플랑크톤 먹이망
1. 플랑크톤 먹이망이란?
해양에는 수 많은 종류의 플랑크톤들이 서식하고 있다. 이들 사이에는 다양한 상호관계가 있지만 포식자-피식자관계(predator-prey relationship)를 가지는 경우가 가장 많다. 이렇게 수 많은 플랑크톤 종들 간의 포식자-피식자 관계가 마치 그물처럼 복잡하게 이루어진 것을 플랑크톤 먹이망(food web)이라고 한다.
기존에는 플랑크톤들은 식물플랑크톤(phytoplankton) - 원생동물플랑크톤(protozooplankton) - 후생동물플랑크톤(metazooplankton)으로 이어지는 먹이사슬(food chain)을 이룬다고 생각하였으나, 1970년대에 들어와 기존에 생각했던 것과는 달리 대부분이 해양세균성플랑크톤(heterotrophic bacterioplankton)이 부착성(attached bacteria)이 아니라 자유성(free-living bacteria)이고, 이들이 미소편모류(microflagellates)나 섬모류(ciliates)의 중요한 먹이라는 것이 밝혀지면서 새로운 먹이망인 microbial loop가 형성되었다. 그러므로 현재에는 식물플랑크톤-원생동물플랑크톤-후생동물플랑크톤으로 이어지는 기존의 먹이망과 세균성플랑크톤-미소편모류, 소형섬모류-종속영양성 와평모류, 대형 섬모류로 이어지는 새로문 먹이망이 결합된 형태로 이루어져 있다.
2. 왜 먹이망을 연구하는가?
우리는 어떤 환경변동요인이 있을 때 가장 많이 관심을 갖는 것은 "과연 그 환경변동이 생태계(ecosystem)에 어떤 영향을 주는가?"하는 것이다. 생태계는 구조(structure)와 기능(function)으로 이루어져 있는데 구조는 생태계를 구성하고 있는 구성생물과 무생물이고, 기능이란 이러한 구조가 작용하고 변해가는 것이다. 기능에는 물질의 순환, 에너지 유동, 먹이망 등이 있는데 모든 것의 출발은 먹이망이다. 먹이망이 완성되어야 생태계 내 물질의 순환, 에너비 유동 등을 알 수 있기 때문이다. 어떤 환경변화(지구온난화, 연안개발, 오염물질 대량 투입 등)가 생태계에 어떤 영향을 주는지 알아내기 위해서는 먼저 먹이망을 조사해야 하는 것이다.
3. 먹이망 조사는 어떻게?
먹이망을 조사하기 위한 대략적인 process는 (1) 먼저 대상 해역에서 시료를 채취하여 실내, 실외 배양을 하여 각 그룹의 우점종을 분리한 뒤, (2) 수많은 combination 실험을 통하여 주요 종간의 포식자-피식자 관계를 밝히고(표 1), (3) 배양 및 현장직접 측정방법을 통하여 포식자의 피식자에 대한 포식율을 측정하며, (4) 이 들 결과를 결합하여 먹이망 흐름도를 만들고 각 component간의 flux를 계산한다. (5) 그 후 환경변동요인을 넣어 먹이망의 반응을 예측한다.
4. 산업체에 계시는 분들이 해양생물학자에게 가장 많이 질문하는 것은 "어떤 환경변화에 의하여 식물플랑크톤의 양이 많아지는 것이 좋은가요? 아니면 줄어드는 것이 좋은가요?" "방향이 결정되어야 조치를 취할텐데요."라는 것인데...
연안에 위치하여 물질이나 에너지를 배출하고 있는 산업체에서는 요즘 배출물질에 의한 적조발생, 연안수산자원감소 문제 등으로 큰 환경논쟁에 빠져 있다. 그 중 가장 많이 고민하는 부분이 "어떤 환경변화에 의하여 식물플랑크톤의 양이 많아지는 것이 좋은가? 아니면 줄어드는 것이 좋은가?"하는 문제이다. 식물플랑크톤이 많아지면 적조를 일으키고 부영양화를 일으킨다고 비난을 받고 식물플랑크톤이 줄어들게 하면 어패류의 먹이를 감소시키게 한다고 비난을 받는다. 이에 대한 대답은 바로 먹이망의 안정성 유지 여부에 의하여 결정된다는 것이다. 식물플랑크톤이 많아지든 줄어들든 이들을 소비하는 상위포식자들의 잘 소비할여 물질을 더 상위포식자들에게 전달할 수 잇으면 큰 문제가 없는 것이다. 그러나 먹이망에서 한 곳이라도 심하게 파괴되어 기능을 수행하지 못한다면 하위영양단계 물질은 최종영양단계인 어패류까지 가지 못하고 중간에 main 먹이망을 이탈 수질을 악화시킬 수 밖에 없는 것이다. 그러므로 먹이망의 안정성 연구는 환경영향을 판단하는데 필수적이다.
5. 미국 Scripps Institution of Oceanography (University of California, San Diego)는 30-40년 전에 해양생물, 화학, 물리학자들을 중심으로 이미 Food Chain Research Group을 만들어 먹이망에 대한 집중적인 연구했다는데...
Scripps Institution of Oceanography는 30-40년 전에 해양생물, 화학, 물리학자들을 중심으로 이미 Food Chain Research Group을 만들어 먹이망에 대한 집중적인 연구를 하여 이제까지의 결과를 중심으로 지구온난화, 엘리뇨, 적조 영향 등을 정확히 이해, 예측하고 있다. 이 부분의 연구가 되어야 온난화, 온실가스 연안개발에 따른 해양생태계의 영향을 정확히 알 수 있다.