산호조류(coralline algae)는 탄산칼슘 골격을 형성하는 저서 일차생산자로 전세계적으로 암반 조간대에 넓게 분포한다. 산호조류는 해양생물들의 산란장 및 서식지를 제공하고, 미세저서조류의 정착에 기여하는 등 생태계 엔지니어로서의 역할을 수행한다. 또한 이들은 해양의 탄소격리(carbon sequestration)에 크게 기여하고 수온과 이산화탄소 농도의 변화와 같은 기후변화에 민감하게 반응한다. 인간 활동에 의한 대기 중의 이산화탄소 증가와 연안으로 유입되는 다량의 유기물들로 인해 연안의 생태계는 산성화, 온난화, 부영양화, ...
산호조류(coralline algae)는 탄산칼슘 골격을 형성하는 저서 일차생산자로 전세계적으로 암반 조간대에 넓게 분포한다. 산호조류는 해양생물들의 산란장 및 서식지를 제공하고, 미세저서조류의 정착에 기여하는 등 생태계 엔지니어로서의 역할을 수행한다. 또한 이들은 해양의 탄소격리(carbon sequestration)에 크게 기여하고 수온과 이산화탄소 농도의 변화와 같은 기후변화에 민감하게 반응한다. 인간 활동에 의한 대기 중의 이산화탄소 증가와 연안으로 유입되는 다량의 유기물들로 인해 연안의 생태계는 산성화, 온난화, 부영양화, 빈 산소 수괴 형성 등의 다양한 환경 변화에 직면하고 있다. 기후변화에 의한 이산화탄소 농도와 수온의 증가는 탄산염 화학을 변화시켜 산호조류의 대사작용에 영향을 미치고, 연안의 부영양화로 인한 저산소 환경의 형성은 해수 중 CO2 :O2의 비율을 증가시켜 광합성에 대한 CO2 효용성을 증가시키기 때문에 해조류의 생리 대사작용에 영향을 미칠 것으로 예상되었다. 따라서 본 연구는 연안 생태계에서 나타나는 기후변화와 연안의 환경변화가 산호조류의 일종인 참산호말(Corallina officinalis)에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 실험실 내 메조코즘(mesocosm)에서 다양한 환경 변화를 모방하여 영향을 평가하였다. 실험 조건은 미래 기후변화 환경(실험 1)과 연안의 부영양화로 인해 해수 중의 용존 산소 농도가 감소하여 CO2:O2의 비율이 증가한 환경(실험 2)으로 구분하여 수행하였다. 기후변화 인자인 수온은 3℃ 증가시켰고, 이산화탄소 농도는 2100년에 예상되는 1,000 ppm 수준으로 증가시켜 처리하였고, 두 요인의 조합을 통해 현재(15℃와 500 ppm), 산성화(15℃와 1,000 ppm), 온난화(18℃와 500 ppm), 온실효과(18℃와 1,000 ppm)의 4가지 실험 환경을 구성하였다(실험 1). 용존 산소 농도는 4 mg L-1로 감소시키고, 수온은 3℃ 증가시켜, 조합을 통해 현재(8 mg L-1와 15℃), 저산소(4 mg L-1와 15℃), 온난화(8 mg L-1와 18℃), 상호작용(4 mg L-1와 18℃)의 4가지 실험 환경을 구성하였다(실험 2). 이와 같은 환경변화 조건에서 참산호말의 광합성, 석회화, 성장률을 측정하였고, 탄소흡수전략을 이해하기 위해 탄산염 화학종의 흡수와 이들의 선호도와 탄산무수화효소(carbonic anhydrase, CA)의 활성을 측정하였다. 참산호말의 성장과 광합성, 석회화는 기후변화 조건에서 감소하는 것으로 나타났고, 용존 산소의 감소에 의한 영향은 나타나지 않았다. 그러나 기후변화 조건 간에 탄소흡수전략의 차이는 유의하게 나타나지 않았으나, 용존 산소의 감소는 세포내 CA의 활성을 저하시켰고, 상대적으로 중탄산이온(HCO3-)에 대한 선호도가 증가하였다. 이와 같은 실험 결과로부터 참산호말의 대사작용은 직접적인 CO2 농도의 증가에 의해서만 영향을 받고, 탄소흡수전략은 CO2 농도보다는 CO2:O2의 비율이 더 중요한 요인으로 작용한다는 사실을 확인하였다. 본 연구는 해양의 산성화, 온난화, 온실효과, 저산소 환경이 산호조류의 광합성, 성장, 석회화에 미치는 영향을 평가하였고 무기탄소농축기작에 관한 관련 추가 연구의 필요성을 제시하고 있다.
산호조류(coralline algae)는 탄산칼슘 골격을 형성하는 저서 일차생산자로 전세계적으로 암반 조간대에 넓게 분포한다. 산호조류는 해양생물들의 산란장 및 서식지를 제공하고, 미세저서조류의 정착에 기여하는 등 생태계 엔지니어로서의 역할을 수행한다. 또한 이들은 해양의 탄소격리(carbon sequestration)에 크게 기여하고 수온과 이산화탄소 농도의 변화와 같은 기후변화에 민감하게 반응한다. 인간 활동에 의한 대기 중의 이산화탄소 증가와 연안으로 유입되는 다량의 유기물들로 인해 연안의 생태계는 산성화, 온난화, 부영양화, 빈 산소 수괴 형성 등의 다양한 환경 변화에 직면하고 있다. 기후변화에 의한 이산화탄소 농도와 수온의 증가는 탄산염 화학을 변화시켜 산호조류의 대사작용에 영향을 미치고, 연안의 부영양화로 인한 저산소 환경의 형성은 해수 중 CO2 :O2의 비율을 증가시켜 광합성에 대한 CO2 효용성을 증가시키기 때문에 해조류의 생리 대사작용에 영향을 미칠 것으로 예상되었다. 따라서 본 연구는 연안 생태계에서 나타나는 기후변화와 연안의 환경변화가 산호조류의 일종인 참산호말(Corallina officinalis)에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 실험실 내 메조코즘(mesocosm)에서 다양한 환경 변화를 모방하여 영향을 평가하였다. 실험 조건은 미래 기후변화 환경(실험 1)과 연안의 부영양화로 인해 해수 중의 용존 산소 농도가 감소하여 CO2:O2의 비율이 증가한 환경(실험 2)으로 구분하여 수행하였다. 기후변화 인자인 수온은 3℃ 증가시켰고, 이산화탄소 농도는 2100년에 예상되는 1,000 ppm 수준으로 증가시켜 처리하였고, 두 요인의 조합을 통해 현재(15℃와 500 ppm), 산성화(15℃와 1,000 ppm), 온난화(18℃와 500 ppm), 온실효과(18℃와 1,000 ppm)의 4가지 실험 환경을 구성하였다(실험 1). 용존 산소 농도는 4 mg L-1로 감소시키고, 수온은 3℃ 증가시켜, 조합을 통해 현재(8 mg L-1와 15℃), 저산소(4 mg L-1와 15℃), 온난화(8 mg L-1와 18℃), 상호작용(4 mg L-1와 18℃)의 4가지 실험 환경을 구성하였다(실험 2). 이와 같은 환경변화 조건에서 참산호말의 광합성, 석회화, 성장률을 측정하였고, 탄소흡수전략을 이해하기 위해 탄산염 화학종의 흡수와 이들의 선호도와 탄산무수화효소(carbonic anhydrase, CA)의 활성을 측정하였다. 참산호말의 성장과 광합성, 석회화는 기후변화 조건에서 감소하는 것으로 나타났고, 용존 산소의 감소에 의한 영향은 나타나지 않았다. 그러나 기후변화 조건 간에 탄소흡수전략의 차이는 유의하게 나타나지 않았으나, 용존 산소의 감소는 세포내 CA의 활성을 저하시켰고, 상대적으로 중탄산이온(HCO3-)에 대한 선호도가 증가하였다. 이와 같은 실험 결과로부터 참산호말의 대사작용은 직접적인 CO2 농도의 증가에 의해서만 영향을 받고, 탄소흡수전략은 CO2 농도보다는 CO2:O2의 비율이 더 중요한 요인으로 작용한다는 사실을 확인하였다. 본 연구는 해양의 산성화, 온난화, 온실효과, 저산소 환경이 산호조류의 광합성, 성장, 석회화에 미치는 영향을 평가하였고 무기탄소농축기작에 관한 관련 추가 연구의 필요성을 제시하고 있다.
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