무기영양염류

영양염의 분포는 수층의 물리적 특성을 잘 반영하며, 영양염 농도 급변층(nutricline)은 수온약층(thermocline)과 함께수층의 성층 구조를 해석하는 단서가 된다. 또한 영양염류는 생물 친화적 성분으로 부유생물의 성장을 제한하는 요인으로 작용한다. 특히 독도 주변과 같이 연안에서 멀리떨어져 인간 활동이 적은 경우, 각 수층의 영양염류는 생지화학적 순환과정과 물리적 혼합 등이 각 성분들의 농도를 결정하는 가장 큰 요인으로 작용한다. 따라서 영양염류와 유기물의 동태 파악은 환경변화 예측에 필수적이다.

독도 주변의 대표적인 해류로는 북쪽 해역에서 러시아와 북한연안을 따라 남하하는 한류로서 리만해류(Liman Current)와북한한류(North Korean Cold Water, NKCW)가 있고, 남쪽 해역에는 쿠로시오 해류에서 분지한 대마난류(Tsushima Warm Current, TWC)가 대한해협을 통해 동해로 유입된 후 일본연안을 따라 북상하는 해류와 한국 동해안을 따라 북상 하는 동한난류(East Korean Warm Current, EKWC)가 있다.

온도와 염분이 낮은 한류는 영양염의 농도와 기초생산력이 높은 반면, 온도와 염분이 높은 난류는 용존산소 (DO: Dissolved Oxygen, 물이나 용액 속에 녹아 있는 분자 상태의 산소) 농도가 적어 생산력이 낮은 것이 특징이다. 이러한 성질이 다른 해류들이 복합적으로 연관된 독도 주변 해역의 영양염류의 분포 특성을 파악하여 수층 환경을 이해하고자 하였다.

이 연구에서 분석된 영양염류는 아질산염을 포함한 질산염, 인산염 그리고 규산염이다. 영양염류는 생물에 의해 이용되므로 생물이 많은 표층수에서는 고갈되고 영양염 재순환 과정(regeneration)에 의해 저층수에서는 농축된다. 따라서 해양에서 영양염류는 표층에서 낮고, 수심의 깊어지면서 점차 증가한다.

이러한 특성은 대양에서 뚜렷하게 나타나며, 일부 연안에서는 육지로부터 영양염류가 유입되기 때문에 복잡한 분포 구조를 보인다. 또한 이들 영양염 중 질산염과 인산염은 생성과 소멸의 생화학적 과정이 비슷하여 유사한 수직분포를 보이는 반면, 규산염은 용해에 의해 재생산되며 질소와 인의 생화학적 재생산속도보다 느리기 때문에 다소 다른 수직분포를 보인다.

2006~2008년 3년간 분석된 영양염의 수직분포를 그림 1에 나타내었다. 분석결과 모든 영양염이 표층에서 낮고, 수심이 깊어질수록 급격히 증가하였다. 질산염과 인산염은 수심 1,000m 부근에서 최대농도를 나타냈으며, 규산염은 저층 2,000m에서 최대값을 보였다. 질산염과 인산염은 미생물에 의한 영양염 재생산과정에 의해 수온약층 부근에서 급격히 증가하는 영양염 농도 급변층이 형성되었다.

2006년 11월과 2008년 8월은 수심 2,000m까지의 결과이며, 그 외는 수심 200m까지 분석된 결과이다. 관측시기별로는봄(2007년 3월, 2008년 3월), 여름(2008년 8월), 가을(2006년 11월) 그리고 겨울(2007년 12월)로 구분된다. 각 영양염은 표층에서 최소값을 나타냈으며, 계절적으로는 여름에 가장 낮고 겨울에 상대적으로 다소 높은 농도를 보였다. 각 영양염의 최대 농도는 1,000m 이하 저층에서 나타났으며, 질산염과 인산염의 경우 최대농도를 보인 수심 1,000m 아래에서는일정한 농도를 보였고, 규산염은 수심에 따라 점차 증가하여 가장 저층에서 최대값을 보였다. 결과적으로 전체 수직구조는 인위적 영향을 적게 받는 대양의 수직구조와 동일하였다.

동해의 경우에는 수심이 2,000m가 넘기 때문에 최대값은 1,000m 이하에서 관측되었다. 2008년도에 진행된 최대수심이 4,000m가 넘는 북동태평양에서의 영양염 분석 결과를 보면, 질산염은 최대 49.5μM 부근이며, 인산염과 규산염의 최대 농도는 각각 3.8μM과 180μM 농도를 보였다. 독도 주변에서의 최대농도는 태평양보다는 낮은 수치 보였으며, 특히 질산염과 규산염의 농도가 태평양의 약 60%로 인산염(67%)보다상대적으로 낮은 비율을 보였다.

결과적으로, 독도 주변의 수층 구조는 무기영양염의 수직분포 특성에 따라 a : 영양염이 낮은 표면혼합층, b : 영양염 농도 급변층(nutricline), c : 수온약층 아래 농도변화가없는 층, d : 수심 증가에 따라 완만하게 농도가 증가하는 층 등과 같이 4가지 층으로 구분된다. 이에 따라 가을철의 수층 구조는 4개 수층이 나타났으며, 대부분의 계절에는농도변화가 약한층이 없는 3개 수층만 분포하였다. 특이한 것은 2008년 3월에는 농도 급변화층이 수심 200m 이내에서 나타나지 않았으며, 아울러 여름에도 빈영양층, 농도급변화층 그리고 완만한 증가층이 분포하였다.

이러한 독도 주변 심층수 자료는 기존 자료가 부족하기 때문에 앞으로 독도 주변의 생태환경을 이해하는데 중요하게 활용될 수 있다.