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해양의 생태계를 가로지르는 거대한 혈관 바다의 영양염류
  • 조중혁 기자
  • 승인 2019.06.10 09:57
  • 호수 117
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끝없는 지평성을 두고 한없이 푸르러 보이는 바다, 하지만 그 바다 안에 사는 생물들이 살아가가기에는 물만으로는 부족하다. 이들 해양생물의 생명을 지탱해주는 것 중 하나가 바닷속에서 대양을 가로지르는 영양염류인데, 이들은 어떻게 바다의 생태계를 돕는 것일까?

 

지구 산소의 80%를 만들어내는 바닷속 플랑크톤, 영양염류가 있어 살아간다

우리가 숨 쉬고 있는 대기들을 만들어 내고 있는 큰 공로자가 바다 속의 플랑크톤이라는 사실을 알면, 놀랄 사람들이 많을 것이다. 플랑크톤의 역할은 놀랍다. 규조류는 원생생물로 광합성에 의해 지구 대기 중에 있는 산소 가운데 4분의 1을 만들어낸다. 식물 플랑크론 전체로 따지면 지구 산소의 절반을 공급하고 있다고 한다. 이들 플랑크톤은 인류가 제멋대로 계속 방출하고 있는 이산화탄소를 삼키고 산소를 방출한다. 오랫동안 엄청난 플랑크톤이 죽어 해저에 가라앉으면서 축적돼 석유가 됐다. 이를 인류는 다시 빼내고 이산화탄소를 대기 중으로 방출하고 있다.

그리고 이 플랑크톤의 목숨을 책임지는 것이 영양염류인데, 우리가 말하는 영양염류는 규산염 · 인산염 · 질산염 · 아질산염 등의 총칭으로 간단히 영양염이라고도 한다. 서울대의 지구환경과학부 정해진 교수 연구팀은 지난 1월 녹조나 적조 현상을 일으키는 주범인 ‘식물 플랑크톤’이 수온보다는 부영양화 현상에 의해 좌우된다는 연구결과를 발표해 논문을 해양생물 분야 국제 학술지 ‘해로운 조류’(Harmful Algae) 1월호에 게재했다. 그간 학계에서 수온과 영양염류가 식물 플랑크톤의 증감에 미치는 영향에 대한 이론적 연구는 있었지만, 실제 바닷물을 이용해 식물 플랑크톤의 성장 조건을 분석한 실험연구는 이번이 처음이다.

이러한 염류들은 많은 해양 생물체의 배출물과 유해의 부스러기를 포함하는 중저층수와 하천의 유입이나 강우 등에 의해 영양이 풍부한 물이 보급되는 연안수에 많이 포함돼 있다. 바닷물 속에서는 식물플랑크톤의 생산량을 영양염류가 좌우하는데, 이것은 동물플랑크톤의 생산량을 좌우하며, 다시 이것을 먹이로 하는 어류의 생산량에 영향을 미친다. 육상식물의 비료는 질소, 인산, 칼륨으로 잘 알려져 있으며, 이들 세 가지 성분은 식물이 무기물에서 유기물을 만들 때 부족하기 쉬운데 반해 다른 필수 성분들은 토양이나 대기 중으로부터 충분히 공급되기 때문이다. 한편, 해수 중에 살고 있는 식물의 경우도 비슷한 성분들을 필요로 한다. 그러나 칼륨은 해수의 주요성분이기 때문에 해수 중의 식물이 아무리 증가해도 부족할 일이 없다. 한편, 토양 중에는 풍부하지만 해수 중에 잘 녹지 않아서 해양식물이 살아가는 데 부족할 수 있는 성분이 규소이다. 용존규소는 규산염각을 형성하는 규조류나 방산충에게는 필수 성분이다. 이들 원소는 플랑크톤의 성장에 의해 잔존량에 제한을 받게 되기 때문에 친생원소(bioelement), 제한원소(limiting element), 생물제한원소(biolimiting element)라고도 한다. 특히 무기질소화합물 중에는 가장 안정한 질산질소가 대부분을 차지하며, 다른 두 성분은 극히 미량으로 존재한다. 이를 먹고사는 플랑크톤은 해양생태계에서 중요한 역할을 한다. 바다의 먹이 피라미드 하부를 떠받치고 있다. 플랑크톤이 없으면 해양생태계는 유지될 수 없다. 이 작은 생물들이 바다에 어떻게 분포하는가에 따라 해양생태계는 달라진다. 건강한 해양생태계를 유지하기 위해서는 먼저 우리 인류가 생태계 내 구조와 기능을 정확히 파악하고, 다양한 환경변화에 따른 생태계 반응을 정확히 예측하며, 해양개발과 보존의 최적화를 이루도록 하는 것이 중요하다.

 

바다의 양식인 영양염류, 밸런스에 따라 약도 독도 된다

안타깝게도 현재 영양염류는 그 밸런스를 잃는 경우가 많다. 수질오염이 발생하는 이유 중 하나인 부영양화는 영양염류의 비중과도 큰 관계가 있다. 도시화와 산업의 발달로 생기는 생활하수와 산업폐수가 다량의 분해성 유기물과 함께 영양염류를 함유하고 있는데, 이들 영양염류가 지나치게 바다에 흘러들면서 연안이 부영양화 내지 과영양화돼 식물플랑크톤의 이상 증식이 일어나도록 한 것이다. 이러한 부영양화로 인해 적조현상이 야기되며, 유기물 분해 과정에서 용존산소를 소비해 심해지면 무산소 환경으로 바뀌어 생물에 악영향을 준다. 이들 플랑크톤이 없어지는 것을 방지하는 것도 중요하지만, 반대로 너무 늘어나면 물속의 공기와 수질까지 나빠지면서 플랑크톤을 먹고 사는 생물들도 접근하기가 힘들기 때문이다.

독일 헬름홀츠해양연구센터에서는 학술지 ‘네이처’에 발표한 논문에서 1960년부터 2010년까지 세계 해양 곳곳에서 측정한 용존산소량 데이터를 수집해 분석한 결과 50년 사이 2%가 넘게 줄어들었다고 보고했다. 이 2%는 작은 수치로 보이지만, 지역별로 차이가 큰 바다의 용존산소량 특성상 원래 부족했던 곳의 용존산소량이 2% 감소할 경우, 해양생물에게 있어 큰 위협을 느끼게 할 수치이다. 더구나 UNEP가 발간한 최근 보고서에 따르면 세계해양에는 대략 150개의 산소고갈지역, 즉 ‘데드존(dead zone)’이 있는 것으로 드러났다. 이러한 ‘데드존’은 농업비료, 차량 및 공장 배출물질, 쓰레기 배출로 인한 영양염류 과잉(특히 질소)과 연관돼 있다. 영양염류 과잉으로 인해 물속 용존산소량이 부족해지면 어류, 굴 등 해양생물의 생존에 지장이 초래되며 해초 군락 등 중요 서식지의 보전이 어려워진다.

전문가들의 지적에 따르면, 1970년대부터 매 10년 단위로 관측한 결과 ‘데드존’의 발견 횟수가 점차 늘어나고 있으며 그 크기 또한 증가하고 있다. 환경 전문가들은 지구 온난화가 강수량 증가와 온도 상승을 유발하는 동시에 데드존 문제도 더욱 악화시킬 것으로 내다보고 있다. 특히 북극해가 특히 심각하다고 한다. 전체 바다 부피의 1.2%에 불과한 북극해에서 지난 50년 사이 감소한 용존산소량이 전체 감소량의 7.6%나 차지했기 때문이다.

일부 지역에서는, 이러한 변화로 인해 강으로부터 해수로의 영양물질 유입량 증가로 이어지며, 악순환이 더해질 것으로 보고 있는데, 미시시피 강 유역에서 투입되는 폐기물이 20% 증가하고 기온이 섭씨 4℃ 상승할 경우 북부 멕시코만의 용존산소량은 30~60%까지 감소할 수 있는 것으로 분석되고 있다.

 

영양염류, 바다의 밑거름으로서 자리 잡아야 한다

연구자들은 현재의 용존산소량 감소가 점점 가속돼 2100년 무렵에는 지금보다 죽음의 바다가 크게 늘어날 것이라고 말한다. 올바른 영양염류의 밸런스를 맞추고 지금의 해양생태계를 지키기 위해서는 부영양화로 인한 바닷속 산소고갈 등 치명적인 해양생태계 변질에 주의해야 한다. 염양염류의 문제로 인해 식물플랑크톤과 해조류가 산소를 만들지 못하면 그 산소가 줄어들고 그로 인해 바다 생물이 숨 쉬기 어려워질 뿐만 아니라, 지구에 공급되는 산소의 양도 줄어들게 된다. 또한 해양 생태계가 파괴되면 사람이 얻는 식량도 줄어들고, 줄어든 식량을 얻기 위해서는 수많은 다툼이 생겨날 수밖에 없다.

영양염류의 불균형을 해소하고 자연의 자정작용을 되돌리기 위해 각종 미생물 투입부터 추출을 위한 다양한 수단이 강구돼오고 있지만, 아직 바다는커녕, 지표의 부영양화를 되돌리는 것도 벅차다. 최근에는 해양심층수나 관련 제품에서 영양성분으로 사람들에게 알려지고 있는 이들 영양염류는 바다의 생태계를 위해 돌려놔야 할 귀중한 식물성플랑크톤의 먹이일 뿐 아니라, 우리 인류의 생명줄을 위한 자원이기도 하다.

조중혁 기자  megnumfire@gmail.com

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