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[IT뉴스]지구온난화, 북극 땅속 생태계도 바꾼다

온카뱅크관리자

2025-07-22 11:27:30

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 <img alt="캐나다 북극 툰드라 지역에 설치된 개방형 온도상승챔버(OTC) 실험 장비. 육각형 아크릴 또는 폴리카보네이트 소재로 제작된 OTC는 태양 복사에너지를 포획해 챔버 내부의 기온을 주변보다 평균 1~2도 높이는 방식으로 장기간 온난화 효과를 모사했다. KBSI 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202507/22/dongascience/20250722112552735ahdd.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="ujqO3URuRP" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202507/22/dongascience/20250722112552735ahdd.jpg" width="658">
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 캐나다 북극 툰드라 지역에 설치된 개방형 온도상승챔버(OTC) 실험 장비. 육각형 아크릴 또는 폴리카보네이트 소재로 제작된 OTC는 태양 복사에너지를 포획해 챔버 내부의 기온을 주변보다 평균 1~2도 높이는 방식으로 장기간 온난화 효과를 모사했다. KBSI 제공
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 국내 연구팀이 북극 현지에서 지구온난화를 시뮬레이션해 북극 땅속의 유기물과 미생물 변화를 포착했다.
 한국기초과학지원연구원(KBSI)은 장경순 디지털오믹스연구부 책임연구원과 정지영 극지연구소 책임연구원 공동연구팀이 캐나다 북극 툰드라 지역에서 7년에 걸쳐 현장 기반의 온난화 시뮬레이션 실험을 수행하고 토양 깊이에 따른 유기물 조성과 미생물 반응의 변화를 분자 수준에서 규명했다고 22일 밝혔다. 연구결과는 8일(현지시간) 국제학술지 '환경 연구(Environmental Research)'에 공개됐다.
 일반적으로 토양 유기물 분석은 총 유기탄소량이나 질소 농도 측정, 적외선 분광법, 원소 분석기 등을 통해 이뤄진다. 전체 유기물의 양적 변화 등을 파악하는 데 그쳐 기후변화에 따른 생태계 변화의 정밀한 메커니즘을 밝히는 데 한계가 있다.
 연구팀은 개방형 온도상승챔버(OTC)라는 장비를 캐나다 툰드라 현장에 설치했다. 7년간 여름철 기온이 자연스럽게 상승하는 환경을 모사했다. OTC는 온실 효과를 내면서도 다른 조건을 크게 변화시키지 않는다. 
 이후 KBSI 오창바이오·환경연구소에 구축된 초고분해능 '퓨리에변환 이온사이클로트론 공명 질량분석기(FT-ICR MS)'를 활용해 북극 토양 내 유기물질 조성과 반응성을 분자 단위로 정밀하게 분석했다. 온난화로 새롭게 생성되거나 사라진 특정 화합물군의 존재 여부와 변화 양상을 정량적으로 추적해 기존 방법으로 포착이 어려운 북극 땅속 생태계 변화 메커니즘을 규명한 것이다.
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 <img alt="북극 툰드라 토양에서 온난화에 따른 깊이별 수용성 유기물(WEOM)의 반응 차이를 보여주는 모식도. KBSI 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202507/22/dongascience/20250722112553991lmhi.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="7aBI0ue7M6" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202507/22/dongascience/20250722112553991lmhi.jpg" width="658">
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 북극 툰드라 토양에서 온난화에 따른 깊이별 수용성 유기물(WEOM)의 반응 차이를 보여주는 모식도. KBSI 제공
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 연구팀은 온난화에 따라 토양 미생물이 어떤 유기물을 어떻게 이용하는지 간접적으로 파악했다. 분석 결과 유기물 함량이 풍부한 깊이 0~5cm 지표층에서는 온난화에 따른 유기물 조성 변화가 거의 감지되지 않았다. 상대적으로 유기물이 부족한 깊이 5~10cm 하부 토양층에서는 온난화 조건에서 질소 농도와 미생물 변환이 증가했다.
 연구팀은 "특히 온난화 조건에서 하부 토양층의 페놀계 화합물과 펩타이드 유사 화합물의 비율이 높아졌는데 미생물의 유기물 분해 및 질소 순환이 촉진된다는 뜻"이라고 설명했다.
 연구팀은 장기간 온실효과로 식물 지상부와 뿌리 생장이 촉진돼 일부 미생물 군집이 하부 토양층까지 내려가 활성화된 것으로 추정했다. 추론을 검증하기 위한 후속 연구도 진행 중이다.
 현장 기반의 장기 온난화 실험은 향후 기후변화가 생태계에 미치는 영향을 과학적으로 예측하고 탄소순환, 토양 생물군집 변화 등을 정량화하는 데 기준점 역할을 한다.
 정 책임연구원은 "지금까지 북극의 표면 생태계에 초점이 맞춰져 있었다"며 "이번 연구는 유기물이 부족한 지하 토양 환경이 기후변화에 훨씬 더 민감하게 반응할 수 있음을 과학적으로 입증한 것"이라고 설명했다.
 장 책임연구원은 "북극 탄소 순환 모델이나 생태계 변화 시뮬레이션의 정밀도를 높이는 데 중요한 과학적 단서가 될 것"이라고 밝혔다.
 &lt;참고 자료&gt; - doi.org/10.1016/j.envres.2025.122320
 [이병구 기자 2bottle9@donga.com]
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