적조

샌디에고 연안의 적조

적조(赤潮, red tide)는 식물플랑크톤의 대량번식으로 바닷물의 색깔이 적색, 황색, 적갈색 등으로 변색되는 자연 현상을 말하는 것이었으나, 최근에는 적조로 인한 직·간접적 피해가 다발하고 있어 유해조류의 대번식 (Harmful Algal Blooms : HAB)의 의미로 사용된다. 담수(강, 호수)에서 발생하는 현상은 수화(水華, water bloom) 또는 통상 녹조라고 부른다.

개요

적조는 일반적으로 플랑크톤이 갑작스레 엄청난 수로 번식해 바다, 강 등의 색깔이 붉은빛으로 변하는 현상을 말한다. 주로 바다에서 적조현상이 나타나며, 양식업 어민들에게 치명적인 피해를 입힌다.

흔히들 '물고기 먹이가 늘어나면 물고기는 좋은 것 아니냐'하고 얕게 생각하기 쉽지만, 진짜 문제는 플랑크톤 자체가 아니라 플랑크톤의 시체다. 쉽게 말하자면 음식물 쓰레기장에 파묻히는 것과 같다. 적조가 발생하면 1차적으로 물고기의 아가미에 플랑크톤이 끼어 물고기가 질식사하거나, 독성을 가진 플랑크톤이 번식해 주변 생물을 죽이기도 한다. 이런 어류 및 주변 생물(수명이 다한 식물성 플랑크톤 포함)의 사체를 미생물이 분해하면서 용존 산소 농도가 떨어진다. 적조발생 수역의 어패류가 산소를 대량으로 소비하기 때문에 결국 용존 산소의 부족으로 인한 질식으로 폐사하게 된다. 인간 입장에서 설명하자면 황사와 미세먼지가 함께 덮쳐오는데, 그 입자들이 산소까지 빨아먹는 공포스러운 상황으로 생각하면 된다.

기온 변화로 수온이 상승해 미생물이 왕성하게 번식하는 경우나 바람이 적게 불어 바닷물이 섞이지 않을 때에도 적조 현상이 발생한다. 적조 현상을 일으키는 적조생물인 코클로디니움이 활동하기에 알맞은 수온인 24.5~28 ℃를 유지한다면 적조 현상이 발생할 수 있다.

적조에 대한 대처 방법은 여러가지가 있는데 황토를 살포하여 적조를 구성하는 플랑크톤들을 가라앉히는 것이 대표적으로, 이 때문에 바다에 뿌린 붉은 황토의 사진이 마치 적조의 사진인 것처럼 보도되는 경우가 흔하다. 이외에 바닷물을 전기분해해 산성수를 만들어서 적조를 방제하는 것, 양식장에 산소 발생기를 설치하여 양식 어패류의 폐사를 방지하는 것 등이 있다. 또한 소극적인 방법으로 적조 피해가 예상되는 경우 사전에 어패류를 방류하여 미리 조류를 먹어치우게 해 폐사하는 것을 막는 방법도 있다. 극단적이라면 태풍이 오길 기다린다던지.

원인

수계의 부영양화가 주된 원인으로 여겨진다. 갯벌에 사는 조개 등의 생물은, 그곳에 사는 미생물이나 플랑크톤 등을 먹이로 삼아서, 수중에 유입되는 영양염이나 유기물의 유입을 방지하는 일을 해왔다. 그러나 간척사업 등으로 인해 간석지가 대폭 감소해 만내의 부영양화가 진행되어 이것 때문에 플랑크톤이 대량 발생한다고 추측되고 있다.

영양염류

영양염류은 대표적으로 질소나 인이 주성분이다. 토양 오염으로 인한 지표 유출수와 도시 및 공장에서 정화되지 않은 폐수가 바다로 유입된다. 예를 들어, 지중해를 따라 있는 대부분의 대도시들은 모든 하수를 처리하지 않고 바다로 배출한다. 대부분의 해안 개발도상국에서도 마찬가지인 반면, 개발도상국의 일부 지역에서는 대도시의 폐수 중 70%가 처리되지 않고 수계로 재유입될 수 있다.

그 결과, 전 세계 해안 지역, 특히 습지와 강어귀, 산호초와 늪은 이러한 영양염류 과다유입으로 인해 생태계 파괴로 이어지고 해양오염을 가속화시킨다.

기후 변화

기후 변화로 수온이 상승해 미생물이 왕성하게 번식하는 경우나 바람이 적게 불어 바닷물이 섞이지 않을 때에도 적조 현상이 발생한다. 적조 현상을 일으키는 적조생물인 코클로디니움이 활동하기에 알맞은 수온인 24.5~28 ℃를 유지한다면 적조 현상이 발생할 수 있다.

적조 구성 생물

대부분 식물성 플랑크톤으로 이루어졌으며, 현재 세계적으로 적조를 일으키고 있는 생물종들은 150종 정도이며, 이들 중 규조류는 주로 고위도 해역에서, 편모조류는 적도아열대 해역에서 발생하는 적조의 우점종으로 출연하고 있다.

규조류의 경우는 일차적으로 영양염류가 풍부하고 일조량, 수온, 염분 등의 환경조건이 적절하면 일시적으로 대량 번식하며, 편모조류의 경우는 일반적인 영양염류외에 비타민류, 미량원소, 특수유기물질 등과 같은 증식 촉진물질의 영향도 크게 받는 것으로 알려져 있고 대부분의 편모조류는 환경조건이 불리할 때 휴면포자(resting cyst)를 형성하여 해저에 가라앉아 휴면시기를 거치며, 다시 환경이 좋아지면 영양세포로 발아하여 대량 번식하기 때문에 이같은 편모조류에 의한 적조현상은 매년 비슷한 시기에 유사환경에 지속적으로 발생하는 경우가 많다.

우리나라 해역의 경우, 계절에 따라 규조류와 편모조류가 교대로 출현하는 우점종 천이현상을 나타내고 있다. 즉, 저온 고염인 겨울철에는 주로 규조류에 의한 적조현상이 발생되고, 봄철에는 규조류와 소형 편모조류가 그리고 여름철에는 대형 편모조류가 유해 적조를 일으키고 있다. 우리나라 연안에서 출현하여 어류나 패류를 직접 치사시키는 독성물질을 생산하는 종은 Cochlodinium 속, Gymnodinium 속, Gyrodinium 속, heterosigma 속 등 편조류에 속하는 종이다. 규조류에서는 Skeletonema 속, Chaetoceros 속, Nitzschia 속이 있으며, Nitzschia 속은 유일하게 규조류에서 패독을 일으키는 종으로서 기억상실성 패독소를 생산한다.

발생 기록 및 사례

화석상으로 기록은 호주 퀸즐랜드 주에 있는 로마(Roma)마을에 있는 1억 4,800만 년 전인 쥐라기 후기 암석에서 오늘날의 적조를 구성하는 코클로디니움과 적조와 관련 미생물 미세화석이 발견된 것이 최초이다.

탈출기(출애굽기) 7장 14~25절까지의 내용이 인류사에 기록된 최초의 적조라고 학자들이 인정하고 있다. 후대 기후환경의 역사를 연구한 학자들은 나일 강이 피로 물든 이 적조가 이후 이집트 파라오의 멸망을 이끈 10가지 재앙의 시발점일 것이라고 해석하고 있다.

한국의 역사 기록에도 적조 현상이 많이 기록되어 있다. 최초의 기록은 선덕여왕 8년(639년)의 기록인데, 동해의 바닷물이 붉게 변하고 또한 뜨거워져서 물고기와 자라가 죽었다고 삼국사기에 나와 있다. 이외에도 백제가 멸망하기 전 660년 2월, 사비(부여)의 우물이 핏빛으로 변했으며 서해에 조그만 물고기들이 나와 죽었는데 백성들이 모두 먹을 수 없이 많았다거나 사비천(금강) 물이 핏빛처럼 붉었다라는 기록이 있다.

조선왕조실록에도 많이 등장한다. 기록을 보면 바닷물의 색깔이 변하고 물고기들이 죽어서 떠올랐다는 기록이 여러 개가 있다. 이는 적조의 전형적인 현상. 한 연구에 따르면 조선시대 기록에는 바다에서 약 41회, 담수에서 약 28회의 적조 발생 기록이 있다고 한다. 드라마 용의 눈물에서도 적조 현상이 언급되었다.

1961년 진해만 부근의 진동만(鎭東灣)에서 적조가 목격된 이래 1970년대에는 104건의 적조가 진해만 일대에서 발생했다. 이들 적조는 대부분 규조류에 의한 것으로서 그다지 큰 피해가 없었으므로 큰 관심거리는 되지 못했다.

그러나 1978년 와편모조류에 의한 적조가 발생하였고, 1981년 진해만에서 와편모조류의 한종인 Karenia mikimotoi의 대발생으로 어패류가 대량 폐사하여 17억원의 피해를 준 후, 적조에 대한 관심은 한층 고조되었다. 1981년 이후에는 발생 범위가 남해안 인근 해역에서 인천, 울산, 여수 등 전 연안으로 확대되었다.

1980년대 후반부터 경제성장이 가속화되면서 육지에서 배출되는 생활하수, 공장폐수량이 계속 증가하는데 반해, 하수처리장의 하수처리능력이 따라가지 못해 1995년 8월 코클로디니움 적조가 남해와 동해 전 연안에 대량 발생하고 어패류가 대량 폐사하여 764억원의 최대 피해를 준 바 있다.

2000년대에 들어서는 2001년 8월 여름에도 대규모 적조가 발생해 동해안까지 북상하면서 어류 폐사 610여만 마리에 80억여원 가량의 피해가 발생했다. 2013년 여름에는 남해안 및 동해안 일부 지역에 적조가 대규모로 발생하여 사상 최악의 피해를 냈다.

생태계에 미치는 영향

긍정적

적조 원인종들 중 와편모조류들은 종속영양을 하기도 하지만, 생태계에서 일차적으로 광합성을 하는 식물 플랑크톤이다. 즉, 이들은 생태계 먹이그물의 기초를 담당하는 일차생산자로서, 초식동물인 동물성 플랑크톤의 중요한 먹이가 된다. 물론 초식동물은 이들을 소화할 수 있는 효소들을 갖고 있으며, 이로서 해양생태계의 초식 먹이사슬이 형성된다. 와편모조류는 유기쇄설물 먹이사슬에서도 중요하다고 알려져 있다. 아미노산 및 광합성 산물이 조체 밖으로 빠져나와 용존 유기탄소를 제공하기도 하고, 또한 이들이 죽으면 이들 자체가 유기쇄설물로 됨으로써 detritus food chain에 많은 유기물을 제공한다.

부정적

적조현상이 발생하면 양식 어패류가 집단 폐사하는 등 큰 피해가 따른다.[1] 적조 원인생물인 Chaetoceros 종류는 긴 가시를 가지고 있는데, 이종들이 초식동물에 먹힐 경우, 아가미 조직사이에 끼게 되면서 다량의 점액질 분비를 자극한다. 이러한 현상이 지속될 경우 점액질의 분비가 소진되어 아가미 조직을 와해시키게 되며, 궁극적으로 산소 교환이 불가능하게 되어 죽게 된다. 또한 맹독성의 적조가 자주 발생하여 공포의 대상이 되고 있다. 이것은 어패류뿐만 아니라 사람들에게도 치명적인 영향을 미친다.

대책

적조를 제거하는 방법으로는 황토를 뿌리거나 바닷물을 전기분해해 산성수로 만들어서 처리하는 방법, 초음파 처리법, 오존 처리법 등이 시도되고 있다. 가장 근본적인 대책은 육지에서 수질오염을 최소화하여 영양염류 유입을 줄이는 것이다.

일본의 세토내해의 경우, 1973년 영양염 배출 총량규제를 통하여 적조현상을 감소시킨 사례가 있다.

참고자료

• 〈적조〉, 《나무위키》
• 〈적조〉, 《위키백과》
• 〈적조〉, 《해양학백과》
• 〈적조의 정의〉, 《국립수산과학원》

같이 보기

• 녹조
• 부영양화
• 플랑크톤
• 갯벌

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