경기만 갯벌의 미생물 군집 구조 및 활성에 미치는 환경인자 영향

Abstract

Tidal flat ecosystem is a transition zone which connects marine ecosystems and terrestrial ecosystems and well known for high microbial diversity and productivity. Recognition about an importance and artifical environmental destruction of tidal flat is increasing and studies about it are under way. Although microbial activity / characteristics are closely correlated with physicochemical factors, information about effects of environmental factors on the microbial community structure and activity is insufficient because previous researches focused on only physicochemical characteristics of sediment or microbial functions & species in tidal flat ecosystems. Therefore, this study inquired seasonal and spatial variations of microbial and physicochemical characteristics, analyzed correlations between microbial characteristics and physicochemical characteristics. Study sites were Soraepogu(fish market, artifical pollution), Yeongjong Island(duck, middle polluted place), and Sido Island(unpolluted) in Kyeonggi Bay. Physicochemical characteristics(temperature, soil texture, water contents, soil organic matter contents, pH, chloride, nitrate, sulfate, dissolved organic carbon, cation exchange capacity) and microbial characteristics(extracellular enzyme activity, dehydrogenase activity, community level physiological profiling, denaturing gradient gel electrophoresis) were analyzed. The results showed that microbial characteristics positively correlated with temperature(r² ≥ 0.23), water contents(r² ≥ 0.61), soil organic matter contents(r² ≥ 0.40), nitrate(r² ≥ 0.15), dissolved organic carbon(r² ≥ 0.14) and both characteristics advanced each other. Reversely correlation between pH and microbial characteristics(r² ≤ - 0.02) was negative, but the result did not influenced to overall relations. In this study, correlation mechanisms between microbes and environmental factors were not founded clearly, but found very closed correlations. This results can be used as valuable information for predicting biogeochemical cycles of nutrients with environmental changes and essential information for environmental purifications as well as restoration of tidal flats.;갯벌 생태계는 해양 생태계와 육상 생태계를 연결하는 천이지역으로 세계적으로 다양성과 생산성이 높은 것으로 잘 알려져 있고, 갯벌의 중요성과 인위적인 오염에 의한 환경 훼손에 대한 인식이 높아지면서 많은 연구가 진행되어왔다. 갯벌 생태계에서 미생물의 활성 및 특성은 물리화학적인 요인들은 밀접한 관련을 맺고 있음에도 불구하고, 기존의 연구들은 주로 퇴적물의 물리화학적 특성이나 퇴적물 내에 서식하는 미생물의 기능이나 종에 대해서만 수행되어왔기 때문에 상대적으로 미생물 군집 구조 및 활성에 미치는 환경인자의 영향에 관한 정보가 부족하다. 따라서 본 연구에서는 갯벌 퇴적물에서 미생물 특성과 물리화학적인 특성의 계절적, 지역적인 변화를 알아보았고, 미생물 특성과 물리화학적인 특성간의 상관관계를 분석하였다. 연구지역으로는 국내 갯벌 중 가장 오염도가 높다고 알려져 있는 경기만에 위치한 갯벌 중에 어시장이 있어 유동인구가 많은 소래포구와 선착장이 있어 주기적으로 사람들의 왕래가 있는 영종도, 인적이 드문 시도를 선정하였다. 본 연구는 갯벌 퇴적물의 물리화학적인 특성을 파악하기 위해 온도, 토성, 수분함량, 유기물 함량, pH, 염소, 질산염, 황산염, 용존유기탄소, 양이온 치환능을 분석하였다. 미생물 특성을 조사하기 위해서는 체외효소활성도, 탈수소효소활성도, CLPP(community level physiological profiling), DGGE(denaturing gradient gel electrophoresis)를 분석하였다. 연구 결과 미생물 특성이 온도(r² ≥ 0.23), 수분함량(r² ≥ 0.61), 유기물함량(r² ≥ 0.40), 질산염(r² ≥ 0.15), 용존유기탄소(r² ≥ 0.14)으로 대부분의 항목에서 양의 상관관계를 나타내어 두 특성들 간에 상호 촉진시키고 향상시킴을 알 수 있었다. 이와는 달리 미생물 특성과 pH의 상관관계(r² ≤ 0.02)는 음의 상관관계를 보이긴 했으나 상관관계 지수가 낮아 미생물 특성에 영향을 미치지 않는 것으로 조사되었다. 본 연구결과에서는 미생물과 환경인자와의 상관관계 기작에 대해서는 명확히 밝히지 못했으나, 서로 매우 밀접한 상관관계가 있음을 밝혔다. 본 연구결과는 향후에 미생물 특성을 파악하여 갯벌의 생지화학적인 특성을 예측하거나 반대로 생지화학적 특성을 통해 서식하는 미생물의 다양성이나 생산성에 대해 예측하는데 유용한 정보로 활용가능 할 것으로 사료된다.