북극해 해저 퇴적물에 저장되는 오래된 탄소… 미생물의 선택적 분해가 기후변화에 미치는 영향
연구진은 분석 과정에서 퇴적물 코어의 구성을 상세히 살피고, 영구동토층 유래 퇴적물이 해저에 얼마나 빠르게 쌓이는지를 조사했다. 이를 위해 연구진은 퇴적물 속 내부의 미세한 공간, 즉, 공극수(pore water: 일정 고체 퇴적물 시료중 액체의 존재)에 무기 용존 탄소가 얼마나 존재하는지를 측정했다. 이는 미생물이 유기 탄소를 분해(소화)한 후 얼마나 많은 이산화탄소(CO2)를 배출했는지 보여주는 중요한 단서가 된다.
연구진은 탄소 동위원소(13C/12C의 천분율; 단위: ‰)는 미생물의 먹이원을 식별할 수 있는 원자 수준의 지표임을 설명했다. 예를 들어, 13C 동위원소는 미생물이 육지 유래 탄소를 섭취했는지 아니면 바다 유래 탄소를 섭취했는지를 알려준다. 또한, 14C 동위원소를 통해 우리는 이 단세포 생물들이 영구동토층의 ‘오래된(old-aged)’ 유기 탄소를 선호하는지, 아니면 조류(algae) 잔해에서 나온 신선한(recent) 유기 탄소를 선호하는지 파악할 수 있었다.
이 현상에 대한 한 가지 설명은 이 미생물들의 ‘식성(eating habits)’에 있다고 한다. 연구자는 퇴적물 속에는 영구동토층 유래의 오래된 탄소보다 비교적 최근의 조류 잔해 등에서 나온 신선한 탄소를 선호하는 듯한 ‘미식가’ 박테리아가 살고 있음을 증명했다. 이는 육지에서 바다로 유입되는 유기 탄소가 대기 중 온실가스 농도에 미치는 영향이 당초 우려했던 것보다 적다는 것을 시사한다. 하지만, 이에 대해서는 추가적인 연구가 필요함을 언급하였다. 영구동토층에서 유래한 유기 탄소 중 일부는 해저에 도달하기 전에 이미 분해되었을 가능성이 있기 때문이다.
육지에서 바다로 이동하는 탄소가 대기 중 온실가스 농도에 미치는 영향 외에도, 추가적인 영향이 나타날 수 있다. 이는 연안 해역의 지정학적, 지질학적 변화의 가능성을 언급한다. 예를 들어, 이러한 탄소 이동은 연안 해역의 생지화학적 특성(biogeochemical characteristics)에 직접 영향을 미치는데, 이 해역은 지역 주민들에게 식량을 공급하는 데 중요한 역할을 한다. 이는 유입된 퇴적물이 햇빛에 대한 가용성(availability)의 양을 변화시키기 때문이다. 즉, 새로 떨어져 나온 파편들은 연안 바닷물을 탁하게 만드는 한편, 그 안에 포함된 유기 탄소는 물의 색을 변화시키기 때문이다.
이러한 연구는 북극 한 특정지역에서 발생하는 것이 아니라는 사실이다. 기온상승에 따른 영구동토층의 융해 가능성은 점차 증가되고 있다. 더욱이, 고위도 하천과 북극해에 인접한 영구동토층에 집중적으로 발생하고 있음은 하천과 북극해에 유입된 오래된 동토기원 탄소를 수생 미생물의 분해로 이산화탄소와 메탄(CO2 and CH4)의 대기 유입에 직접 연관되어 있음을 시사하며, 극지 온난화의 위험성에 대해 경고하고 있다.