| 초록 |
Ⅳ. 연구개발결과 [1차년도(2020년) 연구개발 내용 상세기술] <제1세부> 성과목표: 장보고만 연안 환경요인과 주요 생태특성 조사 ○ 캠벨빙하의 면적 및 이동속도 장기 변화 정보를 구축하였다. - 원격탐사 기반 캠벨빙하 면적과 이동속도 산출 및 변화를 분석하였다. - 장보고기지 주변 연안 인공위성 영상레이더 시계열 자료(2014년 이후)를 구축하였다. - 캠벨빙하 면적과 이동속도의 연변화 및 계절변화를 파악하였다. ○ 빙하-해양-해빙 상호 반응연구를 위한 연안 환경조사를 수행하였다. - 기존 연안생태계모형을 조사하였다. - 장보고기지 연안환경 모사에 적합한 기존 모형을 검색하였다. ○ 부유빙하 하부의 용융으로 인한 연안 환경 변화 시계열을 관측하였다. - 해양물리 요인(수온, 염분, 유속) - 생지화학 요인(용존산소, 영양염, pCO2, pH, 무기탄소) - 생산성과 탄소순환 조사 위한 장비 set up을 하였다. ○ 주요 종과 군집의 생태특성 및 서식지 환경을 조사하였다. - 연안 환경변화가 상위포식자에 미치는 영향을 파악하였다. - 상위포식자의 먹이 이용 패턴변화 연구를 위한 조사기반을 구축하였다. - tropic level에서 일차 생산자인 해빙 및 해양 미세조류의 생물량 파악 및 중간 핵심 생물종인 남극은어 시료를 확보하였다. ○ 해양 및 해빙 미세조류의 년간 변동성을 파악하였다. - 해양 미세조류의 생물량 및 군집구조의 계절분포 특성을 파악하였다. ○ 주요종들의 개체군 특성 및 서식지 환경을 조사하였다. - 해면, 남극가리비, 남극은어, 해조류 등 key species 개체군 분포실태를 조사하였다. - 해빙 영향권에 속하는 저서생물구조 조사를 위한 대조구와 실험구 설치 및 분석 방법을 결정하였다. ○ 국제협력을 통환 관측 장비를 고도화하였다. - 뉴질랜드/호주/영국과의 기술협력을 통해 남극 해빙 상황에 맞는 장비의 개조/개발하였다. - 기존 확보 자료인 관측정점 3곳의 방형구, 수중영상 분석에 집중, 뉴질랜드와 공동으로 해빙환경 특화 3D 영상분석법을 개발하였다. <제2세부> 극지 해양에 서식하는 물범과(Phocidae) 동물의 행동생태 기초 연구 ○ 서식지 환경 및 행동자료 관측을 위한 기초 조사를 수행하였다. - 물범 서식지 특징 및 먹이 환경 문헌 정리 및 기존 자료를 정리하였다(남극 세종기지, 장보고 기지, 북극 다산 기지 인근 서식 종 분포 및 특징을 ‘극지 물범 연구안내서’ 발간(2020년 10월 30일)). - 물범을 포함한 해양 동물의 바이오로깅 연구 문헌 자료 정리 및 리뷰 논문을 작성하였다(Chung et al. 2021, Ocean Science Journal). - 동물 서식지 환경 모니터링 방법 연구 문헌 자료 정리 및 세종기지 인근 물범의 무인기 영상 자료를 활용한 관측 방법을 제시하여 연구 논문을 작성하였다(Hyun et al. 2020, Animals). - 남극 웨델물범과 남방코끼리물범의 취식행동 및 성별에 따른 차이가 장내 미생물 군집에 미치는 영향을 조사하여 연구 논문 발표하였다(Kim et al. 2020, Journal of Microbiology). - 국내 아쿠아리움 물범 시료를 활용한 행동자료 관측 방법을 확인하였다. ○ 포획 및 태깅 기술 개발을 수행하였다. - 물범 포획과 기기 부착을 위한 현장스킬을 습득(국내 아쿠아리움 물범 개체 활용) 하였다. - 포획 및 태깅 도구 테스트 및 현장 적용을 위한 검증을 테스트하였다. - 호주 Tasmania 대학, 영국 St. Andrews 대학에서 공유한 자료를 활용, 핸들링 및 마취 기술 매뉴얼을 작성하였다(‘극지 물범 연구 안내서’ 수록). ○ 행동관측을 위한 기기 테스트 및 장비를 구축하였다. - 미래기술개발부와의 협력 연구를 통하여 신규 기기 개발 및 테스트를 진행하였다. - 기기 사양 점검 및 성능 결과표를 작성하였다. - 청주동물원과의 협약을 통하여 참물범 1개체에 장비 부착, 행동관측 가능성 점검 및 연구 논문을 작성하였다(Kim et al. 2021, Micromachines). <제3세부> 지구온난화에 따른 북극 유해 미생물의 잠재적 위험성 평가 ○ 북극권 유해 미생물 분석 방법 확립하고 탐색하였다. - 유해 미생물 유전정보 탐색 방법을 확립하였다. - 북극권 환경 시료 대상 유해 미생물의 유전정보를 탐색하였다. ○ 미생물의 병원성 검증 기반을 마련하였다. - 극지역에서 채취한 다양한 환경 시료로부터 균주 분리를 수행하였다. - 균주 동정 및 생리 특성을 분석하였다. ○ 환북극권 유해 미생물 평가를 위한 연구 네트워크를 구축하였다. - (국외) 러시아와 함께 공동 연구기반을 마련하여 북극이사회에 기여하였다. - (국내) 유해 미생물의 탐색 및 기후변화에 따른 위험성 평가를 위한 다학제 전문가 그룹을 구성하였다. [2차년도(2021년) 연구개발 내용 상세기술] <극지역 서식환경 관측기술 고도화> ○ 위성관측 (캠벨빙하, 장보고만 해빙) 정보: 다중위성 원격탐사를 통한 폴리냐와 해빙 탐지 및 변화를 분석하였다. - 광학 및 마이크로파 원격탐사 자료(2017년 이후) 구축 및 분석을 통해 장보고기지 주변 폴리냐 탐지 및 면적 변화량을 산출하였다. - 위성 영상레이더 자료(2014년 이후) 분석으로 장보고기지 연안의 정착해빙 및 유빙 면적변화를 정량화하였다. ○ 포획 및 태깅 기술 매뉴얼 작성 및 신규 개발 장비테스트: 물범 행동 관측을 위한 장비를 구축하였다. - 남극 테라노바 만 현장 조사를 통해 번식중인 어미와 새끼를 대상으로 GPS 기기를 머리 윗부분에 태깅하고 자료 수신이 가능한지 여부를 테스트하였다. - 장비의 국산화, 향후 기술 개발, 연구자가 원하는 사양의 주문 제작 가능여부 등을 고려하여 극지연구소 미래기술개발부와의 협력을 통하여 개발된 기기의 현장 적용을 하였다. ○ 물범 잠수행동 관측 DB를 구축하였다. - 물범 CTD 태깅, Argos 위성을 통한 자료를 획득하였다. - Argos CTD 26개 부착 및 신호 수신 완료(2021년 2월~3월 부착)되었다. ○ 연속관측 (수온, 염분, pH, pCO2, 무기탄소, 영양염, 일차생산)을 수행하였다. - 시계열 관측: 해양물리 요인(수온, 염분, 해류), 생지화학 요인(용존산소, 영양염, pCO2, pH, 무기탄소, 유기탄소, 미량금속), 생물요인(엽록소), 생산성(GPP, NCP)을 조사하였다. ○ 생태계 모형실험을 수행하였다. - 기존 연안생태계모형을 상자모형 (0차원) 또는 1차원 모형으로 단순화하여 장보고 기지 연안 관측결과와 비교 분석하였다. ○ DB을 구축하였다. - KPDC에 관측 데이터를 등록하였다. <서식 환경 변화에 대한 생물 적응기작 규명> ○ 주요생물 적응기작을 조사하였다(해빙조류, skua, 은어, 남극가리비). - 연안 환경변화가 상위포식자에 미치는 영향을 파악하였다. - 남극도둑갈매기의 취식영역 및 이용 먹이원을 분석하였다. - tropic level에서 일차 생산자인 해빙 및 해양 미세조류을 활용한 핵심생물인 남극 은어의 먹이원 변동을 분석하였다. ○ 해양 및 해빙 미세조류의 연간 변동성을 파악하였다. - 해양 미세조류의 생물량 및 군집구조의 계절분포 특성을 파악하였다. - 해빙 미세조류의 군집 특성을 비교 분석하였다. ○ Key species 개체군 변동 및 군집생태 지수를 파악하였다. - 남극가리비의 개체 연령별 외부형태적 특징과 성장률 측정 자료를 축적하였다. - 해면 등 연안생태계 내 저서생물구조 군집생태지수를 파악하였다. ○ 물범의 행동 및 생활사에 따른 생리 변화를 조사하였다. - 테라노바 만 현장 조사를 통해 번식중인 어미, 새끼를 대상으로 혈액, 털, 번식 관련 태반시료를 획득하였다. - 개체별 조직 샘플을 채취하여 물범의 번식 기간 장기간 단식, 추위 적응 등 극한지적응 행동의 유전적 특성을 분석하였다. ○ 유해 미생물 탐색 및 미생물의 병원성을 검증하였다. - 북극권 환경 시료 (러시아 시료 및 환경모사실험 시료 포함) 대상 유해 미생물의 유전정보를 탐색하였다. - 메타지놈 분석을 통해 유해 미생물 분포 자료 및 유해 유전자 정보를 확보하였다. - 환북극권 시료로부터 균주를 분리한 균주의 동정 및 생리 특성을 분 |
