외래 잘피종의 유입과 퇴적물의 미생물 생지화학 (Microbial biogeochemistry associated with the introduction of invasive seagrass , Halophila)

잘피는 해양의 일차생산자 중 생산성이 높은 해양 현화식물로, 다양한 해양생물들의 먹이원, 서식처 및 산란장의 역할을 하며, 퇴적물의 유실을 방지하는 등의 기능을 한다.
또한, 잘피밭의 탄소고정율은 전체 해양의 탄소고정의 최대 18%를 기여하여 대기의 CO₂ 저감효과를 가지고 있다.

잘피 서식지에서는 잘피에 부착하여 서식하는 착생동물, 잘피의 쇄설물, 용존유기물 등에 의해 유기물 공급이 원활하기 때문에 식생이 발달하지 않은 지역에 비해 퇴적물 내 미생물 활성이 활발하게 나타난다.
특히, 잘피는 뿌리기관을 통해 영양염을 흡수하는 동시에 주변 퇴적물로 산소 및 유기물을 공급한다. 따라서, 잘피 퇴적물에서 일어나는 미생물에 의한 유기물 분해는 무기 영양염 및 철_황 등의 재순환과 연관된 중요한 생지화학 과정이다.
국내에 서식하는 잘피는 총 8개 종이 있으며, 그 중 냉수성 잘피인 거머리말(Zostera marina)은 한국 연안에 고르게 분포하고 있다.
최근에는 기후변화로 인해 전세계에서 외래 잘피종의 침입 및 잘피 서식지의 소멸 등이 관측되고 있으며 국내에서도 2007년 이후로 난수성 잘피인 해호말(Halophila nipponica)이 남해안 일부 지역에서 관찰되기 시작했다.

[연구사례 : 외래 잘피종인 해호말의 침입이 토착종인 거머리말 퇴적물의 생지화학적 순환에 미치는 영향]

황산염 환원(sulfate reduction)은 황산염을 전자수용체로 사용하여 유기물을 분해하는 과정으로 해양에서 가장 중요한 혐기적 유기물 분해경로이다.
106(CH₂O) + 16(NH₃) + H₃PO₄ + 53 H⁺ + 53(SO₄^2-) = 106(CO₂) + 16(NH₃) + H₃PO₄ + 53(HS^-) + 106(H₂O)
잘피의 생장주기를 고려하여 총 6회 (2012-2014)에 걸쳐 남해안의 잘피 서식지에서 진행된 연구결과, 황산염 환원과 below-ground biomass(지하부 생체량)간에 강한 양의 상관관계가 나타났다. 이는 잘피가 서식하는 퇴적물에서 뿌리를 통한 유기물 및 산소의 공급(황의 재순환)이 원활하여, 황산염 환원에 의한 유기물 분해가 활성화 됐음을 의미한다.
또한, H. nipponica가 Z. marina에 비해 더 강한 양의 상관관계를 갖는 것으로 보아, H. nipponica가 Z. marina에 비해 상대적으로 더 많은 양의 용존유기물을 배출하는 것으로 인식된다(Fig. 1).

Fig. 1. Relationship between sulfate reduction rates (SRR) and below-ground biomass in the sediments inhabited by Z. marina and H. nipponica

본 연구실에서는 기후변화로 인해 유입된 난수성 외래 잘피종(해호말, Halophila nipponica)이 한반도 토착종이며, 상대적으로 냉수성인 거머리말(Zostera marina)이 서식하는 퇴적물에서 탄소-황-영양염의 생지화학적 순환에 미치는 영향에 대한 연구를 진행 중이다.
[문의: 김보미나(bomina@hanyang.ac.kr)]