[연구사례 1: 갯벌퇴적물 내 생물교란작용을 통한 지화학적 및 유기물 분해경로의 특성]

Fig. 1. Pictures of vegetated (VMF) and bioturbated (UMF) sediments and the vertical profiles of NH₄⁺, HS^- and Fe2⁺ in the pore water . Note the oxidized (organge-color) sediment surface along the burrow well and rhizosphere of the Suaeda japonica, and the low concentrations of HS^- and Fe²⁺ at the rhizohphere. Lower NH₄⁺ in VMF is associated with the uptake by the plant. In general, those reduced elements show lower concentrations at highly bioturbated UMF than at the VMF site.

• 강화도 칠면초 군락에서 연구한 결과, 칠면초 (Suaeda japonica)뿌리부근의 원활한 산소공급 (철과 황의 재순환)은 암모니아-질산화의 강화와 혐기성 유기물의 분해산물(HS^-, Fe²⁺)의 농도의 감소로 나타났다(Fig. 1).
• 또한, VMF의 표층 퇴적물에서는 deltaproteobacterial 16S rRNA gene 중 황산염 환원 미생물(Sulfate-reducing bacteria, SRB)의 비율 (78%)이 높은 반면, 뿌리부근 퇴적물에서는 황 (S⁰) 및 산화철(FeOOH)을 전자수용체로 이용하는 Desulfuromonadales에 속한 미생물들이 증가하여 전체 deltaproteobacterial 16S rRNA gene 중 49%를 차지하였다 (Table 1). 이는 뿌리로 부터 공급된 산소에 의해 S⁰ 또는 FeOOH등과 같은 다양한 전자 수용체가 공급되었기 때문이다.
  [문의 : 조혜연 (youn798@hanmail.net)]
Table 1. Deltaproteobacterial communities in the surface sediment and rhizosphere at VMF

Phylogenetic affiliation	VMF-표층		VMF-뿌리주변부
	No. clone	% of delta	No. clone	% of delta
Total Deltaproteobacteria	27		37
Desulfobulbaceae	21	78	17	46
Desulfobacteraceae	1	4	1	3
Desulfuromonadales	4	15	18	49
Rests	1	4	1	3

•  
• • CH₂O + 4FeOOH + 8H⁺ = CO₂ + 4Fe²⁺ + 7H₂O
• • 2FeOOH + 3H₂S = 2FeS + S⁰ + 4H₂O
• • CH₂O + S⁰ + H₂O = CO₂ + 3HS^- + H⁺

Fig. 2. The infaunal burrow density was significantly correlated with solid FeOOH and iron reduction rates (FeRR) in the mudflat. Thus, the importance of FeRR is controlled by concentration of oxidized iron within the sediment, which in turn is controlled by the oxidizing capacity of infaunal burrows.

• 106(CH₂O) + 16(NH₃) + H₃PO₄ + 424(FeOOH) = 106(CO₂) + 16(NH₃) + H₃PO₄ + 424(Fe²⁺) + 848(H₂O)
• 갯벌의 저서생물이 만든 서식굴(burrow)은 퇴적물내로 산소 및 산화 철(FeOOH)의 공급을 원활히 하여(Fig. 2A), 갯벌 내 철 환원에 의한 유기물 분해를 촉진시키고(Fig. 2B), 황산염 환원을 억제한다.

[연구사례 2: 기후변화에 따른 갯벌퇴적물의 유기물 분해경로 변화]

Fig. 3. Precipitation of summer season (June - August) for last 4 decades (1973 - 2012) in the vicinity of Ganghwa Island (left). Note that the anaerobic carbon oxidation by SRR and FeRR decreased after heavy rainfall (right). This result implied that the dominant pathway of organic matter degradation was shifted rapidly from sulfate and iron reduction to other alternative pathway (e.g. denitrification).

• 최근 40년간 강우의 증가로 인한 강화도 갯벌의 유기물 분해경로를 추정했을때, 황산염과 산화철에 의한 혐기성 유기물 분해의 비율은 강우 전후로 큰 차이를 보였다 (탈질산화의 가능성). 이는 기후변화가 혐기성 유기물 분해경로를 조절하고, 영양염의 순환 및 연안역의 일차생산에 큰 영향을 미칠 수 있음을 의미한다.
  [문의: 목진숙 (bokbok@hanmail.net)]