진해만에서의 해수중 영양염과 아미노산의 분포 및 생지화학적 특성

Abstract

해양에서 용존유기질소의 35%를 차지하는 아미노산은 생물체의 활동에 높은 반응성을 가진 유기화합물로 생물체의 대사 활동과 밀접한 연관이 있으나 공급 및 제거 메커니즘이 복잡한 연안에서의 거동 및 특성에 대해서는 아직 이해가 부족하다. 본 연구에서는 연안에서 영양염과 용존유기물질의 분포, 거동, 생물에 의한 이용 가능성(bioavailability)을 보고자 하였다. 2019년 3월에 진해만의 가장 안쪽에 해당하는 마산만부터 바깥해역까지 해수 시료를 채취하여 용존유기탄소(DOC), 용존유기질소(DON), 용존유기인(DOP), 용존무기질소(DIN), 용존무기인(DIP), 용존규소(DSi), 총 가수분해가능한 아미노산(THAA)의 농도를 측정하였다. 또한 측정값을 사용해 DI (degradation index)와 amino acid yields (DOC%와DON%)를 계산하여 DOM의 생물학적 이용도를 추정하였다. DOC는 염분이 증가함에 따라 감소하는 보존적인 거동을 보였다. 유기 영양염의 경우, DON과 DOP는 만의 바깥에서 낮고 안쪽에서 높은 농도로 분포하였다. 무기 영양염의 경우, DIN 과 DIP는 만의 바깥에 비해 안쪽에서 매우 낮은 농도를 보였다. 반대로, DSi 는 만의 바깥에서 낮고 안쪽에서 높은 농도를 보였다. 염분에 따른 영양염의 분포양상은 만내에서 강물 또는 내만 기원의 무기 영양염이 활발히 소모됨을 나타낸다. THAA, L-AA와 D-AA의 농도는 각 145- 859 nM(평균 363±143 nM), 48-541 nM(평균 144±79 nM), 13-36 nM(평균 22±5 nM)의 범위로 fresh water (2600-11000, 2200-3400, 180-240 nM)보다 낮고 대양(100-290, 13-110, 8-49 nM)보다 높게 나타났으며 진해만 내만의 L-AA를 제외하고 염분이 증가함에 따라 감소하는 보존적인 거동을 보였다. DI는 -2.3~1.6(평균 -0.60±0.92)의 범위로 조류 용존 유기물(algal DOM: -0.4 ~ -0.8)보다 큰 변동 폭을 보였으며, 동해 표층(평균 -0.93±0.74)과fresh DOM(-0.9)보다 높게 나타났다. Amino acid yields는 각 1.9±0.65 OC%, 13±5.1 ON%로 대양 심층DOM(0.7 OC% 6.4 ON%)보다 높게 나타났다. 이러한 L-AA와 DI의 분포양상은, 본 연구 해역에서의 DON의 bioavailability는 높은 편임을 알 수 있다. 본 연구 결과는 진해만에서는 반응성이 높은 용존 유기 질소(labile DON)의 분포가 bioavailability가 높음에도 불구하고 저염수로부터 공급된 높은 농도의 아미노산이 생물활동보다 물리적인 이류와 확산의 영향으로 결정된다는 것을 시사한다. 향후 연안 환경에서 이러한 아미노산의 기원과 제거, bioavailability에 대한 연구가 추가적으로 이루어져야 할 것으로 생각된다.

We measured concentrations of dissolved organic carbon (DOC), dissolved organic nitrogen (DON), dissolved organic phosphorus (DOP), dissolved inorganic nitrogen (DIN), dissolved inorganic phosphorus (DIP), dissolved silicate (DSi), and total hydrolysable amino acids (THAAs) at 17 stations from 0 to 92 m (n=62) in Jinhae Bay, Korea. The bioavailability of dissolved organic matter (DOM) is estimated by obtaining concentrations of L- amino acids (L-AA) and D- amino acids (D-AA), and bioavailability indices, degradation index (DI) and amino acids yields (DOC% and DON%). The concentrations of DON, DOP, and DSi in the outer bay decreased toward the inner bay, whereas those of DIP and DIN increasing. These indicate an aggressive consumption of inorganic nutrients in the inner bay. The concentration of THAA (145-859, avg. 363±143 nM), L-AA (48-541, avg. 144±79 nM), D-AA (13-36, avg. 22±5 nM) were more than ten times higher than those of open ocean (100-290, 13-110, 8-49 nM) and lower than those of fresh water (2600-11000, 2200-3400, 180-240 nM). In this study, it is especially notable that not only D- but L-AA showed conservative behavior of decreasing with salinity in the surface coastal waters. In this open-box system like the coastal ocean, a conservative behavior of D- and L-AA, a result of the mixing of two endmembers indicating that the excess L-AA from low-salinity water was preserved in the surface layer meanwhile decomposing in the subsurface layer. Our result provides new evidence that the distribution of labile DON is regulated by physical advection and diffusion rather than biological activity in coastal waters, highlighting the importance of amino acids as an indicator of bioavailability of DON.