바다 속 작은 똥이 탄소 문제를 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다.

다트머스 대학이 주도한 연구에서는 기후 변화에 맞서 싸우기 위해 수조 마리의 미세한 바다 생물인 동물성 플랑크톤을 모집하는 새로운 방법을 제안했습니다. 즉, 탄소를 음식으로 전환하여 동물이 먹고 소화한 후 탄소가 가득한 배설물로 바다 깊은 곳으로 배출하는 것입니다.

Nature Scientific Reports 에 실린 논문에 따르면, 이 기술은 동물의 엄청난 식욕을 이용해 대기에서 탄소를 제거하는 바다의 자연적 순환을 근본적으로 가속화합니다. 이를 생물학적 펌프라고 합니다.

조류 개화가 끝날 때 바다 표면에 점토 먼지를 뿌리는 것으로 시작합니다. 이 개화는 수백 제곱마일을 덮을 정도로 자랄 수 있으며 매년 대기에서 약 1,500억 톤의 이산화탄소를 제거하여 유기 탄소 입자로 전환합니다. 하지만 개화가 끝나면 해양 박테리아가 입자를 먹어치우고 포획된 탄소의 대부분을 대기로 다시 방출합니다.

연구자들은 점토 먼지가 대기로 재진입하기 전에 탄소 입자에 부착되어 작고 끈적끈적한 알갱이 형태로 해양 먹이 사슬로 유입되고, 이를 탐식하는 동물성 플랑크톤이 소비한 후 더 낮은 깊이로 배설한다는 사실을 발견했습니다.

"일반적으로 표면에서 포획된 탄소의 일부만이 장기 보관을 위해 심해로 들어갑니다." 연구의 책임 저자이자 지구 과학 교수인 Mukul Sharma의 말입니다. Sharma는 또한 12월 10일 워싱턴 DC에서 열린 American Geophysical Union 연례 컨퍼런스에서 연구 결과를 발표했습니다.

"우리 방법의 참신한 점은 생물학적 펌프를 더 효율적으로 만드는 데 점토를 사용한다는 것입니다. 동물성 플랑크톤은 더 빨리 가라앉는 점토가 가득한 똥을 생성합니다." 이 프로젝트를 추진하기 위해 2020년 구겐하임 상을 수상한 샤르마의 말입니다.

"이 입자상 물질은 이 작은 녀석들이 먹도록 설계된 것입니다. 저희 실험에 따르면, 그들은 그것이 점토와 식물성 플랑크톤인지, 아니면 식물성 플랑크톤만인지 알 수 없습니다. 그들은 그냥 먹습니다."라고 그는 말합니다. "그리고 그들이 그것을 똥으로 버릴 때, 그들은 표면 아래 수백 미터에 있고 탄소도 마찬가지입니다."

연구팀은 2023년 조류 개화 기간 동안 메인만에서 수집한 물에 대한 실험실 실험을 수행했습니다. 그들은 점토가 개화가 죽을 때 방출된 유기 탄소에 부착되면 해양 박테리아가 점토와 유기 탄소가 플록이라는 작은 공을 형성하게 하는 일종의 접착제를 생성하도록 한다는 것을 발견했습니다.

연구자들은 플록이 동물성 플랑크톤이 먹는 매일의 미립자 스모가스보드의 일부가 된다고 보고합니다. 일단 소화되면 동물의 배설물에 묻힌 플록은 가라앉아 수천 년 동안 저장할 수 있는 깊이에 탄소를 묻을 가능성이 있습니다. 먹히지 않은 점토 탄소 공도 가라앉아 더 많은 유기 탄소와 죽거나 죽어가는 식물성 플랑크톤이 아래로 내려가면서 달라붙으면서 크기가 커진다고 연구에서 밝혔습니다.

팀의 실험에서 점토 먼지는 죽은 식물성 플랑크톤이 방출한 탄소의 최대 50%를 공기 중으로 날아가기 전에 포집했습니다. 또한 점토를 추가하면 끈적끈적한 유기 입자의 농도가 10배 증가한다는 것을 발견했습니다. 이 입자는 가라앉을 때 더 많은 탄소를 수집합니다. 동시에 점토로 처리한 해수에서는 탄소를 대기 중으로 방출하는 박테리아 개체 수가 급격히 감소했습니다.

바다에서 플록은 해양 눈이라는 생물학적 펌프의 필수적인 부분이 된다고 샤르마는 말합니다. 해양 눈은 표면에서 떨어져 나오는 시체, 미네랄 및 기타 유기물의 끊임없는 샤워로, 더 깊은 바다로 음식과 영양소를 가져옵니다.

샤르마는 "우리는 점토 광물의 혼합물에 특별히 부착하여 훨씬 더 빠른 속도로 탄소를 묻을 수 있는 해양 눈을 만들고 있습니다."라고 말했습니다.

동물성 플랑크톤은 엄청난 식욕과 일중 수직 이동이라고 알려진 놀라운 일일 이동으로 그 과정을 가속화합니다. 어둠 속에서 동물들은 각각 약 300분의 1인치 크기로 수백, 심지어 수천 피트나 깊은 곳에서 한 번의 거대한 움직임으로 상승하여 표면 근처의 영양이 풍부한 물에서 먹이를 찾습니다. 그 규모는 마치 마을 전체가 매일 밤 수백 마일을 걸어 가장 좋아하는 식당에 가는 것과 비슷합니다.

새벽이 되면 동물들은 플록을 안에 넣고 더 깊은 물로 돌아가서 배설물로 퇴적합니다. 이 신속한 과정을 능동 수송이라고 하며, 탄소가 가라앉아 더 낮은 깊이에 도달하는 데 걸리는 시간을 며칠 단축하는 바다의 생물학적 펌프의 또 다른 핵심 측면입니다.

올해 초, 연구 공동 저자인 마나시 데사이는 샤르마와 공동 저자인 데이비드 필즈(메인주 Bigelow Laboratory for Ocean Sciences의 선임 연구 과학자이자 동물플랑크톤 생태학자)와 함께 수행한 프로젝트를 발표했는데, 동물플랑크톤이 먹고 배출하는 점토 덩어리가 실제로 더 빨리 가라앉는다는 것을 보여주었습니다. 샤르마 연구실의 전 기술자였던 데사이는 현재 필즈 연구실의 기술자입니다.

샤르마는 작물 살포 비행기를 사용하여 남부 캘리포니아 해안에서 식물성 플랑크톤 개화에 점토를 뿌려 이 방법을 현장 테스트할 계획입니다. 그는 해안에서 다양한 깊이에 배치된 센서가 다양한 종의 동물성 플랑크톤이 점토-탄소 응집물을 어떻게 소비하는지 포착하여 연구팀이 이 방법을 배치할 최적의 시기와 위치를 더 잘 측정하고 정확히 얼마나 많은 탄소를 심해에 가두는지 알 수 있기를 바랍니다.

"이 작업을 수행하기 위해 적절한 해양학적 환경을 찾는 것이 매우 중요합니다. 마구잡이로 점토를 사방에 버릴 수는 없습니다." 샤르마가 말했습니다. "우리는 먼저 다른 깊이에서의 효율성을 이해해야 작업을 시작하기 전에 이 프로세스를 시작하기에 가장 좋은 장소를 이해할 수 있습니다. 우리는 아직 거기에 도달하지 못했습니다. 우리는 시작 단계에 있습니다."

데사이와 필즈 외에도 샤르마는 이 연구의 첫 번째 저자인 딕샤 샤르마와 함께 작업했습니다. 딕샤 샤르마는 자신의 연구실에서 박사후 연구원으로, 현재 파리 소르본 대학의 마리 퀴리 펠로우이며, 비네시 메논은 올해 다트머스에서 석사 학위를 받았고 현재 스웨덴 예테보리 대학에서 박사 과정생입니다.

추가 연구 저자로는 다트머스 가이젤 의대의 미생물학 및 면역학 교수인 조지 오툴, 다트머스에서 지구과학 박사 학위를 받고 현재 메릴랜드 대학의 임상 조교수인 다니엘 니우, 현재 하와이 대학 마노아 캠퍼스의 박사 과정생인 엘리너 베이츠 20학년, 샤르마 연구실의 전 기술자 애니 캔델, 테네시 대학의 해양 박테리아를 연구하는 미생물학 조교수인 에릭 진저가 있습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/12/241210115607.htm