• 자원ㆍ환경경제연구
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• 제25권2호
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• pp.321-349
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• 2016

2015년은 기후관측이 시작된 이래 평균기온이 최고치를 기록한 해이다. 특히 북극은 어느 지역보다도 빠른 속도로 온난화가 진행되고 있어, 빙하가 계속 감소추세에 있다. 이러한 북극의 급격한 기후변화는 해수면의 상승은 물론 북극의 생태계 균형까지 위협할 뿐만 아니라 한국을 비롯한 중위도권 겨울한파의 원인으로 지목되고 있다. 생물다양성은 기후변화-생태시스템의 복잡한 상호관계를 함축적으로 나타내는 생태학적 개념으로, 본 논문에서는 이를 북극에 적용하여 북극이 보유하고 있는 생물다양성에 대한 경제적 가치를 대한민국 시민을 대상으로 조건부가치추정 방식을 시도하였다. 분석 결과, 북극 생물다양성 개선을 통해 대한민국 시민이 얻는 총 편익은 최소 연간 3,186억 원에서 최대 7,159억 원 정도인 것으로 추정되었다. 본 연구는 생물다양성에 대한 속성을 세부적으로 분류하는데 의도가 있는 것이 아니라 기후변화에 따라 훼손될 우려가 있는 북극의 생태계 전반에 대한 가치평가에 그 목적이 있다. 따라서 북극이 제공하는 생태서비스와 생물다양성을 각기 다른 속성으로 구분할 경우 그 경제적 가치는 본 연구에서 제시하는 편익과 상이할 수 있다.

• Journal of Ecology and Environment
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• 제47권1호
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• pp.1-13
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• 2023

Background: The positive effects of Arctic plants on the soil environment and plant-species co-occurrence patterns are known to be particularly important in physically harsh environments. Although three dominant plants (Cassiope tetragona, Dryas octopetala, and Silene acaulis) are abundant in the Arctic ecosystem at Ny-Ålesund, Svalbard, few studies have examined their occurrence patterns with other species and their buffering effect on soil-temperature and soil-moisture fluctuation. To quantify the plant-species co-occurrence patterns and their positive effects on soil environments, I surveyed the vegetation cover, analyzed the soil-chemical properties (total carbon, total nitrogen, pH, and soil organic matter) from 101 open plots, and measured the daily soil-temperature and soil-moisture content under three dominant plant patches and bare soil. Results: The Cassiope tetragona and Dryas octopetala communities increased the soil-temperature stability; however, the three dominant plant communities did not significantly affect the soil-moisture stability. Non-metric multidimensional scaling separated the sampling sites into three groups based on the different vegetation compositions. The three dominant plants occurred randomly with other species; however, the vegetation composition of two positive co-occurring species pairs (Oxyria digyna-Cerastium acrticum and Luzula confusa-Salix polaris) was examined. The plant species richness did not significantly differ in the three plant communities. Conclusions: The three plant communities showed distinctive vegetation compositions; however, the three dominant plants were randomly and widely distributed throughout the study sites. Although the facilitative effects of the three Arctic plants on increases in the soil-moisture fluctuation and richness were not quantified, this research enables a deeper understanding of plant co-occurrence patterns in Arctic ecosystems and thereby contributes to predicting the shift in vegetation composition and coexistence in response to climate warming. This research highlights the need to better understand plant-plant interactions within tundra communities.

• 대한원격탐사학회지
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• 제30권6호
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• pp.809-816
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• 2014

Ocean Color product들은 해양 생태계를 이해하기 위해 중요한 변수이다. 고위도 지역에서는 해빙이 바다로 유입되어 ocean color product에 광학적인 영향을 미친다. 본 연구에서는 북극 다산기지 근해의 피요르드에 대한 광학적 특성을 평가하고 높은 공간해상도를 가진 Landsat-8 OLI 영상의 엽록소-a(chlorophyll-a)와 부유물질(suspended sediment) 농도를 산출하고자 한다. 엽록소-a와 부유물질 농도를 추정하기 위해서 band ratio를 이용한 다양한 회귀 모델을 테스트했다. 위성영상과 관측된 실측 값과의 시간적인 차이 때문에 사용된 회귀모델은 높은 상관관계를 가지지는 못하였다. 하지만 Landsat-8 OLI 영상을 이용한 모델에서 생산된 엽록소-a와 부유물질 농도는 북극해 주변 피요르드와 해안지역에 대한 고해상도 위성 데이터를 활용한 모니터링 가능성을 보여주었다. 북극해 주변의 기후변화 패턴을 이해하기 위해서는 해양 생태계 변화에 ice meltig이 어떠한 영향을 미치는지를 이해하는 것이 필요하다. 본 연구의 결과는 고위도지역에서 ice melting이 해양생태계 변화에 미치는 영향을 고해상도로 모니터링을 하는데 사용된다. 극지연구소는 2002년부터 스발바드 다산기지을 운영하고 있으며 한국의 북극 기지를 기반으로 연구를 수행하였다.

• Journal of Ecology and Environment
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• 제37권2호
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• pp.53-60
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• 2014

The arctic tundra is an important ecosystem in terms of the organic carbon cycle and climate change, and therefore, detailed analysis of vegetation distribution patterns is required to determine their association. We used grid-sampling method and applied geostatistics to analyze spatial variability and patterns of vegetation within a two-dimensional space, and calculated the Moran's I statistics and semivariance to assess the spatial autocorrelation of vegetation. Spatially autocorrelated vegetation consisted of moss, Eriophorum vaginatum, Betula nana, and Rubus chamaemorus. Interpolation maps and cross-correlograms revealed spatial specificity of Carex aquatilis and a strong negative spatial correlation between E. vaginatum and C. aquatilis. These results suggest differences between the species in water requirements for survival in the arctic tundra. Geostatistical methods could offer valuable information for identifying the vegetation spatial distribution.

• 환경영향평가
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• 제11권3호
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• pp.157-172
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• 2002

This work aims to collect a biogeographic informations on the biota, alpine ecosystem, nature reserves, forest ecosystem of North Korea, and also to accumulate a basic data on the current situation and problem of the natural ecosystem of North Korea for the preparation of future cooperation and exchange between South and North Koreas. The obtained findings are as follow. First, North Korean biota contains 18,013 species, and consists of 6,710 plant species, including 3,860 species of vascular plants. Secondly, urgent investigation on the biogeographically important arctic-alpine and alpine plants and ecosystem, those are known to be endangered due to environmental change and global warming, is required. Thirdly, the conservations of diverse nature in North Korea are conducted by the introduction of various systems, such as nature preservation region, reserves for plant, animal and sea bird, and natural monuments. Fourthly, out of 9.5 million hectares of forest, one million hectares have already faced forest denudation, thus caused lots of damages for forest ecosystem. Sharp decline of North Korean forest land are due mainly to the expansion of terraced dry-field farming and deforestation. Recovery of denudated forest land should be approached by both South and North Korean sides to solve the problem of shortage of foods and restoration of natural ecosystem of North Korea.

• 해양안보
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• 제2권1호
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• pp.151-184
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• 2021

21세기 최대의 화두 중 하나는 기후이변으로 인한 지구 온난화 현상이다. 지구온난화는 글로벌 생태계를 위협하는 재앙인 동시에, 북극항로의 상용화를 통한 물류비용 절감이나 광물자원 개발 등을 가능케 하는 기회이기도 하다. 지구의 생태·환경 위협과 새로운 경제적 기회가 병존하는 '북극의 역설'이 글로벌 국제환경에 심대한 영향을 미치게 될 것임을 예고한다. 빙하가 사라지면서, 수에즈-파나마 운하를 통과하지 않고 북극해를 통과하는 루트가 '제3의 항로'로 떠올랐다. 이는 기존 항로의 거리를 30% 정도 줄일 수 있다. 아울러 지구 온난화는 지정학적 패러다임의 변화를 몰고왔다. 북극 얼음이 녹아내리기 시작하면서 북극이 '상수'가 아닌 21세기 최대의 지정학적 '변수'로 떠오를 조짐이다. 이에 따라 탈냉전 시대에 들어 '평화와 협력의 공간'으로 인식되던 북극이 군사·안보측면이 강조되는 새로운 전략환경에 직면하고 있다. 냉전종결 이후 한동안 환경보호 등을 중심으로 협력적 모습을 보이던 북극이 다시금 '냉전 2.0'을 예고하며, 강대국들 간의 새로운 경쟁과 대결의 무대로 변모하고 있다. 본 연구의 목적은 북극해의 전략적 가치를 지정학적 및 지경학적 관점에서 평가하고, 북극 일대에서 벌어지는 신냉전 다이내믹을 분석함으로써, 이를 바탕으로 우리에게 주는 전략적 함의를 도출해 보는 것이다.

• Proceedings of the National Institute of Ecology of the Republic of Korea
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• 제4권2호
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• pp.86-94
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• 2023

Climate change is more rapid in the Arctic than elsewhere in the world, and increased precipitation and warming are expected cause changes in biogeochemical processes due to altered microbial communities and activities. It is crucial to investigate microbial responses to climate change to understand changes in carbon and nitrogen dynamics. We investigated the effects of increased temperature and precipitation on microbial biomass and community structure in dry tundra using two depths of soil samples (organic and mineral layers) under four treatments (control, warming, increased precipitation, and warming with increased precipitation) during the growing season (June-September) in Cambridge Bay, Canada (69°N, 105°W). A phospholipid fatty acid (PLFA) analysis method was applied to detect active microorganisms and distinguish major functional groups (e.g., fungi and bacteria) with different roles in organic matter decomposition. The soil layers featured different biomass and community structure; ratios of fungal/bacterial and gram-positive/-negative bacteria were higher in the mineral layer, possibly connected to low substrate quality. Increased temperature and precipitation had no effect in either layer, possibly due to the relatively short treatment period (seven years) or the ecosystem type. Mostly, sampling times did not affect PLFAs in the organic layer, but June mineral soil samples showed higher contents of total PLFAs and PLFA biomarkers for bacteria and fungi than those in other months. Despite the lack of response found in this investigation, long-term monitoring of these communities should be maintained because of the slow response times of vegetation and other parameters in high-Arctic ecosystems.

• 생명과학회지
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• 제30권11호
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• pp.931-938
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• 2020

TCTP는 다양한 진핵생물에서 풍부하게 존재하는 단백질 중에 하나이며, 암, 세포 증식, 유전자 조절 등과 관련된 세포의 생리학적 기작에서 중요한 역할을 담당하는 것으로 알려져 왔다. 더구나, TCTP는 dithiothreitol (DTT)나 hydrogen peroxide (H₂O₂)에 의해 유도되는 산화적 스트레스에 대한 저항성에 관여하는 중요한 단백질로 주목 받아 왔다. 한편, 극지역 서식 생물들은 강한 자외선에 의해 발생한 활성산소를 조절하기 위한 다양한 항산화 방어체계를 가지고 있다. 본 연구에서는 북극 동물플랑크톤 Calanus glacialis에서 분리된 TCTP가 산화적 스트레스 하에서 E. coli 세포의 저항성에 미치는 효과를 관찰하였다. C. glacialis에서 분리된 TCTP 유전자(ORF 522 bp) 서열을 분석하였고, 약 23 kDa의 재조합 단백질을 제작하였다. 관찰 결과, TCTP 재조합 단백질이 E. coli 세포에서 과발현 되었을 때, 세포들은 H₂O₂에 의해 유도된 산화적 스트레스에 대한 저항성이 증가하는 것을 확인하였다. 본 관찰을 통해, 북극 C. glacialis TCTP 단백질의 항산화 조절자로서의 역할에 대한 가능성을 처음으로 제시하였다.

• 미생물학회지
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• 제50권2호
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• pp.164-168
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• 2014

북극지역은 지구온난화로 인하여 생태계에 큰 영향을 받고 있다. 본 연구는 북극 Svalbard 지역에서 육지 빙하의 해빙(ice melt)의 영향을 받는 해양퇴적층에서 질산화 과정에 핵심역할을 하는 고세균의 질산화유전자(ammonia monooxygenase, AMO)의 공간적 분포의 변화를 조사하였다. 해빙으로 인한 퇴적물 퇴적속도와 고세균 AMO의 alpha subunit를 코딩하는 amoA 유전자와의 관계를 클론라이브러리 분석을 통하여 분석하였다. 육지와 근접하여 퇴적속도가 가장 빠른 정점(188)에서 고세균 amoA 유전자의 다양성이 육지에서 비교적 먼 지역의 정점(176과 184)에 비해 현저히 낮음을 알 수 있었다. 3 정점의 고세균 amoA 유전자 클론들의 평균 아미노산 서열의 상동성은 94%(염기서열 91%)로 나타났다. 176과 184 정점에서 분석된 고세균 amoA 유전자 클론들 중 약 45%가 Nitosopumilus clade와 근연관계에 있는 반면, 188 지역의 경우 낮은 염농도에서 발견되는 Nitrosoarchaeaum clade와 근연관계에 있는 클론들이 발견되었다. 토양 고세균유래 amoA 유전자는 육지에 근접하여 해빙에 의한 영향을 가장 많이 받는 188정점에서만 발견이 되었다. 본 연구를 통하여, 해빙으로 인하여 육지로부터 운반되는 퇴적물의 량이 증가함에 따라, 해양퇴적층의 질소순환관련 미생물 군집에 변화가 유발되는 것으로 추정되며, 고세균의 amoA 유전자가 해양퇴적층 질소순환생태계 변화의 지표로 이용될 수 있음을 알 수 있었다.

• 대한지리학회지
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• 제46권3호
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• pp.291-303
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• 2011

최근 기후 변화에 따른 생태계의 변화에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 연구는 생태계 연구에 새로운 연구방법으로서 행위자 기반 모델(ABMS)을 소개하고, 사례연구를 통해 이 분야에 대한 활용 가능성을 제안하고자 한다. ABMS의 활용 가능성을 제안 평가하기 위하여, 기후 변화로 인한 빙하의 감소와 그에 따른 북극곰의 멸종 위기에 대해서 에이전트기반의 모형을 수립하고 모의실험을 실행하였다. 연구 결과는 중요 변수 간 상호작용에 신뢰할 만한 일관성을 발견할 수 있었다. 이러한 연구 결과는 제안한 빙하-북극곰 모델이 환경 변화에 따른 북극곰 멸종 시기 예측에 기여할 것을 기대할 수 있게 한다. 이에 따라, ABMS는 생태계의 다양한 변화 과정의 분석 일반에 적용이 가능할 것을 기대할 수 있다.