Ecology and Resilient Infrastructure ISSN:2288-8527(Online) 응용생태공학회 논문집

친환경 제방 건설 소재로 연구되고 있는 바이오폴리머는 토양의 강도 증진 효과가 알려져 있으나, 아직 식생에 미치는 영향에 대한 연구는 부족하다. 본 연구에서는 토양의 aluminum (Al) 스트레스 조건에서 잔탄검 (xanthan gum) 혼합에 따른 Camelina sativa L. (Camelina)의 뿌리 생장을 분석하였다. Al 스트레스 조건과 더불어 xanthan gum 0.05% 혼합구에서 생육한 Camelina가 비혼합구보다 뿌리 생장이 증가하였다. 같은 조건에서 aluminum activated malate transporter 1 (ALMT1) 유전자 발현이 xanthan gum 혼합구 및 비혼합구에서 모두 유도되었지만, xanthan gum 혼합구가 비혼합구보다 낮은 수준의 발현을 보여주었다. 추가적으로 용액에서 xanthan gum과 Al 이온의 결합을 확인하였으며, morin 염색과 ICP-OES 분석을 통해 Camelina 뿌리의 Al 함량을 측정한 결과 xanthan gum 혼합구에서 비혼합구 보다 뿌리의 Al 함량이 낮았다. 이러한 결과들은 xanthan gum과 Al 결합으로 인해 뿌리의 피해를 감소시키고 궁극적으로 식물의 생존 및 생육에 긍정적 효과를 미치는 것으로 보인다.

초음파의 고주파 (1.6 MHz), 저주파 (23 kHz) 조사를 통해 Microcystis aeruginosa (M. aeruginosa)의 성장 억제 효과 (growth inhibition effect)를 대용량 (7.2 L) 조류 시료를 활용해 실험실 규모 (lab-scale) 실험을 통해 검증하였다. 6시간 고주파 조사 후 chl-a 농도와 M. aeruginosa 개체수는 점진적인 감소 경향이 관측된 반면, 6시간 저주파 조사 후 chl-a 농도 및 M. aeruginosa 개체수가 고주파 대비 급격하게 감소하는 것을 확인하였다. 또한, 초음파 조사기간 보다 조사종료 이후의 일차분해상수 (k)가 큰 것으로 확인되었으며, 이러한 결과는 기존 연구에 비해 비교적 낮은 단위부피당 초음파 에너지가 조류 세포막과 내부 기관에 미치는 영향이 지연되어 일정 시간 이후 점진적인 조류 성장 억제 효과가 관측되는 것으로 사료된다. 초음파 조사 후 chl-a 농도와 M. aeruginosa 개체수 변화, 성장률과 일차분해율을 종합적으로 비교한 결과, 저주파에서 조류 성장 억제 효과가 우수한 것으로 확인되었으며, 저주파에서 M. aeruginosa 세포막으로 에너지 투과 효율이 우수해 기낭 등 내부기관에 더 큰 손상을 유도하기 때문인 것으로 사료된다. SEM과 TEM image 관측을 통해서도 고주파 보다 저주파에서의 M. aeruginosa의 세포 표면 및 세포막의 손상이 명확하게 관측되었다. 마지막으로 초음파에 의한 M. aeruginosa의 기낭 파괴 및 세포막의 기능 손상을 통해 용출되는 독성물질인 microcystin-LR의 수중 유출은 검출한계 (0.1 μg L^-1) 미만으로 용출되어 수생태계에 미치는 유해성은 미미한 것으로 판단된다.

본 연구는 최근 국내에 귀화식물로 기록된 미국쥐손이의 적합 서식지의 분포에 영향을 미치는 요인을 파악하고, 미래의 변화를 예측하고자 수행되었다. 전국을 대상으로 총 68개 지점에서 미국쥐손이의 출연 자료를 수집하고 MaxEnt 모델을 적용하여 기준년대(1981~2010)와 기후시나리오에 따른 미래의 적합 서식지 분포를 예측했다. 미국쥐손이의 분포에는 강수량 계절성(bio15), 가장 따뜻한 분기의 평균기온(bio10), 가장 건조한 분기의 평균기온(bio09)가 크게 기여하는 것으로 나타났다. 기후변화에 따라 미국쥐손이의 높은 수준의 적합 서식지는 기준년도에 우리나라 면적의 6.43%를 차지하였고, 먼미래(2071~2100)에는 SSP2-4.5 하에서 92.60%까지, SSP5-4.8 하에서 98.36%까지 차지하는 것으로 예측되었다.