지방 바이오마커를 활용한 북서태평양에서 요각류(Euchaeta sp. and Pleuromamma spp.)의 서식 위도별 영양상태 및 먹이원 연구

주세종,고아라,이창래,Ju, Se-Jong,Ko, Ah-Ra,Lee, Chang-Rae 한국해양과학기술원 2011 Ocean and Polar Research Vol.33 No.suppl3

In order to ascertain latitudinal variation of lipid contents and compositions in copepods, we collected warm water copepod species (Euchaeta sp. and Pleuromamma spp.) from four different regions from low (sub-tropical) to mid (temperate) latitudes in the Northwest Pacific Ocean. Total lipid contents of Pleuromamma spp. were about 11 $ug{\cdot}ind^{-1}$ with little latitudinal variation, whereas Euchaeta sp. showed slightly higher lipid content (20 $ug{\cdot}ind^{-1}$) than Pleuromamma spp. with latitudinal gradient (low at subtropic and high at temperate). Wax esters, known as the major storage lipid classes, were found to be the dominant lipid classes (accounting for more than 35% of total lipids) in Euchaeta sp., whereas in Pleuromamma spp., phospholipids, known as cellular membrane components, were the dominant lipid classes. However, the exception was specimens from warm pool region exhibiting dominance in storage of lipids as a form of triacylglycerols. Among fatty acids, polyunsaturated fatty acids (PUFA), especially docosahexaenoic acid (DHA : 22:6(n-3)) (about 35% of total fatty acids), were most abundant in Euchaeta sp., while saturated fatty acids (SAFA), specially hexadecanoic acid (16:0) (about 30% of total fatty acids), were most abundant in Pleuromamma spp.. Among the neutral fraction of lipids, phytol, originated from the side chain of chlorophyll, was found in all samples which generally indicate active copepods feeding on algae. While only trace amounts of short-chain fatty alcohols were found in Pleuromamma spp., significant amounts of fatty alcohols were found in Euchaeta sp.. Particularly, significant amounts of long chain monounsaturated fatty alcohols (20:1 and 22:1), generally found in cold water species, were found in Euchaeta sp. from low latitudes. The latitudinal variation of trophic lipid markers in these copepods could be significantly related with in-situ food availability and species-specific diet preference. The result of this study suggests that the lipid contents and compositions in copepods may not only indicate their nutritional condition and feeding ecology but also provide insight into species-specific living strategies under different environmental conditions (i.e. water temperature, food availability).

북동태평양 원양성 적점토의 지질공학적 특성에 관한 연구

지상범,이현복,형기성,주세종,이근창,함동진,Chi, Sang-Bum,Lee, Hyun-Bok,Hyeong, Ki-Seong,Ju, Se-Jong,Lee, Gun-Chang,Ham, Dong-Jin 한국해양학회 2008 바다 Vol.13 No.3

In order to understand the physical properties of deep-sea sediments, which mainly consist of pelagic red clays, sediment samples were collected at 24 stations using a multiple corer in the Clarion-Clipperton fracture zone of the northeast equatorial Pacific. The sampled sediment cores were examined for the mass physical properties(i.e. grain size distribution, mean grain size, water content, specific grain density, wet bulk density, void ratio, and porosity) and the geotechnical properties(i.e. shear strength and consistency limits) with the content of biogenic opal and mineral composition. Although KR1 and KR2 areas on the same latitude are logitudinally far from each other, the mass physical properties of these areas are not distinctly different except for shear strengths. The maximum shear strength of surface sediments in KR2 area is higher than that in KR1 due to the appearance of a consolidated lower layer(Unit 3) in the sediment core from KR2. 북동태평양 클라리온-클리퍼톤 균열대(Clarion-Clipperton Fracture Zone, C-C지역) 사이의 북쪽지역에 위치한 연구지역 원양성 적점토 표층퇴적물의 특성파악을 위해 기계적 교란이 적은 다중주상시료채취기로 24개 정점에서 시료를 채취하였다. 채집된 퇴적물 시료의 입도, 함수율, 밀도, 공극률 등 지표 특성과 전단강도, 컨시스턴시 한계 등의 지질공학적 특성 그리고 생물기원 오팔함량 및 광물조성을 분석하였다. 원양성 적점토가 분포하는 광범위한 연구지역($15^{\circ}45'{\sim}16^{\circ}55'N,\;125^{\circ}20'{\sim}134^{\circ}10'W$) 퇴적물의 지표 특성 및 광물학적 특성은 동일 경도 상에서 동측지역과 서측지역 사이의 큰 거리차이에도 불구하고 매우 균일한 특성을 보인다. 단지 표층퇴적물의 전단강도는 KR1 지역에 비해 KR2지역이 고화된 특성을 보이는데, 이것은 KR2 지역에서 나타나는 하부 Unit 3의 영향에 의한 것으로 판단된다.

북동태평양 대한민국 광구 KR1, 2, 5 지역 표층 퇴적물의 물리적 특성 비교

이현복,지상범,박정기,김기현,주세종,오재경,Lee, Hyun-Bok,Chi, Sang-Bum,Park, Cheong-Kee,Kim, Ki-Hyune,Ju, Se-Jong,Oh, Jae-Kyung 한국해양학회 2008 바다 Vol.13 No.3

망간단괴를 상업적으로 개발하기 위해 고려할 사항은 망간단괴의 부존량과 금속함량 외에 채광기의 주행성과 채광시 발생하는 환경충격의 최소화를 들 수 있다. 특히 환경충격의 최소화를 위해 우선 채광지역의 해저면 특성을 이해하는 것은 필수적이다. 해저면의 특성 중 해저퇴적물의 물리적 특성과 전단강도는 주행성과 환경변화를 예측하는 중요한 기준이 된다. 이들 특성을 파악하기 위하여 2004년부터 2006년 사이에 북동태평양 클라리온-클리퍼톤 균열대의 대한민국 광구에서 채취한 주상시료 퇴적물의 함수율, 입도, 밀도, 공극률 및 전단강도를 분석하였다. 분석결과, 퇴적물의 물리적인 특성은 경도 변화에 따른 동서간의 차이(KR1과 KR2 차이)보다 위도 변화에 따른 남북간의 차이(KR1 또는 KR2와 KR5 차이)가 뚜렷한 것으로 나타났다. 남쪽 지역의 함수율, 공극비, 공극률은 북쪽 지역보다 높게 나타난 반면에 입자밀도는 남쪽 지역이 북쪽 지역에 비해서 상대적으로 낮게 나타났다. 퇴적물 주상시료의 전단강도는 $0{\sim}10$ cm에서 북쪽 지역이 조금 높지만 10 cm 하부의 깊이에서는 남쪽지역이 뚜렷이 높게 나타났다. 또한 채광기의 정상주행에 필요한 전단강도를 5 kPa라고 가정하면 KR1, KR2, KR5 지역에서 평균적으로 5 kPa에 도달하는 깊이는 각각 18, 13, 10 cm로 나타났다. 채광기가 정상 주행하는 동안 같은 부피의 퇴적물이 교란된다면 함수율이 높은 퇴적물에서 교란되는 퇴적물의 양이 적을 것이다. 또한 채광기의 정상주행에 필요한 전단강도에 도달하는 퇴적층의 깊이가 얕을수록 교란되는 퇴적물의 부피가 작을 것으로 예상된다. 따라서 채광작업은 연구지역 중에서 함수율이 높고 10 cm 하부의 전단강도가 큰 남쪽 지역이 북쪽지역에 비해 유리할 것으로 판단된다. Trafficablility of a miner and potential environmental impacts due to mining activities should be considered in the selection of a commercial manganese nodule mining site. These two factors can be evaluated comparatively with physical properties and shear strength of sea-bed sediments. For the qualitative comparison of potential minig sites in terms of these two factors, physical properties such as water contents, void ratios, porosities, and grain densities, and shear strengths of surface sediments were determined for the three potential manganese nodule mining sites(KR1, KR2, and KR5) in the Korean manganese nodule contract area, northeast Pacific. For the study, sediment samples were collected from 107 stations from 2004 to 2006. The physical properties of surface sediments showed more significant differences between northern(KR1, KR2) and southern(KR5) blocks than between northern blocks(KR1 vs. KR2). Water content, void ratio, and porosity of sediments from KR5 were relatively higher than those from KR1 and KR2. Grain density of sediments from KR5 was relatively lower than those from KR1 and KR2. Shear strengths of the top 10cm sediments were higher in KR1 and KR2, whereas those of the deeper part were highest in KR5 block. Generally, sediments of high water contents are less suspendible than those of the low water contents by benthic disturbances, thus less disturbance is expected in the sediments of high water content by mining activities. In terms of trafficability, the shear strength of sediment below 10 cm deep is more important than shallower part because miner will disturb at least top 10 cm interval of the surface sediments. Base on these results, we conclude that KR5 area will be the best site for commercial mining among three investigated sites in this study.

Tofua Arc의 열수구환경으로부터 호열성 혐기성 고세균(Thermococcus)의 농화배양 및 동정

차인태,김소정,김종걸,박수제,정만영,주세종,권개경,이성근,Cha, In-Tae,Kim, So-Jeong,Kim, Jong-Geol,Park, Soo-Je,Jung, Man-Young,Ju, Se-Jong,Kwon, Kae-Kyoung,Rhee, Sung-Keun 한국미생물학회 2012 미생물학회지 Vol.48 No.1

Hydrothermal vents (HTV) provide special environments for evolution of lives independent on solar energy. HTV samples were gained from Tofua arc trench in Tonga, South Pacific. We investigated archaeal diversity enriched using combinations of various electron donors (yeast extract and $H_2$) and electron acceptors [Iron (III), elemental sulfur ($S^0$) and nitrate. PCR amplification was performed to detect archaeal 16S rRNA genes after the cultures were incubated $65^{\circ}C$ and $80^{\circ}C$ for 2 weeks. The cultures showing archaeal growth were transferred using the dilution-to-extinction method. 16S rRNA gene PCR-Denaturing Gradient Gel Electrophoresis was used to identify the enriched archaea in the highest dilutions where archaeal growth was observed. Most of cultured archaea belonged to genus of Thermococcus (T. alcaliphilius, T. litoralis, T. celer, T. barossii, T. thoreducens, T. coalescens) with 98-99% 16S rRNA gene similarities. Interestingly, archaeal growth was observed in the cultures with Iron (III) and nitrate as an electron acceptor. It was supposed that archaea might use the elemental sulfur generated from oxidation of the reducing agent, sulfide. To cultivate diverse archaea excluding Thermococcus, it would be required to use other reducing agents instead of sulfide. 열수구(Hydrothermal vent)는 빛이 없는 환경에서 생명체의 진화가 일어나는 독특한 환경을 유지하고 있다. 남태평양 Tonga의 Tofua arc의 열수구로부터 퇴적물을 채취하여 산화철[iron(III)], 황(elemental sulfur, $S^0$) 그리고 질산염을 전자수용체로 사용하고, 수소($H_2$), yeast extract를 전자공여체로 사용하여 배양에 의한 미생물의 다양성을 연구하였다. 배양 온도는 각각 $65^{\circ}C$와 $80^{\circ}C$였으며, 연속희석배양법과 16S rRNA 유전자의 PCR-Denaturing Gradient Gel Electrophoresis를 분석하고, 검출된 염기서열의 정보분석을 통하여 고세균을 동정하였다. 16S rRNA 유전자의 계통분류학적 분석 결과 배양된 대부분의 고세균은 Thermococcus 속(T. alcaliphilius, T. litoralis, T. celer, T. barossii, T. thoreducens, T. coalescens)에 속하며 그들과 98-99%의 상동성을 가지고 있었다. Thermococcus 속의 미생물들이 일반적으로 이용할 수 없는 질산염과 산화철을 전자수용체로 첨가한 배양에서 관찰되었으나, 이는 환원제로 첨가한 $Na_2S$의 산화물을 이용하여 성장한 것으로 추정된다. Thermococcus 속에 속하는 고세균 외의 다양한 고세균의 배양을 위해서는 $Na_2S$ 대신 다른 환원제를 사용하는 배양조건의 이용이 요구된다.

해양 퇴적물내 총탄소 및 유기탄소의 분석기법 고찰

김경홍(Kyeong-Hong Kim),손승규(Seung-Kyu Son),손주원(Ju-Won Son),주세종(Se-Jong Ju) 한국해양환경·에너지학회 2006 한국해양환경·에너지학회지 Vol.9 No.4

무인잠수정 영상 조사를 통한 북피지 분지 열수지역에서의 열수생물군집의 지역적 분포 특성 평가

이원경(Won-Kyung Lee),민원기(Won-Gi Min),주세종(Se-Jong Ju) 대한지질학회 2017 대한지질학회 학술대회 Vol.2017 No.10