산소 최소 구역

Oxygen minimum zone

그림자 영역이라고도 불리는 산소 최소존(OMZ)은 해양 바닷물의 산소 포화도가 가장 낮은 영역이다. 이 구역은 지역 상황에 따라 약 200~1500m(660–4,920ft)의 깊이에서 발생한다. OMZ는 전형적으로 대륙의 서쪽 해안을 따라 세계적으로 발견되는데, 이 지역에서 물리적, 생물학적 과정의 상호작용이 산소 농도를 동시에 낮추고(생물학적 과정) 주변 바다(물리적 과정)와 물의 혼합을 제한하여 산소 농도가 f로 떨어지는 '풀'을 만든다.정상 범위인 4-6mg/l에서 2mg/l 이하로 롬을 일으킨다.[1]

물리적 및 생물학적 프로세스

표면 해양은 일반적으로 지구의 대기와 평형에 가까운 산소 농도를 가지고 있다. 일반적으로, 차가운 물은 따뜻한 물보다 더 많은 산소를 가지고 있다. 물이 혼합층으로부터 열전선으로 이동하면서 위에서부터 유기물질의 비에 노출된다. 에어로빅 박테리아는 이 유기물을 먹고 산다; 산소는 박테리아 대사 과정의 일부로 사용되어, 물 안에서 그것의 농도를 낮춘다. 따라서 깊은 물 속 산소의 농도는 심해 생물체에 의한 고갈을 뺀 수면에 있을 때의 산소의 양에 따라 달라진다.

World Ocean Atlas에서 연간 평균 용존 산소(상단 패널) 및 겉보기 산소 활용도(하단 패널)[2] 표시된 데이터는 180도(약 태평양 중심)에서 남북으로 이어지는 구간을 보여준다. 흰색 영역은 욕실 측정 단면을 나타낸다. 상부 패널에서 최소 산소 함량은 평균 깊이 1,000m(3,300ft)에서 0°(등가)와 60°N 사이의 연한 청색 음영으로 표시된다.

유기물질의 하강속도는 깊이와 함께 급격히 감소하며, 상위 1,000m(3,300ft)에서 80~90%가 소비된다. 따라서 심해는 극지방으로부터의 차고 산소가 풍부한 깊은 물의 공급에 비해 산소 소비율이 낮기 때문에 더 높은 산소를 가지고 있다. 표면층에서는 대기와 교환하여 산소가 공급된다. 그러나, 그 사이의 깊이는 산소 소비율이 더 높고 산소가 풍부한 물의 높은 공급 속도가 더 낮다. 대부분의 해양에서 혼합 공정을 통해 이러한 물(즉, 바람으로 움직이는 아열대 자레 순환의 일부인 물은 표면과 빠르게 교환되며 절대 강한 산소 부족을 얻지 못한다)에 산소를 공급할 수 있다.

개방-해양 산소 최소 구역의 분포는 생물학적 과정뿐만 아니라 대규모 해양 순환에 의해 제어된다. 예를 들어, 해안과 평행하게 부는 바람은 깊은 물에서 영양분을 공급해주는 에크만 수송을 유발한다. 늘어난 영양소는 식물성 플랑크톤 꽃, 동물성 플랑크톤 방목, 그리고 표면에서 전반적으로 생산적인 먹이 그물을 지지한다. 이러한 꽃들의 부산물과 그에 따른 방목장은 미립자와 용해된 영양소의 형태로(피토데트리투스, 죽은 유기체, 배설물, 껍질, 비늘, 그 밖의 다른 부분으로부터) 가라앉는다. 이 유기물질의 '비'는 미생물 고리를 먹이로 하며(생물 펌프 참조) 영양소의 유입으로 인해 유향대 아래의 물에서 세균이 꽃을 피울 수 있다.[3] 산소가 영농영역 이하에서 광합성의 부산물로 생산되고 있지 않기 때문에 이들 미생물들은 떨어지는 유기물을 분해하여 낮은 산소 조건을 만들면서 물속에 산소가 있는 것을 다 써버린다.[1]

그리고 나서 물리적 과정은 혼합을 제한하고 이 낮은 산소수를 외부 물에서 격리시킨다. 수직 혼합은 깊이에 의한 혼합층으로부터의 분리로 인해 제약을 받는다. 수평적 혼합은 아열대성 섬유 및 기타 주요 전류 시스템과의 상호작용에 의해 형성된 경계와 욕실 측정법에 의해 제한된다.[4][5][6] 낮은 산소수는 (동부 열대 북태평양과 마찬가지로) 상대적으로 표면에서 떨어지는 유기물질이 거의 없을 수 있음에도 불구하고 (흡입에 의해) 생산성이 높은 영역 아래에서 이러한 물리적 경계까지 확산되어 바다 표면과 직접 연결되지 않는 정체된 물웅덩이를 만들 수 있다.

Life in the OMZ

추가 정보: 산소 최소존의 미생물학

낮은 산소 조건에도 불구하고, 유기체는 OMZ와 그 주변에 살도록 진화해왔다. 뱀파이어 오징어와 같은 유기체들을 위해, 적은 양의 산소를 이용하거나 물에서 더 효율적으로 산소를 추출하기 위해 특별한 적응이 필요하다. 예를 들어, 거대 적색 미즈드(Gnathophausia inggens)는 OMZ에서 에어로빅(산소 사용)을 계속한다. 표면적이 넓고 혈액 대 물 확산 거리가 얇아 물에서 산소를 효과적으로 제거할 수 있는 아가미와 산소를 쉽게 결합하는2 단백질(헤모시아닌)의 고용량·고혈농도를 가진 효율적인 순환계통을 갖췄다.[7][8][9]

산소 최소 구역의 일부 박테리아 등급이 사용하는 또 다른 전략은 산소 대신 질산염을 사용하는 것이며, 따라서 이 중요한 영양소의 농도를 끌어내리는 것이다. 이 과정을 변성화라고 한다. 따라서 산소 최소 구역은 지구 해양의 생산성과 생태 공동체 구조를 규제하는 데 중요한 역할을 한다.[10] 예를 들어, 남아메리카의 서해안의 산소 최소 구역에 떠 있는 거대한 박테리아 매트는 우루과이 크기의 박테리아 매트가 그곳에서 발견되었기 때문에 이 지역의 극도로 풍부한 어업에 핵심적인 역할을 할 수 있을 것이다.[11]

변화들

OMZ는 수많은 전지구적 화학 생물학적 공정의 영향으로 시간이 지남에 따라 변화해왔다.[12] 이러한 변화를 평가하기 위해, 과학자들은 기후 모델과 침전물 샘플을 이용하여 OMZ의 용존 산소의 변화를 이해한다.[13] 최근 OMZ에 대한 많은 연구들은 시간이 지남에 따라 그들의 변동과 기후 변화의 결과로 그들이 현재 어떻게 변화하고 있는지에 초점을 맞추고 있다.[13][14]

일부 연구는 지질학적 시간 척도에 걸쳐 OMZ가 어떻게 변화해 왔는지를 이해하는 것을 목표로 하고 있다.[14] 지구의 해양 역사를 통틀어, OMZ는 오랜 시간 동안 변동했고, 여러 변수에 따라 더 크거나 더 작아졌다.[15] OMZ를 변화시키는 요인은 심층호흡을 증가시키는 해양 1차생산의 양, 환기 불량으로 인한 산소공급량의 변화, 열분할 순환을 통해 공급되는 산소량 등이다.[15] 최근의 관찰을 통해, 지난 반세기 동안 열대 해양에서 OMZ의 범위가 확대되었다는 것이 명백하다.[16][17] 열대 OMZ의 수직적 팽창은 OMZ와 많은 유기체가 산소를 사용하는 표면 사이의 영역을 감소시켰다.[13] 현재, 연구는 OMZ 확장이 이러한 지역의 음식 거미줄에 어떤 영향을 미치는지 더 잘 이해하는 것을 목표로 하고 있다.[13] 열대 태평양과 대서양의 OMZ 확장에 관한 연구는 OMZ가 덤블링할 때 서식지가 줄어들어 발생할 가능성이 높은 어류 개체수와 상업 어업에 부정적인 영향을 미치는 것을 관찰했다.[16][18]

다른 연구는 지구 기온 상승과 인간 영향의 결과로 OMZ에 대한 잠재적 변화를 모형화하려고 시도했다. 이것은 OMZ의 변화에 기여할 수 있는 많은 요소들 때문에 도전적이다.[19] OMZ의 변화를 모델링하는 데 사용되는 요인은 수두룩하며, 어떤 경우에는 측정하거나 정량화하기 어렵다.[16] 일부 연구되고 있는 공정 중 산소 용해도에서 떠오르고 있는 해양 온도의 결과로 변화뿐만 아니라 호흡과 광합성 발생의 양에 OMZs.[13] 많은 연구를 통해 OMZs 여러곳에지만, 현대 OMZs의 변동은 아직도 완전히 이해되지 않는 확대하고 있다는 결론에 변화들이 있다.[13][16][17] 기존 지구 시스템 모델은 기후 변화로 인한 해양의 산소 및 기타 물리적 화학적 변수에서 상당한 감소를 예상하며, 생태계 및 인간에게 잠재적인 영향을 미친다.[20]

참고 항목

  • 데드존(생태학)은 종종 사람의 충격으로 인해 산소 농도가 현저히 감소하는 국지적인 영역이다.
  • 환경 산소 고갈과 관련된 많은 물품에 대한 저산소증(환경)

참조

  1. ^ Jump up to: a b Lalli, Carol; Parsons, Timothy (1993). Biological Oceanography: An Introduction. Oxford. ISBN 0-7506-2742-5.
  2. ^ "World Ocean Atlas 2009". National Oceanic and Atmospheric Administration. 2009. Retrieved 5 December 2012.
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