생태학 분야에서는 생물이 이산화탄소로부터 유기물을 생산하는 것을 "1 차 생산”이라고 부르고 있다.

 

식물이 빛 에너지를 사용하여 유기물을 합성하는 것 (광합성) 외에도 세균류 중에는 빛 에너지를 이용하지 않고 암모니아나 유황 등의 환원성 물질을 산화하여 얻어지는 에너지를 이용하여 이산화탄소로부터 유기물을 합성(화학 합성)하는 것도 있다.

 

이러한 일차 생산자에 의해 합성된 유기물을 먹이로 다른 동물은 성장, 증식하고 먹이 사슬을 형성하기 위해 일차 생산은 전체 생태계의 생물과 생산량과를 지원하고 있으며, 일차 생산이 큰 생태계일수록 고차 생산자의 생산량도 커질 수 있다.

호수의 생태계에서는 일반적으로 식물성 플랑크톤이 일차 생산을 담당하고 있다. 호수에서는 식물 플랑크톤의 증식은 어떠한 경우 녹조 발생 등 생태계에 부정적인 영향을 미칠 위험을 수반하지만 조류 생산에 지원되는 먹이 사슬이 가져 오는 어류 생산은 수산 자원의 제공 등 생태계 서비스라고 파악된다.

 

메콩 강 유역 댐 개발을 진행시키는데 있어서 새로 창출되는 댐 저수지의 일차 생산의 질과 양을 밝혀 나가는 것은 적절한 개발과 관리를 실시하는데 있어서 매우 중요하다.

호수에서 일차 생산은 다양한 방법으로 측정되지만 각각 장단점이 있다. 연구라는 관점에서 정확한 값을 요구하는 것이 중요하지만 조사한 결과를 바탕으로 다음의 환경 영향 평가 등을 실시하는 경우, 측정에 소요되는 시간과 비용도 특히 국외에서 실시하는 경우에는 유효한 실험의 다양한 시료 운반 등의 제약도 생각해 어떤 방법으로 조사를 해 나갈 것인가를 생각해야 한다.

 

그런 점을 생각하여 원자량 13의 탄소 안정 동위 원소 (탄소 원자의 대부분은 원자량이 12)를 이용하여 자연 조건에서 일차 생산을 야외에서 실측하고 있다. 이것은 호수에서 퍼 올린 호수의 물을 유리병에 넣어 일반적으로 1 % 밖에 존재하지 않는 원자량 13의 탄소 원자를 10%가 되도록 탄산을 더해 병을 일정 시간 동안 호수에 가라앉혀 식물성 플랑크톤에 광합성을 하는 방법이다.

 

병을 회수한 후, 그 중의 식물성 플랑크톤을 여과하여 그 안에 포함된 원자량 13의 탄소 원자의 양을 질량 분석기를 이용하여 측정하여 광합성된 탄소의 양을 계산한다.

이 방법은 식물 플랑크톤이 광합성 탄소의 양을 직접 측정하고 있다는 점에서 신뢰성이 높은 방법이라는 점과 비교적 단시간의 현장 작업 (1 ~ 2 시간)으로 측정이 가능하다 장점이 있다.

 

또한 낮에 현장 실험에서 얻은 샘플은 밤에 방에서 (경우에 따라서는 야외나 이동 중인 차안 에서도) 휴대용 여과기를 사용하여 여과하기 때문에 현지에서 특별한 실험 객실 및 특수 분석 장비를 필요로 하지 않는다. 여과된 필터만 실험실에 가져가 질량 분석기로 측정을 실시하고 있다.

 

현재 태국, 라오스, 캄보디아에서 현지의 공동 연구자와 함께 열대의 호수, 저수지의 일차 생산을 조사, 비교하고 있다. 차로 이동하면서 낮에는 호수에서 조사를 실시, 밤에는 숙소에서 시료의 처리를 실시해, 다음날은 다음 조사지로 향한다. 이렇게 측정한 일차 생산의 결과를 비교해 보면, 호수, 저수지 따라 큰 차이가 있다.

태국, 라오스 5 개 저수지와 캄보디아의 자연 호수인 톤레삽 호수 중심부에서 측정한 일차 생산 및 어업 통계에서 얻은 어획량의 관계를 나타낸 것이 그림 1 왼쪽이다.

 

각각 면적당으로 환산했을 때, 댐 저수지에서는 일차 생산량이 큰 저수지만큼 큰 어획량이 얻을 수 있는 것을 알 수 있다. 어획량 물고기이나 대상 물고기의 종류에 따라 달라지지만, 새롭게 창출된 저수지의 어획량과 일차 생산 사이에 이러한 관계가 인정되는 것은 그 저수지에서 잠재적으로 어느 정도의 어업 생산을 전망할 것인지 추정할 수 있다는 것을 보여준다.

일차 생산에 영향을 미치는 요인에 대해서는 지금까지 많은 연구가 이루어져 왔다. 일반적으로 말해지는 것은 영양소의 양과의 관계로, 특히 수중의 총인 함량과 일차 생산의 관계가 지적되고 있다. 조사에서도 수중의 일차 생산 및 총인 함량 사이에는 양의 상관 관계가 인정되었다 (그림 1 오른쪽).

 

식물 플랑크톤은 수중의 질소나 인 등의 영양염을 통해 성장한다. 일반적으로 호수에서 인이 제한 요인인 있는 경우가 많기 때문에 수중에서 유효한 인의 양에 비례하여 식물 플랑크톤은 증식한다. 이러한 영양염 농도가 지나치게 높아지면 식물 플랑크톤의 대 성장을 초래하여 이른바 녹조가 발생한다.

톤레삽 호수는 태국과 라오스 댐 저수지와 달리 수심이 얕고 넓은, 계절에 물의 움직임도 심해 바닥 진흙을 감아 올리기 때문에 매우 투명도가 낮은 (계절에 따라서는 10cm 이하) 특징이 있다.

 

따라서, 인 농도는 높지만 빛이 수중에 닿지 않고, 식물성 플랑크톤의 광합성이 수중의 극히 표층에서만 이루어지고 있다. 실제로 1,2 월의 비교적 수위 높은 때 조사에서도 톤레삽 호수 씨엠립에서는 표층에서 60μgCL -1 h -1 의 일차 생산에 대해 60cm 계층은 10μgCL -1 h -1 감소했다.

한편, 우리가 조사하는 저수지 중 가장 영양염 농도가 낮은 타이어 시린톤 저수지에서는 표층에서 5μgCL -1 h -1 정도이지만, 5m 층에서도 거의 동일한 정도의 일차 생산이 관찰되지 않았다.

 

이렇게 많은 호수와 저수지에서 인 농도가 제한 요인이 되어 있는데 대해, 톤레삽 호수에서 인 농도보다 빛 환경이 수중의 일차 생산의 제한 요인이 되고 있다.

 

그러나 다른 한편으로, 톤레삽 호수에서 큰 어획량이 얻어지고 있는 것도 사실이다. 자연 호수이다 톤레삽 호수는 우기 - 건기로 수위 호수의 면적이 크게 변화하고 그에 따라 생기는 해안의 광대 한 침수 숲 등의 유기물의 공급도 크고, 이것이 풍부한 식품 거미줄 구조를 지원하고 있다. 그 메커니즘을 밝혀 나가는 것이 앞으로의 과제이다.