의 지역 생태계를 파괴하는 무산소성 “데드 존”을 생성합니다. 때때로 이러한 개화 현상의 규모는 녹색과 파란색으로 인해 우주에서도 관찰될 수 있을 만큼 거대합니다. 불행하게도 그 규모와 발생 속도는 인간이 만든 요인으로 인해 더욱 빨라지고 있으며, 이로 인해 BGC-아르고 플로트와 같은 도구가 지구의 전반적인 건강을 평가하기 위해 이러한 대량 식물성 플랑크톤 추세를 주시하는 것이 더욱 중요해졌습니다.
