남태평양 환류
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1. 개요
남태평양 환류는 남태평양에서 무역풍과 코리올리 효과에 의해 시계 반대 방향으로 순환하는 해류이다. 이 환류는 영양분 용승을 억제하고, 육지로부터 먼지 유입이 적어 해양 1차 생산성이 낮고 유기물 침강이 적어 세계에서 가장 맑은 해수를 보인다. 해저 퇴적물은 매우 느리게 축적되며, 해저 생물권에서는 미생물이 산소를 소비하지 않아 퇴적 기둥 전체가 산소화되어 특이한 환경을 나타낸다. 또한, 해저 퇴적물 내 방사성 붕괴로 생성된 수소를 미생물이 에너지원으로 활용하며, 남태평양 거대 쓰레기 지대가 형성되기도 한다.
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북태평양 환류는 북태평양 아열대 지역을 시계 방향으로 순환하는 해류 시스템으로, 쿠로시오 해류를 포함한 4개의 주요 해류로 구성되며, 한국 연안의 기후와 어종 분포에 영향을 미치고, 해양 쓰레기가 집중되는 특징을 보인다. - 태평양 - 오스트레일리아 (대륙)
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무 대륙은 19세기부터 20세기 초에 제기된 가설로, 태평양에 존재했다가 침몰했다는 전설 속의 대륙이며, 고대 문명의 기원을 설명하는 데 활용되었으나 과학적으로 부정되었다.
| 남태평양 환류 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 위치 | 남태평양 |
| 중심 위치 (추정) | 남위 30도, 서경 130도 부근 |
| 특징 | 해양 생물이 희소한 지역, 해양 쓰레기 축적 |
| 상세 정보 | |
| 정의 | 해류의 순환 시스템 |
| 형성 원인 | 지구 자전에 의한 코리올리 효과, 대기 순환, 대륙의 지형 |
| 주요 해류 | 남극 환류, 동오스트레일리아 해류, 페루 해류, 남태평양 해류 |
| 환경적 특징 | 영양분 부족으로 해양 생물 밀도 낮음 플라스틱을 포함한 해양 쓰레기 축적 심각 |
| 영향 | |
| 생태계 영향 | 먹이 사슬 하위 단계 생물 감소, 상위 포식자 영향 |
| 인간 영향 | 선박 항해에 어려움 어업 활동 제한 해양 오염 문제 심화 |
| 추가 정보 | |
| 별칭 | 태평양 거대 쓰레기 지대 (Great Pacific Garbage Patch) - 일부 영역 |
| 연구 | 미세 플라스틱 분포 및 해양 생태계 영향 연구 진행 중 |
2. 퇴적물 유입 및 축적
무역풍과 코리올리 효과는 남태평양의 해류가 시계 반대 방향으로 순환하도록 만든다. 해류는 환류 중심부를 영양분 용승으로부터 격리시키며, 남반구에는 먼지를 편서풍에 공급할 육지가 상대적으로 적기 때문에 바람(풍성 과정)에 의해 소량의 영양분만 이동한다. 이 지역의 낮은 영양분 수준은 해수면의 극도로 낮은 1차 생산성을 초래하고, 결과적으로 유기물의 침강이 매우 적어 해양 스노우로 해저에 퇴적된다. 낮은 수준의 생물 기원 및 풍성 퇴적은 퇴적물이 매우 느리게 해저에 축적되도록 한다.[2]
2. 1. 낮은 퇴적률
무역풍과 코리올리 효과는 남태평양의 해류가 시계 반대 방향으로 순환하도록 만든다. 해류는 환류 중심부를 영양분 용승으로부터 격리시키며, 남반구에는 먼지를 편서풍에 공급할 육지가 상대적으로 적기 때문에 바람(풍성 과정)에 의해 소량의 영양분만 이동한다. 이 지역의 낮은 영양분 수준은 해수면의 극도로 낮은 1차 생산성을 초래하고, 결과적으로 유기물의 침강이 매우 적어 해양 스노우로 해저에 퇴적된다. 낮은 수준의 생물 기원 및 풍성 퇴적은 퇴적물이 매우 느리게 해저에 축적되도록 한다. 남태평양 환류의 중심부에서 퇴적률은 백만 년당 0.1m에서 1m 사이이다. 퇴적물 두께(기저 현무암에서 해저까지)는 1m에서 70m 사이이며, 환류 중심부에 가까울수록 퇴적물이 얇다. 남태평양 환류로의 입자 유입량이 적기 때문에 이곳의 물은 세계에서 가장 맑은 해수이다.[2]2. 2. 맑은 해수
무역풍과 코리올리 효과는 남태평양의 해류가 시계 반대 방향으로 순환하도록 만든다. 해류는 환류 중심부를 영양분 용승으로부터 격리시키며, 남반구에는 먼지를 편서풍에 공급할 육지가 상대적으로 적기 때문에 바람(풍성 과정)에 의해 소량의 영양분만 이동한다. 이 지역의 낮은 영양분 수준은 해수면의 극도로 낮은 1차 생산성을 초래하고, 결과적으로 유기물의 침강이 매우 적어 해양 스노우로 해저에 퇴적된다. 낮은 수준의 생물 기원 및 풍성 퇴적은 퇴적물이 매우 느리게 해저에 축적되도록 한다. 남태평양 환류의 중심부에서 퇴적률은 백만 년당 0.1m에서 1m이다. 퇴적물 두께(기저 현무암에서 해저까지)는 1m~70m이며, 환류 중심부에 가까울수록 퇴적물이 얇다. 남태평양 환류로의 입자 유입량이 적기 때문에 이곳의 물은 세계에서 가장 맑은 해수이다.[2]3. 해저 생물권
해저 아래의 해양 퇴적물과 주변 간극수는 특이한 해저 생물권을 포함하고 있다. 묻혀 있는 유기물의 양이 극히 적음에도 불구하고, 미생물은 전체 퇴적 기둥 전체에 걸쳐 살고 있다. 평균 세포 풍부도와 순 수생 호흡 속도는 이전에 연구된 다른 어떤 해저 생물권보다 몇 배나 낮다.[2]
남태평양 환류 해저 생물 군집은 전체 퇴적 기둥 전체에 산소를 포함하고 있기 때문에 특이하다. 다른 해저 생물권에서는 미생물 호흡이 유기물을 분해하고 해저 근처의 모든 산소를 소비하여 퇴적 기둥의 더 깊은 부분에 무산소 상태를 남긴다. 그러나 남태평양 환류에서는 낮은 수준의 유기물, 낮은 호흡 속도, 얇은 퇴적물로 인해 간극수가 전체 퇴적 기둥 전체에서 산소화될 수 있다.[5] 2020년 7월, 해양 생물학자들은 이 지역 해저에서 약 76.20m 아래, 최대 1억 150만 년 된 퇴적물에서 "준-가사 상태"에 있는 유산소 생물 미생물이 발견되었으며, 이는 지금까지 발견된 가장 오래 사는 생명체일 수 있다고 보고했다.[6][7]
3. 1. 낮은 생물 활동
해저 아래, 해양 퇴적물과 주변 간극수는 특이한 해저 생물권을 포함하고 있다. 묻혀 있는 유기물의 양이 극히 적음에도 불구하고, 미생물은 전체 퇴적 기둥 전체에 걸쳐 살고 있다. 평균 세포 풍부도와 순 수생 호흡 속도는 이전에 연구된 다른 어떤 해저 생물권보다 몇 배나 낮다.[2]남태평양 환류 해저 생물 군집은 또한 전체 퇴적 기둥 전체에 산소를 포함하고 있기 때문에 특이하다. 다른 해저 생물권에서는 미생물 호흡이 유기물을 분해하고 해저 근처의 모든 산소를 소비하여 퇴적 기둥의 더 깊은 부분에 무산소 상태를 남긴다. 그러나 남태평양 환류에서는 낮은 수준의 유기물, 낮은 호흡 속도, 얇은 퇴적물로 인해 간극수가 전체 퇴적 기둥 전체에서 산소화될 수 있다.[5] 2020년 7월, 해양 생물학자들은 "준-가사 상태"에 있는 유산소 생물 미생물이 이 지역 해저에서 약 76.20m 아래, 최대 1억 150만 년 된 퇴적물에서 발견되었으며, 이는 지금까지 발견된 가장 오래 사는 생명체일 수 있다고 보고했다.[6][7]
3. 2. 산소화된 퇴적 기둥
해저 아래, 해양 퇴적물과 주변 간극수는 특이한 해저 생물권을 포함하고 있다. 묻혀 있는 유기물의 양이 극히 적음에도 불구하고, 미생물은 전체 퇴적 기둥 전체에 걸쳐 살고 있다. 평균 세포 풍부도와 순 수생 호흡 속도는 이전에 연구된 다른 어떤 해저 생물권보다 몇 배나 낮다.[2]남태평양 환류 해저 생물 군집은 또한 전체 퇴적 기둥 전체에 산소를 포함하고 있기 때문에 특이하다. 다른 해저 생물권에서는 미생물 호흡이 유기물을 분해하고 해저 근처의 모든 산소를 소비하여 퇴적 기둥의 더 깊은 부분에 무산소 상태를 남긴다. 그러나 남태평양 환류에서는 낮은 수준의 유기물, 낮은 호흡 속도, 얇은 퇴적물로 인해 간극수가 전체 퇴적 기둥 전체에서 산소화될 수 있다.[5] 2020년 7월, 해양 생물학자들은 "준-가사 상태"에 있는 유산소 생물 미생물이 이 지역 해저에서 약 76.20m 아래, 최대 1억 150만 년 된 퇴적물에서 발견되었으며, 이는 지금까지 발견된 가장 오래 사는 생명체일 수 있다고 보고했다.[6][7]
3. 3. 고대 미생물 발견
해저 아래, 해양 퇴적물과 주변 간극수는 특이한 해저 생물권을 포함하고 있다. 묻혀 있는 유기물의 양이 극히 적음에도 불구하고, 미생물은 전체 퇴적 기둥 전체에 걸쳐 살고 있다. 평균 세포 풍부도와 순 수생 호흡 속도는 이전에 연구된 다른 어떤 해저 생물권보다 몇 배나 낮다.[2]남태평양 환류 해저 생물 군집은 또한 전체 퇴적 기둥 전체에 산소를 포함하고 있기 때문에 특이하다. 다른 해저 생물권에서는 미생물 호흡이 유기물을 분해하고 해저 근처의 모든 산소를 소비하여 퇴적 기둥의 더 깊은 부분에 무산소 상태를 남긴다. 그러나 남태평양 환류에서는 낮은 수준의 유기물, 낮은 호흡 속도, 얇은 퇴적물로 인해 간극수가 전체 퇴적 기둥 전체에서 산소화될 수 있다.[5] 2020년 7월, 해양 생물학자들은 이 지역 해저에서 약 76.20m 아래, 최대 1억 150만 년 된 퇴적물에서 "준-가사 상태"에 있는 유산소 생물 미생물이 발견되었으며, 이는 지금까지 발견된 가장 오래 사는 생명체일 수 있다고 보고했다.[6][7]
3. 4. 방사선 분해 H₂: 저서 에너지원
저서 미생물은 남태평양 환류처럼 영양분이 부족한 해양 지역에서 유기물이 적은 퇴적물에 방사선 분해로 생성된 수소(H2)를 주요 에너지원으로 사용한다고 알려져 있다.[8][2][9] 심해 저서 미생물은 보통 표층수에서 나오는 유기 탄소를 이용하지만, 유기물이 부족한 지역에서는 수소(H2)와 같은 다른 에너지원을 사용한다.[10][8][2][9]3. 4. 1. 간극수 방사선 분해
해저 퇴적물 내에 자연적으로 존재하는 우라늄(238U 및 235U), 토륨(232Th), 칼륨(40K)의 방사성 붕괴는 간극수에 α, β, γ 방사선을 가한다. 이러한 방사선은 물 분자를 이온화시키고 분해하여 결국 H2를 생성한다. 이 반응의 생성물은 수화 전자(e−aq), 수소 라디칼(H·), 양성자(H+), 수산화 라디칼(OH·)이다.[9] 라디칼은 반응성이 매우 높아 수명이 짧으며, 재결합하여 과산화수소(H2O2)와 분자 수소(H2)를 생성한다.[10]해저 퇴적물에서의 방사선 분해에 의한 H2 생성량은 존재하는 방사성 동위원소의 양, 퇴적물의 공극률, 입자 크기에 따라 달라진다. 이러한 기준에 따르면 심해 점토나 규질 연니와 같은 특정 퇴적물 유형이 다른 해저 지층에 비해 방사선 분해에 의한 H2 생성이 더 높을 수 있다.[9] 또한, 방사선 분해에 의한 H2 생성은 해수에 의한 해저 기반암 현무암 침투에서도 측정되었다.[10]
3. 4. 2. 미생물 활동
석회 자가영양생물인 크날가스 박테리아는 크날가스 반응을 통해 분자 수소를 산화하여 에너지를 얻는데, 이는 방사선 분해 H2를 활용하는 데 가장 적합한 미생물이다.[11]:H2 (aq) + 0.5O2 (aq) H2O (l)[12]
남태평양 환류(SPG)의 빈영양 해역에서 채취한 퇴적물 코어의 표층에서는 O2가 미생물 대사에서 사용되는 주요 전자 수용체이다. O2 농도는 표층 퇴적물(처음 몇 데시미터)에서 약간 감소하며 깊이에 따라 변하지 않는다. 한편, 질산염 농도는 퇴적물 기둥에서 약간 증가하거나 해저 위의 심해수와 거의 동일한 농도로 유지된다. 표층에서 측정된 O2의 음의 플럭스는 위쪽 바다에서 최소한으로 침전된 유기물을 산화하는 호기성 미생물이 비교적 적다는 것을 보여준다. 매우 낮은 세포 수는 이러한 표층 퇴적물에 미생물이 소량 존재한다는 것을 뒷받침한다. 반대로, SPG 외부의 퇴적물 코어는 해저 1미터(mbsf)와 2.5 mbsf에서 각각 O2와 질산염이 빠르게 제거되는 것을 보여준다. 이는 호기성 및 혐기성 모두에서 훨씬 더 높은 미생물 활동의 증거이다.[9][2]
방사선 분해 H2(전자 공여체)의 생성은 0.5 O2(전자 수용체)의 생성과 화학량론적으로 균형을 이루므로, 물의 방사선 분해와 크날가스 박테리아가 함께 발생할 경우 기질에서 측정 가능한 O2 플럭스는 예상되지 않는다.[9][2] 따라서, 방사선 분해 H2 생성의 알려진 발생에도 불구하고, 분자 수소는 SPG 코어에서 감지 한계 미만이므로, H2가 표층 아래의 저유기질 해저 퇴적물에서 주요 에너지원이라는 가설을 이끌어낸다.[9][2][8]
4. 해수 색깔
위성 데이터 이미지를 보면 환류 내 일부 지역이 주변의 맑고 푸른 물보다 더 녹색을 띠는 것을 알 수 있는데, 이는 보통 살아있는 식물 플랑크톤이 더 많이 모여 있는 지역으로 해석된다. 그러나 더 푸른 바닷물이 항상 더 많은 식물 플랑크톤을 함유하고 있다는 가정이 항상 맞는 것은 아니다. 남태평양 환류는 이러한 녹색 물 덩어리를 포함하고 있지만, 유기체의 성장은 매우 적다. 대신 일부 연구에서는 이러한 녹색 덩어리가 해양 생물의 축적된 폐기물 때문에 생긴 것이라고 추측한다. 남태평양 환류의 광학적 특성은 아직 거의 연구되지 않았다.[13]
5. 남태평양 거대 쓰레기 지대
남태평양 거대 쓰레기 지대는 남태평양 환류 내에 형성된 해양 쓰레기 밀집 지역이다.
참조
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웹사이트
Anybody home? Little response in Pacific gyre
https://www.nbcnews.[...]
2009-06-22
[2]
간행물
Subseafloor Sediment In South Pacific Gyre One Of Least Inhabited Places On Earth
https://www.scienced[...]
2009-07
[3]
웹사이트
What lives in the Pacific's 'ocean desert'
https://www.theweath[...]
2020-07-27
[4]
웹사이트
South Pacific Ocean Gyre Holds Massive Garbage Patch
https://www.theweath[...]
The Weather Network
2017-07-28
[5]
간행물
Oxygen Penetration deep into the sediment of the South Pacific Gyre
http://www.biogeosci[...]
2009-08
[6]
뉴스
These Microbes May Have Survived 100 Million Years Beneath the Seafloor – Rescued from their cold, cramped and nutrient-poor homes, the bacteria awoke in the lab and grew.
https://www.nytimes.[...]
2020-07-28
[7]
간행물
Aerobic microbial life persists in oxic marine sediment as old as 101.5 million years
2020-07-28
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Radiolysis and life in deep subseafloor sediment of the South Pacific Gyre
2013
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Radiolytic Hydrogen and Microbial Respiration in Subsurface Sediments
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Radiolytic Hydrogen Production in the Subseafloor Basaltic Aquifer
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Hydrogen-oxidizing bacteria (the 'hydrogen bacteria'; knallgas bacteria)
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간행물
Energetics of overall metabolic reactions of thermophilic and hyperthermophilic Archaea and Bacteria
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The many shades of ocean blue. (Ocean Science)
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2017-07-28
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