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Valentina Vanghi,Axel Timmermann,Kyoung-nam Jo(조경남),Taejoon Kwon(권태준) 대한지질학회 2024 지질학회지 Vol.60 No.3
동굴은 흔히 외부환경의 영향으로부터 격리되어 다양하면서도 독특한 생태계와 박테리아 군집을 이룬다. 박테리아 군체 사이의 다양성은 동굴의 지리적 위치에 따라 크게 좌우될 수 있으나 동굴 입구로부터의 깊이, 빛, 습도, 영양공급 정도 및 기저 환경 등 동굴 내부에서의 세밀한 환경 조건에도 영향을 받게 된다. 이에 따라 동굴 미생물은 특수한 대사 경로를 발달시킴으로써 극한환경 조건에 적응해왔다. 이번 연구에서는 동굴환경 조건에 대한 잠재적 지시자로서의 미생물 분류군을 확인하기 위해 남한 지역의 5개 동굴로부터 채취한 시료들의 군유전체 염기서열을 분석하였다. 이를 위해 독립적 샷건 시퀀싱 플랫폼인 Illumina와 Oxford Nanopore technologies가 쇼트 및 롱 리드를 판독하는 데 적용되었다. 디옥시리보핵산 시료는 습윤, 건조, 계절적 습윤환경으로 각각 분류할 수 있는 동굴 내부 지점들로부터 암석표면 면봉긁기 방식과 퇴적물 채취 방식으로 확보하였다. 입구로부터의 깊이와 기저 환경(암석 또는 퇴적물) 조건을 중심으로 내부 미생물군 조성의 원인을 해석하였다. 연구 결과, 상대적으로 건조환경에 해당하는 바람굴 및 심복굴에서는 Actinobacteria 문에 속하는 종들이 우세하게 나타난 반면, 습윤환경으로 분류된 온달굴, 산지당굴, 서대굴에서는 Proteobacteria 문에 속하는 종들이 우세한 것으로 나타났다. 또한, 비교란 암흑대에서의 미생물 군집은 입구 인근 구역에 비해 Gammaproteobacteria 문이 우점하는 특징을 보인다. Caves host bacterial communities that represent diverse and unique ecosystems, often isolated from external influences. Diversity among bacterial colonies can vary greatly depending on the cave’s geographical location but it is also linked to the environmental conditions inside the cave such as a depth gradient, light and humidity levels, nutrients availability and substrate conditions. Microbes in caves have adapted to live under extreme conditions and because of that have often developed unique metabolic pathways. In this present work, metagenomics sequence data from five South Korean caves are analyzed with the main objective of identifying microbial taxa as potential proxies for cave environmental conditions. Two independent shotgun sequencing platforms have been used targeting short and long reads through Illumina and Oxford Nanopore technologies respectively. The DNA samples come from swabs of rock surfaces or sediments inside these Korean caves that can be classified as wet, dry or seasonally wet. The internal depth gradient as well as different substrates (swabs and sediments) have also been considered for the interpretation of the composition of the internal microbiota. Dry environments like those from Baram and Simbok Caves have a high abundance of species belonging to the phylum Actinobacteria, compared to wetter caves like Ondal, Sanjidang and Seodae where Proteobacteria are instead more abundant. In dark and undisturbed sectors of the caves, the microbial colonies are dominated by Gammaproteobacteria compared to areas near the entrance.
전곡 선사유적지 일대의 코어퇴적물을 활용한 석영입자 표면미세조직 및 퇴적물 구성입자 연구
백소영(Soyoung Baek),조경남(Kyoung-Nam Jo) 대한지질학회 2021 대한지질학회 학술대회 Vol.2021 No.10
한반도의 주요 구석기 유적지 중 하나인 전곡리 선사 유적지는 동아시아의 아슐리안타입 주먹도끼의 최초 발견지로 잘 알려져 있으며, 주요 유적이 발견된 약 7 m 깊이의 퇴적층 모식단면(E55S20IV)을 중심으로 고고학뿐만 아니라 지질학적으로도 활발한 연구가 진행되어왔다. 특히 제 4기 연구자들에 의해 퇴적기원, 퇴적환경 및 연대에 대한 지속적인 연구가 수행되었지만 아직까지 이견이 존재한다. 이번 연구에서는 주요한 고고학 유물 발견지로 알려진 E55S20IV 퇴적층으로부터 13 m 떨어진 지점에서 11 m 길이의 코어를 획득하였다. 하부로 갈수록 기반암에 의한 현무암 파편이 다량 포함되어 이들의 함량이 낮은 7 m 구간을 대상으로 퇴적물 이동 양상과 퇴적과정 추정을 위한 집중적인 연구를 수행하였다. 코어퇴적물은 전반적으로 높은 함량의 석영과 그 외 사장석, K-장석, 운모류 및 다양한 점토광물로 구성되며, 6-7 m 구간은 현무암 파편에 의해 감람석과 휘석의 함량이 높은 것으로 확인된다. 입도분석결과 10 ~ 40% 점토, 50 ~ 70% 실트, 0 ~ 40% 모래로 구성되며 평균 입도 및 구성광물 조성에 따라 상부(0.0~4.4 m, 7.35 Φ)와 하부(4.4~7.0 m, 6.05 Φ)로 분류할 수 있다. 코어퇴적물 내 9 지점(44~46 cm, 96~98 cm, 162~164 cm, 232~234 cm, 262~264 cm, 292~294 cm, 454~456 cm, 522~524 cm, 588~590 cm)에서 시료를 채취하여 구성성분 및 석영입자 표면미세조직(quartz surface microtextures)에 대한 세밀한 분석을 진행하였다. 석영입자 표면에 부착되어 있는 규조 미화석과 125 ㎛ 이상의 크기를 갖는 목탄과 같은 비정질 물질을 확인하였다. 또한 주사전자현미경을 활용한 석영입자표면 관찰을 통해 다양한 규모의 패각상 깨짐(conchoidal fractures), 곡선형 계단구조(arcuate steps), V형 크랙(v-shaped percussion cracks), 직선/곡선형의 패임 및 스크래치 구조(straight/curved grooves and scratches) 및 그 외 석영표면 부착 입자(adhering particles)와 같은 미세조직이 우세하게 나타나는 것을 확인하였다. 뿐만 아니라 시료채취 깊이 또는 상부와 하부 퇴적물에 상관없이 코어퇴적물 전반에 걸쳐 유사한 표면 미세조직이 나타나는 것을 확인하였다. 석영입자표면에서 우세하게 관찰된 미세조직들은 대부분 수중환경에서 입자 간 부딪힘 또는 깨짐 작용을 지시하며, 이는 전곡리 선사유적지 일대의 퇴적물이 한탄강 부근의 고에너지 수중환경에서 퇴적되었고 퇴적 시기와 무관하게 동일한 퇴적 양상을 갖는 것을 암시한다. 더 나아가 보다 정확한 퇴적환경 유추를 위해서는 기반암 및 퇴적물의 연대 확정과 주변 기후 및 지질지형에 대한 이해를 바탕으로 추가적인 연구가 수행되어야 할 것으로 보인다.
백룡동굴 종유관의 연간 성장 특성과 조절 요인에 대한 모니터링 연구결과
김상윤(Sang-Yun Kim),조경남(Kyoung-Nam Jo) 대한지질학회 2021 대한지질학회 학술대회 Vol.2021 No.10
다양한 탄산염 동굴생성물의 연간 성장(annual growth) 특성은 연대학적 및 고기후학적 증거를 제공하는 가장 기본적인 특징 중 하나로 여겨져 왔다. 지금까지 동굴생성물의 연간 성장에 대한 연구는 주로 우라늄 계열 연대측정 결과와의 교차 검증과 미량원소 등 지화학 데이터와의 비교분석을 바탕으로 수행되었다. 하지만 동굴생성물의 연간 성장에 대한 이해는 도출된 실험 결과의 본질적인 오류 때문에 여전히 다년간의 간접적 증거에 기초하고 있다. 이 연구에서는 4년간 월 단위로 기록한 다양한 인자(동굴 대기 CO₂, 동굴수 Ca<SUP>2+</SUP>, 낙수율 등)를 활용하여 강원도 평창군 소재 백룡동굴의 종유관의 연간 성장 특성을 확정하고자 하였다. 이번 연구결과는 종유관이 연간 1 mm/year 미만의 성장률을 보이는 것으로 나타났으며, 성장띠(growth band)가 관찰되는 종유관에서는 1년에 한 층씩 형성되는 것을 확인하였다. 특히, 3년간 동일하게 대부분의 성장이 집중되는 시기는 건기(10~5월)에 해당하며, 성장선(growth laminae)은 우기(6~9월)에 형성되는 것으로 나타났다. 동굴생성물의 성장을 조절하는 여러 요인들과의 비교에 의하면 동굴 대기순환(cave ventilation)으로 인한 이산화탄소의 계절적 변화가 종유관의 성장에 중요한 조절요인으로 판단된다. 이번 연구의 결과는 성장선이 나타나는 국내 동굴생성물의 주 성장요인으로 동굴 대기 이산화탄소 농도가 주요하게 영향을 끼칠 수 있음을 지시한다. 또한, 동굴생성물의 다양한 프록시를 활용한 고기후학적 해석에 있어 이론적 최대 해상도를 설정하는 데에도 매우 중요한 의미를 지닌다.