제목	대기로 부가적인 이산화탄소를 배출시키는 더욱 온난해진 토양
작성자	tawake88
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대기로 부가적인 이산화탄소를 배출시키는 더욱 온난해진 토양     그림1> 하버드 삼림 장기 생태 연구부지(Harvard Forest Long-Term Ecological Research site). Frey와 Melillo는 이 두 지역을 지하 케이블을 이용하여 온난한 조건으로 구현했다.     기후 변화(climate change)에 따라 보다 더 온난한 기온을 지니는 토양이 부가적인 탄소를 대기로 배출시키는 원인이 되고 있으며, 따라서 기후 변화를 악화시키는 요인이 될 수 있다고 새롭게 수행된 연구는 밝혔다. 영국 뉴햄프셔 대학(University of New Hampshire) 소속의 Serita Frey 교수와 미국 캘리포니아 대학(UC-Davis; University of California-Davis)과 해양 생물학 연구소(Marine Biological Laboratory) 소속의 공동 저자들이 수행한 이 연구는 토양 미생물(soil microorganism)이 기온에 어떻게 반응하고 기후 온난화가 토양으로부터 유래한 이산화탄소 흐름(carbon dioxide flux)에 어떻게 영향을 초래할 것인가에 대한 예측을 개선할 수 있는 새로운 시각을 조명하고 있다. 토양은 육상 생물권에서 가장 큰 유기 탄소 저장소로 유기 재료의 미생물 분해를 통하여 연간 60~76Pg?C를 배출하는 대기 중 이산화탄소의 중요한 공급원을 대표하고 있다. 토양 이산화탄소 흐름에 대한 1차적인 제어는 탄소를 이용하는 미생물 군집의 효율성에 달려 있다. 토양-대기 이산화탄소 교환에 대한 중요성에도 불구하고, 토양 미생물 효율성(soil microbial efficiency)을 제어하는 요인을 분석한 연구는 상대적으로 거의 없다. 이 연구에서, 연구진은 적응성(lability)을 달리한 기질로 수정된 토양에서 미생물 효율성에 대한 기온 반응을 측정했다. 또 연구진은 현장에서 만성적인 토양 온난화(chronic soil warming)에 대응하는 미생물 효율성의 기온 민감도(temperature sensitivity)를 조사했다. 연구진은 유기물을 이용하는 토양 미생물이 지닌 효율성이 기온과 기질 특성(substrate quality)에 좌우되며, 보다 더 다루기 힘든 기질에 대하여 기온 증가에 따라 효율성이 감소한다는 것을 발견했다. 토양 미생물의 활동은 연간 기준으로 인간 활동이 초래한 이산화탄소 배출보다 10배 이상 더 많은 이산화탄소를 배출한다. 역사적으로 이러한 이산화탄소 배출은 대기로부터 식물의 기체의 흡수에 의해 억제되어 왔다. 그러나 인간의 활동은 이러한 균형을 교란시키고 있다. Frey와 공동 저자인 UC-Davis 소속의 Johan Six와 Juhwan Lee, 해양 생물학 연구소 소속의 Jerry Melillo 등은 기후 변화에 기인한 증가된 기온이 토양으로부터 배출되는 탄소의 양을 어떻게 변경시키는지에 대하여 의문을 품었다. 토양 미생물은 매우 작은 규모를 차지하지만, 대기의 탄소 균형(carbon balance)에 있어서 매우 중요하다고 Frey는 밝혔다. 만약 기후 온난화로 인하여 토양이 따뜻해진다면, 대기로 유입되는 탄소의 흐름이 근본적으로 변경되고 기후 변화를 강화시키는 피드백으로 이어질 것이라고 Frey는 지적했다. 이 연구는 두 가지 다른 시나리오 하에서 기온과 식량 공급에 따른 토양 유기체(soil organism)의 효율성을 조사했다. 연구진은 토양 유기체가 세포 조직(cellular machinery)을 유지하기 위하여 식량 공급원을 어떻게 완벽하게 이용하는지를 조사했다. 먼저 단기 시나리오에서, 연구진은 온난한 기온이 식물의 뿌리에서 배출되는 단순한 식량 공급원인 글루코오스(glucose)를 이용하는 토양의 능력에 거의 영향을 끼치지 못한다는 것을 발견했다. 부패된 뿌리 또는 잎에서 일반적으로 발견되는 보다 더 복잡한 식량 공급원인 페놀에 대하여, 토양은 보다 더 높은 기온에서 효율성이 60% 감소한다는 사실을 보여주었다. 당신이 기온을 증가시킴에 따라, 당신은 보다 더 복잡한 식량 공급원에 대하여 효율성이 감소된다는 것을 확인할 수 있을 것이라고 Frey는 설명했다. 효율성 감소는 토양 미생물이 대기로 더 많은 이산화탄소를 배출한다는 것을 의미한다. 토양이 온난해질수록 더 많은 이산화탄소가 대기로 배출될 것이며, 기후 문제는 악화될 것이라고 Frey는 밝혔다. 그러나 이러한 효과는 토양이 18년에 이르는 기간 동안 대기 기온 이상으로 5℃ 이상 온난해지는 두 번째 시나리오에서 감소하는 것으로 나타났다. 토양이 기후 온난화를 시뮬레이션하기 위하여 가열될 때, 우리는 장기적 관점에서 지역 사회에 더 효율적인 변화를 관찰할 수 있었다고 Frey는 밝혔다. 토양이 대기로 배출시키는 이산화탄소의 양을 감소시키면, 교대로 토양에 의해 배출되는 이산화탄소가 기후에 초래하는 영향 역시 감소하게 된다. 그러나 이러한 긍정적인 피드백 반응은 원래 예측했던 것만큼 강력하지는 않다고 Frey는 밝혔다. 또 연구팀은 일반적으로 사용되는 생태계 모델에 따라 예측했을 때, 토양 미생물 효율성에서 변화가 토양에서 장기적인 탄소 저장에 어떻게 영향을 끼칠 것인지를 조사했다. 이러한 유형의 모델은 토지 사용 변화와 기후 온난화 같은 다른 변동에 반응하는 생태계 탄소 역학을 시뮬레이션하기 위하여 이용되고 있다. 일반적으로 이러한 모델들은 효율성이 고정되어 있다고 가정하고, 기온 또는 환경 조건에 따라 효율성이 변화하지 않는 것으로 간주한다. 연구팀은 연구진이 수행한 실험에서 관찰된 것에 따라 상응하는 탄소 이용 효율성을 변화시켰을 때 모델에 의해 예측된 것처럼 장기간 토양 탄소 저장에 초래되는 큰 효과를 확인했다. 기온과 다른 환경 변수에 반응하여 변동하는 효율성 변수를 통합한 새로운 모델이 필요하다는 것이 확실하다고 Six는 밝혔다. 연구진은 장기적인 온난화가 토양 미생물이 보다 더 효율적이 될 수 있도록 토양 미생물 군집을 변화시킬 수 있다고 가정했다. 토양을 구성하는 종에서의 변화 또는 다양한 영양분의 이용 가능성에서의 변화에 해당하는 유기체 적응(organism adaptation)이 이러한 증가된 효율성의 결과를 얻게 될 것이다. 이 연구는 매사추세츠 주에 위치한 피터샴(Petersham)에 있는 하버드 삼림 장기 생태 연구부지(Harvard Forest Long-Term Ecological Research site)에서 수행된 연구를 기반으로 하고 있다. Frey와 Melillo는 지하 케이블을 이용하여 9제곱미터의 지역과 36 제곱미터에 이르는 두 곳의 위치를 18년에 상응하는 수준으로 온난화시켰다. 이러한 조치는 연구진이 이러한 특별한 환경 변화(즉, 장기적인 토양 온난화)가 토양 기능을 어떻게 변경하는지를 조사할 수 있게 해주는 임상(forest floor) 아래에 난방용 담요를 설치하는 것과 같다고 Frey는 밝혔다. 연구진이 수행한 연구는 기후 온난화가 보다 더 안정한 유기 화합물의 분해 역학(decay dynamics)을 변경시킬 수 있으며, 따라서 기후에 대한 긍정적인 피드백을 갖도록 하기 위하여 장기적인 측면에서 미생물 군집을 보다 더 효율적인 방향으로 전환시킴으로써 약화될 수 있다고 제안했다.   그림2> 하버드 삼림에서 UMass-Amherst 소속의 대학원생인 George Hamaoui(우)와 시료를 채취하고 있는 Serita Frey(좌)     출처 http://mirian.kisti.re.kr/futuremonitor/view.jsp?cn=GTB2013010412&service_code=03 KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2013-01-23 원문보기 http://phys.org/news/2013-01-warmer-soils-additional-co2-atmosphere.html
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