동해-베링해 횡단구간 부유식물플랑크톤 기원의 유기분자생체지표 분포: PIP25인덱스 사용시 대양환경지시자로서의 적합성 검토

Abstract

본 연구에서는 서북극해 지역에서 과거 해빙 변화 복원에 사용되고 있는 프록시들 중 하나인 PIP25 인덱스에 대한 기초정보를 획득하기 위해 수층 입자 시료를 동해-베링해 횡단구간에서 2015년 7월 18일에서 28일 사이에 채취하였고, 북극 해빙 프록시 IP25 및 식물플랑크톤 기원의 유기분자생체지표인 삼중-불포화 highly branched isoprenoid (HBI triene)와 두 개의 sterol (brassicasterol 및 dinosterol)을 분석하였다. 또한 일반적으로 보고되고 있는 다른 sterol (cholesterol and 24-methylene-cholesterol)도 분석하였다. 샘플링 위치 및 계절의 특성과 일치하게 모든 분석시료에서 IP25은 검출되지 않았으나, HBI triene은 북서태평양과 베링해의 다섯 정점에서 검출되었다. 한편 sterol 화합물들은 모든 시료에서 검출되었다. 주목할 점은 brassicasterol 농도와 cholesterol 농도가 높은 양의 상관관계를 보이나, chlorophyll a와는 상관관계를 보이지 않는다는 점이다. 이러한 결과를 고려할 때, 본 연구 해역에서 brassicasterol은 식물플랑크톤 기원뿐만 아니라 동물 플랑크톤과 같은 다른 기원에 의한 영향을 받았을 것으로 보인다. 한편 dinosterol과 HBI triene 농도도 chl. a나 brassicasterol 농도와 상관관계를 보이지 않았으며, 이는 이들의 기원 또한 식물플랑크톤 이외의 다른, 다양한 기원의 영향을 받았을 수 있음을 지시한다. 결론적으로 본 연구 결과는 brassicasterol, dinosterol, 또는 HBI triene를 PIP25 인덱스에 식물 플랑크톤 지시자로서 사용할 경우 서로 다른 경향성을 보일 수 있음을 시사하였다. 따라서 본 연구는 서북극해 지역에서의 PIP25 인덱스 사용과 관련해 이들 화합물의 해양 식물플랑크톤 지시자로서의 역할을 좀 더 명확하게 밝혀야 할 필요성을 보여 준다.

In this study we collected suspended particulate matter (SPM) along a transect from the East Sea to the Bering Sea from 18 to 28 July in 2015. We then analyzed the samples for the Arctic sea ice proxy IP25 together with various phytoplankton-derived lipids including a tri-unsaturated highly branched isoprenoid (HBI triene) and two sterols (brassicasterol and dinosterol) to assess the suitability of these compounds for the so-called PIP25 index in the western Arctic region as a proxy for sea ice change in the past. The distributions of some other commonly reported sterols (cholesterol and 24-methylene-cholesterol) were also investigated. IP25 could not be detected in any of the samples analyzed, consistent with the nature of the sampling location and season, while the HBI triene was only detected at five sampling sites in the Northwest Pacific and the Bering Sea. In contrast, each of the sterols were detected at each sampling site. Interestingly, brassicasterol concentration showed a strong, positive relationship with cholesterol concentration, but no relationship with chlorophyll a, suggesting that the former might have been associated with not only marine phytoplankton but other sources in the study area, such as zooplankton. Dinosterol and HBI triene concentrations also showed no clear relationship with chl. a or brassicasterol concentrations, indicating likely different and diverse sources of these lipids in addition to marine phytoplankton. Our study suggests that the use of brassicasterol, dinosterol, or HBI triene, as strict phytoplankton markers for use with the PIP25 index, might result in misleading outcomes. Hence, it is clear that more work is needed to better constrain the use of these lipids as ice-free, open ocean biomarkers when using the PIP25 index in the western Arctic region.