강화도 갯벌의 철 환원 박테리아에 의한 유기물 분해 및 조절요인: 식생과 생물교란의 영향

Abstract

갯벌이 발달한 연안해양 환경에 대한 개발 압력이 날로 증대되는 시점에서 연안해양 환경의 상태를 진단하고, 효율적 보전과 관리 및 지속가능한 개발방안을 마련하기 위해서는 연안 생태계 내 주요원소들의 거동을 조절하는 생물과정 및 생지화학적인 원소순환에 대한 이해가 중요하며, 이를 위해 갯벌로 유입되는 유기물의 분해율과 분해경로를 파악하기 위한 연구가 필수적으로 병행되어야 한다. 일반적으로 유기물 농도가 높은 혐기성 퇴적토 내에서의 유기물 분해는 산소대신에 다른 다양한 전자수용체(NO3-, MnO2, FeOOH, SO42- 등)를 사용하는 다양한 혐기성 미생물에 의해 주도된다. 해양환경에서는 높은 황산염의 농도로 인해 황산염환원에 의한 유기물 분해의 중요성이 강조되어 왔다. 그러나 최근에는 식생이 발달하거나 저서동물에 의한 생물 교란이 활발한 연안퇴적토에서는 철환원에 의한 유기물 분해의 상대적 중요성이 보고되기도 한다. 연안 해양환경 내 영양염류의 거동 및 생태과정에 대한 필수적인 정보를 제공함에도 불구하고, 국내에서는 갯벌의 유기물 분해능 및 분해경로에 대한 연구가 상대적으로 대단히 미진한 실정이다. 본 연구는 강화도 동검리 부근의 갯벌을 대상으로: (1) 다양한 시기의 갯벌의 유기물 분해능을 평가하고, (2) 유기물 분해경로에서 철환원과 황산염 환원간의 상대적 중요성과 (3) 이를 조절하는 요인으로서 식생과 생물교란의 영향을 이해하고자 하였다. 강화도 남단에 위치한 동검리 갯벌의 혐기성 유기물 분해능은 2월, 4월 및 7월에 34.4~142.5 mmol C m-2 d-1(평균 57.7 mmol C m-2 d-1)의 범위로 나타나 2월과 7월 미국 조지아주 염습지의 유기물 분해능(12.2 ~ 116 mmol C m-2 d-1; 평균 44 mmol C m-2d-1)에 비견되는 높은 값을 보였으며, 특히 유기물 공급이 원활한 식물의 생장시기에 유기물 분해능이 3배 이상 높게 나타났다. 식생이 발달한 갯벌(VMF)와 식생이 없는 갯벌(UMF)에서 측정된 미생물의 철 환원에 의한 유기물 분해는 각각 131 (VMF) 및 28 mmol C m-2 d-1 (UMF)로 나타난 반면, 황산염 환원에 의한 유기물 분해는 70 (VMF) 와 36 mmol C m-2 d-1 (UMF)로 나타나, 식생이 발달한 곳에서 특히 철환원에 의한 유기물 분해가 2배정도 높게 나타났다. 한편, 생물교란이 활발한 갯벌 (UMF-Bio)과 생물교란정도가 저조한 갯벌(UMF-NonB)에서는 철환원에 의한 유기물 분해가 각각 39.3 (UMF-Bio) 및 8.6 mmol C m-2 d-1 (UMF-NonB)로 나타난 반면, 황산염 환원에 의한 유기물 분해는 35.2 (UMF-Bio) 및 44.0 mmol C m-2 d-1 (UMF-NonB)로 나타나, 생물교란이 활발한 갯벌에서 철환원에 의한 유기물 분해가 황산염환원과 대등하게 나타났다. 이상의 연구결과들은 갯벌에서 황산염환원에 의한 유기물 분해가 주요한 경로임을 나타내는 동시에, 식생의 발달 및 생물교란의 정도에 따라 철 환원과 황산염 환원에 의한 유기물 분해의 중요성이 강조될 수 있음을 의미하며, 나아가 식생 및 저서생물 다양성의 유지가 갯벌의 철 환원 미생물에 의한 유기물 분해 및 물질순환을 원활히 하는 중요한 조절요인 임을 나타내는 것이다.