봄꽃

Spring bloom
뉴질랜드 앞바다의 해류에 봄꽃이 핀다.특히 밝은 파란색 영역은 매우 반사적인 탄산칼슘 비늘로 코팅된 콕콜리소포라고 불리는 식물성 플랑크톤의 존재를 나타낼 수 있습니다.꽃의 더 칙칙한 녹색을 띤 갈색 지역은 규조류일 수 있는데, 규조류는 실리카 기반 덮개를 가지고 있다.

봄꽃은 식물성 플랑크톤의 풍부함(즉, 비축량)이 크게 증가하여 보통 이른 봄에 발생하며 늦은 봄이나 초여름까지 지속된다.이 계절적 사건은 온화한 북대서양,[1][2] 아북극 및 연안 해역의 특징이다.식물성 플랑크톤의 꽃은 성장이 손실을 초과할 때 발생하지만, 꽃의 크기를 구성하는 변화의 크기나 풍요의 역치에 대한 보편적 정의는 없다.꽃의 크기, 공간적 범위, 지속 시간은 다양한 비생물적 및 생물적 요인에 따라 달라집니다.비생물학적 요인에는 빛 가용성, 영양소, 온도, 그리고 빛 [1][2][3][4][5]가용성에 영향을 미치는 물리적 과정이 포함되며, 생물학적 요인에는 방목, 바이러스 용해, 식물성 플랑크톤 [6]생리학이 포함됩니다.꽃이 피기 시작하는 요인은 여전히 활발하게 논의되고 있습니다(임계 깊이 참조).

고전적 메커니즘

시리즈의 일부
플랑크톤
Phytoplankton
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꽃
관련 토픽

봄에는 온도가 상승하면 지표수가 따뜻해짐에 따라 더 많은 빛을 사용할 수 있게 되고 물기둥의 성층화가 발생합니다(열 성층화라고 함).그 결과 수직혼합이 억제되어 식물성 플랑크톤과 영양소가 유포틱 [1][2]존에 흡수된다.이것은 비교적 높은 영양소와 높은 빛 환경을 만들어 식물성 플랑크톤을 빠르게 [1][2][7]성장시킨다.

봄꽃은 열적 성층화와 함께 높은 하천 유출과 같은 소스로부터의 담수 유입으로 인한 염분 성층화에 의해 유발될 수 있다.이러한 성층화 유형은 일반적으로 [8]체서피크만을 포함한 해안 지역과 강 하구로 제한된다.담수는 두 가지 면에서 1차 생산성에 영향을 미친다.첫째, 담수는 밀도가 낮기 때문에 바닷물 위에 놓여 성층수기둥을 [1]형성한다.둘째, 담수는 종종 식물성 플랑크톤이 광합성을 포함한 과정을 수행하는데 필요한 영양소를 운반한다.

식물성 플랑크톤 성장이 빠르게 증가하는 것은 식물성 플랑크톤이 최적의 성장 조건 하에서 빠르게 번식할 수 있기 때문이다(즉, 높은 영양소 수준, 이상적인 빛과 온도, 방목과 수직 혼합으로 인한 손실 최소화).번식 측면에서, 많은 식물성 플랑크톤 종은 하루에 적어도 한 번 두 배로 증가할 수 있으며, 식물성 플랑크톤 재고 크기를 기하급수적으로 증가시킬 수 있다.예를 들어, 하루에 한 번씩 두 배로 늘어나는 인구의 재고 규모는 열흘 [2]만에 1000배 증가할 것이다.또한 개화 시 초식동물성 플랑크톤의 방목반응이 늦어져 식물성 플랑크톤 손실을 최소화한다.이 지연은 겨울 동물성 플랑크톤이 적고 요각류 같은 많은 동물성 플랑크톤이 식물성 [2]플랑크톤보다 발생 시간이 더 길기 때문에 발생한다.

봄꽃은 보통 늦봄이나 초여름까지 지속되는데, 이 때 성층수기둥의 영양소 고갈과 동물성 [1][2][3][5]플랑크톤에 의한 방목 압력 증가로 꽃이 무너진다.해양 환경에서 가장 제한적인 영양소는 전형적으로 질소(N)입니다.이것은 대부분의 유기체가 대기 질소를 사용 가능한 형태로 고정할 수 없기 때문입니다(암모늄, 아질산염 또는 질산염.그러나, 연안 수역을 제외하고, 철분(Fe)은 질소를 고정하는 데 필요하기 때문에 가장 제한적인 영양소이지만, 해양 환경에서는 모래 폭풍과 [2]암석 침출에서 나오는 소량만 이용 가능하다.인은 특히 담수 환경과 열대 해안 지역에서 제한적일 수 있습니다.[2]

겨울에는 바람에 의한 난류와 냉각수 온도가 여름철 형성된 성층수 기둥을 분해한다.이 분해는 물기둥의 수직 혼합을 허용하고 깊은 물에서 지표수 및 나머지 유포틱 지역에 영양분을 보충합니다.그러나 수직 혼합은 식물성 플랑크톤이 유포틱 존 아래로 운반되기 때문에 높은 손실을 유발한다(따라서 호흡이 1차 생산을 초과한다).또한 겨울철 조도 감소(강도와 일일 지속 시간)는 성장률을 제한한다.

대체 메커니즘

역사적으로, 꽃은 스베르드럽의 임계 깊이 가설에 의해 설명되어 왔는데, 스베르드럽은 꽃은 혼합된 층의 떼밀이에 의해 발생한다고 한다.마찬가지로, Winder와 Cloern(2010)은 봄의 꽃은 기온과 빛의 [3]가용성 증가에 대한 반응이라고 설명했습니다.그러나 최근 다음과 같은 이유로 꽃이 피는 것을 포함한 새로운 설명이 제공되었습니다.

  • 식물성 플랑크톤 성장과 동물성 플랑크톤 [9]방목 사이의 결합.
  • 봄철의 [10]근표면 성층화의 시작.
  • 성층화가[11] 아닌 물기둥 혼합
  • 저난류[12]
  • (수심이 얕은 환경에서)[2] 빛의 강도가 높아집니다.

북진

위도가 높은 곳에서는 봄꽃이 일 년 후에 핀다.이 북상 현상은 봄이 늦게 와서 열층화가 지연되고 개화를 촉진하는 조도가 증가하기 때문이다.Wolf and Woods(1988)의 연구는 봄꽃이 12°C 등온도의 북쪽으로 이동 후 일어난다는 증거를 보여주었고, 이는 꽃은 [1]성층화와 더불어 온도 제한에 의해 조절될 수 있다는 것을 암시한다.

고위도에서는 따뜻한 계절이 짧으면 보통 한여름에 꽃이 핀다.이러한 꽃들은 광합성이 일어나는 데 더 긴 일조 시간이 있기 때문에 온대 지역의 봄 꽃보다 더 강렬한 경향이 있다.또한, 일반적으로 높은 위도에서 온도가 낮으면 동물성 플랑크톤 [1]신진대사가 느려지기 때문에 방목 압력이 더 낮은 경향이 있습니다.

종승

봄의 꽃은 종종 다른 식물성 플랑크톤 종의 연속적인 꽃들로 구성됩니다.서로 다른 종들이 서로 다른 주변 농도에서 최적의 영양소 섭취를 하고 서로 다른 시기에 성장 정점에 도달하기 때문에 승계가 발생합니다.지배적인 식물성 플랑크톤 종의 변화는 생물학적, 물리적([2]즉 환경적) 요인에 의해 발생할 수 있다.예를 들어 규산염 공급이 [1][2][13]고갈되면 규조 성장률이 제한된다.규산염은 디노플라겔레이트와 같은 다른 식물성 플랑크톤에 의해 필요하지 않기 때문에, 그들의 성장률은 계속 증가한다.

예를 들어, 해양 환경에서는 일반적으로 더 빨리 성장할 수 있기 때문에 먼저 규조류(10-70µm 이상의 세포 직경)가 지배한다.일단 환경에서 규산염이 고갈되면, 규산염은 더 작은 다이노플라겔레이트 [1][2][13]다음으로 이어진다.이 시나리오는 로드 [14][15][16]아일랜드와 매사추세츠, 케이프 코드 [7]베이에서 관찰되었습니다.봄꽃이 필 무렵, 대부분의 영양소가 고갈될 때, 전체 식물성 플랑크톤 바이오매스의 대부분은 울트라그래피 토플랑크톤으로 알려진 매우 작은 식물성 플랑크톤이다.[2]울트라그래피토플랑크톤은 영양소가 고갈된 환경에서 낮지만 일정한 재고를 유지할 수 있는데, 이는 표면적 대 체적비가 크기 때문에 훨씬 더 효과적인 [1][2]확산 속도를 제공하기 때문입니다.각 [2]종의 엽록체에서 발견되는 다양한 광합성 색소를 조사함으로써 꽃을 구성하는 식물성 플랑크톤의 종류를 결정할 수 있다.

기후변화의 변동성과 영향

연간 봄꽃 이벤트의 패턴(예: 시작 시기, 지속 시간, 규모, 위치 및 공간 범위)의 변동성이 잘 [3][5]입증되었다.이러한 변화는 바람의 세기, 온도, 담수 투입 및 빛과 같은 환경 조건의 변동으로 인해 발생합니다.따라서 봄의 개화 패턴은 지구 기후 [17]변화에 민감할 수 있다.

기온과 봄의 꽃무늬 사이의 연관성이 발견되었다.예를 들어, 몇몇 연구는 이른 봄 개화와 시간에 [3]따른 기온 상승 사이의 상관관계를 보고했습니다.게다가, 롱 아일랜드 사운드와 메인 만에서는, 꽃은 그 해 말에 시작되어, 생산성이 더 높고, 추운 해 동안 더 오래 지속되는 반면, 따뜻한 해는 더 짧은 [5]꽃들이 더 큰 규모로 나타납니다.

온도 또한 꽃의 크기를 조절할 수 있다.로드아일랜드의 Narragansett Bay에서 Durbin 등(1992)[18]의 연구에 따르면 수온이 2°C 상승하면 요각류인 Acartia hudsonica의 성숙이 3주 동안 변화하여 동물성 플랑크톤 방목 강도를 크게 높일 수 있었다.Oviatt 등(2002)[4]는 겨울 수온이 더 따뜻했던 해로 봄꽃 강도와 지속 시간이 감소했다고 지적했다.Oviatt et al.는 이러한 감소가 방목 압력이 증가했기 때문이며, 잠재적으로 봄꽃이 완전히 피는 것을 막을 수 있을 정도로 강해질 수 있다고 제안했다.

Miller and Harding(2007)[19]은 기후 변화(겨울 날씨 패턴과 담수 유입에 영향을 미치는)가 체서피크 만의 봄꽃 패턴의 변화에 책임이 있다고 제안했다.그들은 따뜻하고 습한 해(서늘하고 건조한 해와 달리)에는 꽃의 공간적 범위가 더 크고 바다 쪽으로 더 많이 위치한다는 것을 발견했다.또한, 같은 해 동안 바이오매스는 더 높아졌고, 피크 바이오매스는 봄 후반에 발생했다.

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레퍼런스

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