- KBSI-중국과학원, 생태계 유기탄소 변환 기작 예측모델 개발

담수와 같은 자연생태계에는 다양한 용존유기물이 존재하며, 이들은 주변의 환경 변화에 따라 다양하게 반응한다는 연구결과 이미지.[KBSI 제공]
담수와 같은 자연생태계에는 다양한 용존유기물이 존재하며, 이들은 주변의 환경 변화에 따라 다양하게 반응한다는 연구결과 이미지.[KBSI 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 하천, 호수와 같은 담수생태계 내 용존유기물의 탄소 변환 기작을 예측할 수 있는 방법이 개발됐다. 탄소중립에 효과적으로 대응할 수 있는 담수생태계 관리방안에 대한 과학적 근거 제공이 가능할 것으로 전망된다.

한국기초과학지원연구원(KBSI)은 연구장비운영부 장경순 박사 연구팀이 중국과학원 난징지질호소학연구소와 공동으로 담수생태계 내 존재하는 다양한 용존유기물이 지구온난화, 부영양화 등 세계적인 기후 변화에 따른 변환 기작을 분자 수준에서 예측할 수 있는 생태학적 분석 모델을 개발했다고 27일 밝혔다.

전 지구적 규모의 탄소 순환 과정에서 전체 지구표면의 약 2%에 불과한 담수생태계가 대기로 내뿜는 온실가스량은 실로 막대하다. 매년 약 95억톤의 이산화탄소가 화석연료 사용에 의해 배출되는데, 그 규모의 20%에 해당하는 약 19억톤의 이산화탄소가 하천, 호수와 같은 담수생태계에서 자연적으로 방출된다. 이에, 글로벌 탄소중립 실현을 위해서는 담수생태계의 온실가스 배출 기작에 대한 이해와 효과적인 관리가 꼭 필요하다.

공동연구팀은 담수생태계에 다양하게 존재하는 용존유기물의 기능적 특성에 따른 분류 기준을 새로 제시하고, 지구온난화와 부영양화라는 두 가지 기후 위기 요인에 의해, 이를 분해 또는 변환하는 미생물과 여러 환경요인과의 상관관계를 분자 수준에서 확인하고자 했다. 이를 위해, 중위도 아열대와 고위도 아한대 지역을 대표하는 중국과 노르웨이의 ‘온도 변화’ 및 ‘영양 과다’에 따른 호수 퇴적층을 모사, 미생물 군집과 용존유기물 조성의 변화를 비교 분석했다.

그 결과 미생물 군집이 용존유기물의 조성에 가장 큰 효과가 있으며, 온도 변화보다는 영양 상태에 따른 미생물의 군집 변화가 중요한 영향을 끼친다는 사실을 확인할 수 있었다.

기초과학지원연구원 연구진이 연구장비를 활용해 관련 연구를 수행하는 모습.[KBSI 제공]
기초과학지원연구원 연구진이 연구장비를 활용해 관련 연구를 수행하는 모습.[KBSI 제공]

또한 아열대 지역은 영양 농도가 높아짐에 따라 생화학적 변환 정도가 큰 물질이 미생물에 의해 분해되어 줄어들고, 아한대 지역은 반대로 높은 영양분 조건에서 생화학적 변환 정도가 적은 물질이 환경요인 등에 의해 분해되는 것이 확인됐다. 이를 통해 기후대에 따라 미생물에 의한 용존유기물의 변환 기작이 다르게 작용한다는 것을 알 수 있었다.

장경순 박사는 “이번 연구로 국내는 물론, 다른 기후대에서의 담수 내 존재하는 미생물 군집, 영양 정도 및 용존유기물 조성을 고려해, 온실가스의 배출 저감을 위한 맞춤형 관리방안의 필요성을 확인할 수 있었고, 향후 후속 연구를 통해 보다 실용적인 관리방안을 제안할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

이번 연구결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 6월 23일 온라인 게재됐으며 환경과학 분야 국제학술지 ‘환경과학기술’ 7월 19일 표지논문으로 선정됐다.


nbgkoo@heraldcorp.com