녹조 매트

Algal mat
떠다니는 녹조 매트 아래

녹조 매트는 물이나 바위 표면에 형성되는 미생물 매트의 많은 종류 중 하나이다.그것들은 전형적으로 청록색 시아노박테리아와 퇴적물로 구성되어 있다.청록색 박테리아와 퇴적물의 층이 번갈아 퇴적되거나 제자리에 자라면서 암적층층이 형성된다.스트로마톨라이트는 해조류의 대표적인 예이다.녹조 매트는 약 23억 년 전 지구의 산화 대사에 중요한 역할을 했다.녹조 매트는 햇빛을 차단하거나 독성 화학물질을 생성함으로써 다른 수중 해양생물을 교란시킬 정도로 넓거나 두꺼워지면 생태학적으로 큰 문제가 될 수 있다.

해조류 매트를 형성하는 시아노박테리아

퇴적암에서 발견되는 시아노박테리아는 박테리아가 선캄브리아 시대에 지구상에서 시작되었다는 것을 보여준다.화석화된 시아노박테리아는 중생대로 [1]거슬러 올라가는 암석에서 흔히 발견된다.시아노박테리아는 본질적으로 광자영양동물이다; 그들은 광합성을 통해 이산화탄소와 햇빛을 음식과 에너지로 변환시킨다.어떤 종들은 또한 대기 질소를 고정시키고 그것을 생물학적으로 이용 가능한 질산염이나 [2]아질산염의 형태로 바꿀 수 있다.이것은 생물학적으로 이용 가능한 질소의 부족에 의해 제한될 수 있는 다른 유기체들에 비해 그들에게 경쟁 우위를 제공한다.시아노박테리아 군락은 광합성을 수행하는 엽록소를 가진 일반 세포와 질소를 고정하는 헤테로 세포 두 종류로 구성됩니다.이 헤테로 세포들은 두꺼운 벽을 가지고 있고 엽록소가 부족한데, 이 엽록소들은 둘 다 산소에 대한 노출을 제한하고, 이 엽록소의 존재는 질소 고정을 억제합니다.같은 이유로 광의존성 광합성이 정지된 야간에만 고정시켜 산소 생성을 [1]최소화할 수도 있다.

스트로마톨라이트

스트로마톨라이트는 시아노박테리아와 퇴적물이 번갈아 층을 이루고 있다.스트로마톨라이트의 퇴적물 부분의 입자 크기는 퇴적 환경의 영향을 받는다.원생대 동안 스트로마톨라이트의 조성물은 두께가 100미크론 [3]이하인 마이크로라이트와 얇은 라미네이트 진흙이 주를 이뤘다.현대의 스트로마톨라이트는 굵은 입자 크기로 인해 두껍고 불규칙한 적층 현상이 특징입니다.스트로마톨라이트는 파동 [3]교반으로 인해 입자가 정지할 때 침전물 입자를 가둔다.포획은 필름의 [3]마찰을 극복하여 곡물이 떨어지기 전에 균의 필라멘트가 입자를 가두는 별도의 과정입니다.시아노박테리아 필라멘트의 길이는 포획된 입자 크기를 결정하는 데 중요한 역할을 합니다.이러한 박테리아 매트는 화산활동과 구조학과 같은 지구화학적 영역에 의해 특징지어졌다고 알려져 왔다.그들은 영양분이 부족하거나 염도가 [2]높은 혹독한 환경을 선호한다.이러한 복원력은 박테리아가 다양한 가혹한 환경에서 번식할 수 있도록 해주는 자가영양 생활 방식 때문일 수도 있습니다.스트로마톨라이트는 해양, 석회암, 토양과 같이 온도가 다양한 곳에서 발견될 수 있습니다.

과거 조류 매트의 중요성

녹조 매트는 주로 자기영양균과 미세한 입자로 이루어진 필라멘트로 구성되어 있습니다.이 박테리아들은 스트로마톨라이트의 형성으로 잘 알려져 있다.시아노박테리아와 같은 광영양 박테리아는 원생대 동안 증가한 산소 농도의 원인이 되는 진화 유기체이다.이 사건은 산소의 [4]가용성이 증가했기 때문에 복잡한 진핵생물 생물이 생겨난 거대 산화 사건이라고 알려져 있다.보존된 스트로마톨라이트는 스트로마톨리스라고 불린다.결정화된 얇은 적층층과 돔형, 기둥형 또는 원추형으로 쉽게 식별할 수 있습니다.그러나 결정화되지 않은 스트로마톨라이트에 대해서는 동일하다고 말할 수 없다.잘 보존된 스트로마톨라이트의 부족은 생성 [5]중 진행 중인 디아제네시스의 결과로 제안되어 왔다.디아제네시스는 새로 퇴적된 퇴적물이 오래된 퇴적층 위에 쌓여 매몰되고 압축되고 석화된 후 퇴적암으로 [3]표면으로 떠오르는 풍화 과정이다.

녹조매트의 악영향

조류 매트의 빠른 형성은 적조 또는 녹조로 알려진 해로운 조류 꽃(HABs)을 야기할 수 있다.HAB는 새로운 독소가 자주 발견되면서 광범위한 독소를 생성하는 것으로 알려져 이러한 현상을 이해하는 작업이 점점 더 어려워지고 있다.HAB는 경제 및 환경에 매우 중요한 물에서 발견될 수 있다. 염도는 강, 호수, 저수지, 해양 등 저염도에서 고염도까지 다양하다.독소는 물기둥으로 스며들 수 있으며, 물기둥에서 유입되어 인간과 가축에게 영향을 미칠 수 있습니다.독소는 유기체에 직접적 또는 간접적 영향을 미칠 수 있다.어떤 해양 생물들은 HAB에 의해 야기된 독소에 직접적으로 영향을 받기 쉬운 반면, 다른 생물들은 일정 기간 동안 독소의 축적을 통해 영향을 받습니다.이러한 생물 축적 과정은 전형적으로 여과식 조개류나 2차 소비자와 같은 유기체에 영향을 미친다.아시아에서는 매년 수천 건의 유독성 물로 인한 인체 독극물이 발생하는 것으로 추정되고 있다.한국에서 단일 HAB 어류 살처분 행사는 수백만 달러의 비용이 들 것으로 추정되고 있으며, 일본에서는 이러한 행사가 [6]3억 달러 이상의 어류 손실을 초래한 것으로 추정되고 있다.

게다가 일부 HAB는 단순히 바이오매스 축적만으로 생태계에 해롭다.이러한 바이오매스의 축적은 다수의 부정적인 결과를 초래할 수 있다.첫째로, 그들의 성장과 증식은 물기둥의 빛 투과성을 감소시킬 수 있고, 따라서 물에 잠긴 풀의 성장에 대한 서식 적합성을 감소시킬 수 있다.바이오매스가 지나치게 높으면 물고기 아가미가 막혀 질식사할 수도 있다.높은 바이오매스 증가는 또한 조류가 죽어가기 시작하고 그 분해로 산소가 고갈될 때 형성되는 "데드존"의 발달로 이어질 수 있다.데드 존(dead zone)은 수중 생물을 부양할 수 없으며, [6]연간 수백만 달러 상당의 물고기 손실에 대한 책임이 있습니다.

조류 매트의 잠재적 용도

3세대 바이오 연료 공급 원료는 마이크로 조류와 매크로 조류로 대표되며, 이전 세대에 비해 더 많은 이점을 제공한다.(1세대 바이오 연료는 옥수수, 콩, 사탕수수, 유채씨 같은 식용 원료로 만들어진다.폐기물로부터 2세대의 바이오 연료와 전용 리그노셀룰로오스 원료는 1세대의 바이오 연료보다 유리하다.)해양 및 수생 바이오매스는 경작지 사용을 최소화하면서 잠정적으로 높은 수율을 보이고 있다.조류의 주요 장점은 경작지에 대한 식량 작물과의 경쟁, 높은 성장률, 낮은 비율의 리그닌으로 인해 에너지 집약적인 전처리의 필요성과 바이오페리모터 접근법과의 양립이 감소한다는 것입니다.대조류가 기존 육상 에너지 작물의 2~20배에 이를 수 있다는 것이 입증되었다. 그러나 높은 수분 함량, 계절 화학 성분, 혐기성 소화 중 억제 현상 발생과 같은 일부 단점은 조류 바이오 연료를 아직 경제적으로 실현 가능하지 않게 만든다.화석 [7]연료보다 환경 친화적이다.

레퍼런스

  1. ^ a b c BETTINA E. SHIRRMEISTER, MURIEL GUGER 및 Philip C. J. Donoghue (2015), 시아노박테리아와 위대한 산화 사건: 유전자와 화석의 증거, Palaeontology, Vol. 58, 5-85, 769.
  2. ^ a b Paerl, Hans W.; Pinckney, James L.; Steppe, Timothy F. (February 2000). "Cyanobacterial-bacterial mat consortia: examining the functional unit of microbial survival and growth in extreme environments". Environmental Microbiology. 2 (1): 11–26. doi:10.1046/j.1462-2920.2000.00071.x. PMID 11243256.
  3. ^ a b c d C. M. Frantz , V. A. PETRYSHYN , and F. A. CORSETTI, (2015) 필라멘트 시아노박테리아 및 알갈마트에 의한 곡물 포획: 시간 경과에 따른 스트로마톨라이트 미세섬유에 대한 영향, Geobiology (2015), 13, 409-423.
  4. ^ 베티나 E.쉬르마이스터, 주리아안 드 보스, 알렉상드르 안토넬리, 호마윤 C.Bagheri(2012), 다세포 진화는 시아노박테리아의 다양화 및 GreatOxidation Event, DOI10.1073/pnas.1209927110과 동시에 일어났다.
  5. ^ Frantz, C. M.; Petryshyn, V. A.; Corsetti, F. A. (September 2015). "Grain trapping by filamentous cyanobacterial and algal mats: implications for stromatolite microfabrics through time". Geobiology. 13 (5): 409–423. doi:10.1111/gbi.12145. PMID 26099298.
  6. ^ a b 패트리샤 M Glibert (2013), 아시아 유해 조류 꽃: 생태학적 및 인간 건강에 영향을 미치는 음흉하고 증가하는 수질 오염 현상, 아시아 네트워크 익스체인지.
  7. ^ Montingelli, ME, Tedesco, S, Olabi, A. Biogas는 조류 바이오매스에서 생산됩니다.리뷰, 재생가능 및 지속가능 에너지 리뷰43 (2015년 3월 1일) : 961-972.