[강의] NOAA 김해철 박사님 초청특강 (1)

미국 해양대기청 National Oceanic and Atmospheric Administration(NOAA)에서 근무하셨던 김해철 박사님께서 9월 4일 학생들을 위한 특강을 진행하셨습니다.

해양생태모델링은 해양 생태계 구성요소 간의 상호작용을 수식과 컴퓨터 시뮬레이션으로 표현하여, 환경 변화에 따른 생태계 반응을 이해하고 예측하는 연구 분야입니다. 이번 세미나에서는 개체군의 지수·로지스틱 생장모형과 포식자–피식자 상호작용을 출발점으로, 영양염–식물플랑크톤–동물플랑크톤(NPZ) 모형 등 해양생태계 모형의 기본 구조와 구성 원리를 살펴보았습니다.

특히 수온에 따른 식물플랑크톤 생장률을 설명하는 Eppley 곡선, 영양염 흡수의 포화 반응을 나타내는 Michaelis–Menten 식, 제한 영양염을 고려하는 Liebig 최소율 법칙 등 주요 매개화 기법을 검토했습니다. 또한 Runge–Kutta 방법을 통해 미분방정식으로 구성된 생태계 모형을 시간에 따라 계산하는 원리도 함께 다루었습니다.

Franks et al. (1986)의 연구를 바탕으로는 동물플랑크톤 섭식 반응식의 형태가 NPZ 모형의 안정성에 미치는 영향을 논의했습니다. 포화형 Ivlev 섭식식은 외부 물리적 강제력이 없어도 큰 진동을 유발할 수 있는 반면, 먹이 농도에 따라 계속 증가하는 Mayzaud–Poulet 섭식식은 보다 빠르게 평형 상태에 도달할 수 있음을 확인했습니다. 이는 생태계 모형에서 매개변수의 값뿐 아니라, 생물학적 과정을 어떤 수식으로 표현하는지가 결과 해석에 매우 중요함을 보여줍니다.

이번 깅의를 통해 해양생태모델링은 현장 관측자료를 대체하는 도구라기보다, 관측만으로 파악하기 어려운 생태계의 작동 원리와 변화 가능성을 검토하는 보완적 연구 방법임을 이해했습니다. 앞으로도 관측자료와 모형을 연계하여 해양생태계의 구조와 변동성을 해석하는 연구가 중요할 것으로 기대됩니다.