• Journal of Ecology and Environment
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• 제44권2호
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• pp.81-89
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• 2020

In the forest ecosystems, litterfall is an important component of the nutrient cycle that regulates the accumulation of soil organic matter (SOM), the input and output of the nutrients, nutrient replenishment, biodiversity conservation, and other ecosystem functions. Therefore, a profound understanding of the major processes (litterfall production and its decomposition rate) in the cycle is vital for sustainable forest management (SFM). Despite these facts, there is still a limited knowledge in tropical forest ecosystems, and further researches are highly needed. This shortfall of research-based knowledge, especially in tropical forest ecosystems, may be a contributing factor to the lack of understanding of the role of plant litter in the forest ecosystem function for sustainable forest management, particularly in the tropical forest landscapes. Therefore, in this paper, I review the role of plant litter in tropical forest ecosystems with the aims of assessing the importance of plant litter in forest ecosystems for the biogeochemical cycle. Then, the major factors that affect the plant litter production and decomposition were identified, which could direct and contribute to future research. The small set of studies reviewed in this paper demonstrated the potential of plant litter to improve the biogeochemical cycle and nutrients in the forest ecosystems. However, further researches are needed particularly on the effect of species, forest structures, seasons, and climate factors on the plant litter production and decomposition in various types of forest ecosystems.

• 한국습지학회지
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• 제19권3호
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• pp.318-326
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• 2017

2008년부터 2013년까지 우리나라는 4대강 살리기 사업을 진행하면서 하천준설 및 습지 내 유원지화로 기존의 습지가 축소되거나 훼손되었다. 이에 환경적 측면을 고려해 대체습지를 조성하였으나, 이에 대한 관리가 미흡한 상태이다. 습지의 효율적 관리를 위해서는 먼저 습지의 기능을 평가하고 각 기능에 맞는 관리가 필요하다. 본 연구에서는 4대강 사업으로 조성된 강천습지를 대상으로 수정 HGM 방법을 이용하여 수문학적, 생지화학적, 동 식물서식처 기능을 평가하였다. 기능평가를 위한 변수를 산정하기 위해 4대강 사업 전과 사업 후의 강천습지에 대한 현황과 습지에 대한 자료 및 제원을 문헌조사 및 현장조사 그리고 수리 수문모델링을 통해 획득하였다. 기능평가 결과 4대강 사업 이후 수문학적 기능이 65.5%, 생지화학적 기능이 66.6%, 식물서식처 기능이 75%, 그리고 동물서식처 기능이 108.3%로 4대강 사업 이후 강천습지는 이전에 비해 78.9%의 기능을 수행하는 것으로 분석되었다. 수문학적 기능의 감소는 4대강 사업 이후 지표하 저류의 감소, 그리고 생지화학적 기능 및 식물서식처 기능의 감소는 4대강 사업으로 인해 강천습지 주변의 모래톱이 상당 면적 제거되었기 때문이다. 따라서, 감소한 기능을 보완하기 위해 습지 구역을 확장하고, 다양한 식물을 식재할 필요가 있다. 본 연구에서 사용된 수정 HGM 방법은 기존의 습지로부터 대체습지에 대한 개선 정도를 고려할 수 있으므로 조성된 대체습지를 효율적으로 관리하는데 활용할 수 있다. 또한 습지를 새롭게 조성할 경우 시간에 따른 조성 습지의 기능 변화를 평가하기에 매우 유용할 것으로 판단된다.

• 한국산림과학회지
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• 제99권2호
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• pp.163-171
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• 2010

Forest fires have potentials to change the structure and function of forest ecosystems and significantly influence on atmosphere and biogeochemical cycles. Forest fire also affects the quality of public benefits such as carbon sequestration, soil fertility, grazing value, biodiversity, or tourism. The prediction of fire occurrence and its spread is critical to the forest managers for allocating resources and developing the forest fire danger rating system. Most of fires were human-caused fires in Korea, but meteorological factors are also big contributors to fire behaviors and its spread. Thus, meteorological factors as well as social factors were considered in the fire danger rating systems. A total of 298 forest fires occurred during the fall season from 2002 to 2006 in South Korea were considered for developing a logistic model of forest fire occurrence. The results of statistical analysis show that only effective humidity and temperature significantly affected the logistic models (p<0.05). The results of ROC curve analysis showed that the probability of randomly selected fires ranges from 0.739 to 0.876, which represent a relatively high accuracy of the developed model. These findings would be necessary for the policy makers in South Korea for the prevention of forest fires.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제34권3호
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• pp.580-588
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• 2024

Microbial communities in mangrove forests have recently been intensively investigated to explain the ecosystem function of mangroves. In this study, the soil microbial communities under young (<11 years-old) and old (>17 years-old) mangroves have been studied during dry and wet seasons. In addition, biogeochemical properties of sediments and methane emission from the two different mangrove ages were measured. The results showed that young and old mangrove soil microbial communities were significantly different on both seasons. Seasons seem to affect microbial communities more than the mangrove age does. Proteobacteria and Chloroflexi were two top abundant phyla showing >15%. Physio-chemical properties of sediment samples showed no significant difference between mangrove ages, seasons, nor depth levels, except for TOC showing significant difference between the two seasons. The methane emission rates from the mangroves varied depending on seasons and ages of the mangrove. However, this did not show significant correlation with the microbial community shifts, suggesting that abundance of methanogens was not the driving factor for mangrove soil microbial communities.

• 한국해양학회지:바다
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• 제10권1호
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• pp.56-68
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• 2005

강화도 남단 갯벌의 상부조간대 세 정점에서 퇴적물 시료를 채취하여, 공극수에서 질산염 등 영양염을 분석하였다. 질산염의 공극수내 분포를 단순한 1차원 모델로 분석한 결과, 탈질산화율은 장화리에서 $7.8{\sim}9.4{\times}10^{-7}{\mu}mol{\cdot}cm^{-2}{\cdot}sec^{-1}$, 동막에서 $1.4{\sim}3.6{\times}10^{-7}{\mu}mol{\cdot}cm^{-2}{\cdot}sec^{-1}$로 추정되었다. 이는 타 지역에서 보고된 반응속도와 별 차이가 나지 않는 규모였다. 탈질산화율은 여름철에 낮았으며, 퇴적물 입도가 상대적으로 조립한 장소에서 1.5배 이상 빠르게 나타나서, 입도가 탈질산화 반응물질의 공급속도를 조절하는 중요한 인자 중의 하나로 판단되었다. 탈질산화는 무기질소 성분을 $N_2$로 영구적으로 갯벌의 계 외로 제거함으로써 지화학적 정화능으로 제시될 수 있지만, 열역학적 판단기준으로 보면 계에 대해 정화라는 개념을 부여하는 데에는 문제가 있다고 판단된다. 또한 현재 갯벌이란 용어가 생태환경적 기능이 상이한 염습지, 모래갯벌과 펄갯벌을 통칭하고 있어서 과학적인 분류가 시급한 것으로 나타났다.

• 자원환경지질
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• 제47권1호
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• pp.61-69
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• 2014

중금속류나 방사성 물질로 오염된 지하수를 원위치에서 처리(정화 혹은 고정화)하고자 할 때, 반드시 고려해야 할 지화학적 요소 중의 하나는 지하수의 산화/환원전위 값이다. 우리는 생지화학적 작용에 의한 현장 지하수의 산화/환원전위 변화 특성을 알아보기 위해 실험실 조건에서 한국원자력연구원의 심부지하수를 대상으로 전자공여체(젖산), 전자수용체(황산염) 및 토착미생물을 주입하여 시간별로 산화/환원전위 변화를 관찰하였다. 질소가스-충전 글로브박스에 있는 순수 지하수는 시간이 경과함에 따라 미약한 Eh 상승(약산화)이 있었다. 하지만, 젖산, 황산염 혹은 미생물이 주입된 지하수 대부분의 Eh는 감소(환원)하는 특성을 보여주었다. 특히, 국내 토착 황산염환원미생물인 '바쿨라텀'이 주입되었을 때, 지하수의 Eh가 -500 mV 근처까지 감소하여 강환원성 지하수로 바뀌었다. 이처럼 일반 금속환원박테리아에 비해 황산염환원박테리아의 지하수 환원화 능력이 매우 우수함에도 불구하고, 용존 황산철을 필요로 하였고 최종적으로 황화광물(예; 맥키나와이트)이 생성되면서 추후 반응에 관한 예측을 어렵게 하였다. 결과적으로, 미생물 외에도 미량의 영양물질 주입 여하에 따라 지하수의 산화/환원전위가 크게 달라졌으며, 이는 산화/환원전위의 영향을 받는 용존 오염 물질의 산화수, 용해도 및 수착 등의 특성들이 생물자극법에 의해 바뀌거나 조절될 수 있음을 의미한다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제30권9호
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• pp.1355-1366
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• 2020

Sediment bacterial communities are critical to the biogeochemical cycle in river ecosystems, but our understanding of the relationship between sediment bacterial communities and their specific input streams in rivers remains insufficient. In this study, we analyzed the sediment bacterial community structure in a local river receiving discharge of urban domestic sewage by applying Illumina MiSeq high-throughput sequencing. The results showed that the bacterial communities of sediments samples of different pollution types had similar dominant phyla, mainly Proteobacteria, Actinobacteria, Chloroflexi and Firmicutes, but their relative abundances were different. Moreover, there were great differences at the genus level. For example, the genus Bacillus showed statistically significant differences in the hotel site. The clustering of bacterial communities at various sites and the dominant families (i.e., Nocardioidaceae, and Sphingomonadaceae) observed in the residential quarter differed from other sites. This result suggested that environmentally induced species sorting greatly influenced the sediment bacterial community composition. The bacterial co-occurrence patterns showed that the river bacteria had a nonrandom modular structure. Microbial taxonomy from the same module had strong ecological links (such as the nitrogenium cycle and degradation of organic pollutants). Additionally, PICRUSt metabolic inference analysis showed the most important function of river bacterial communities under the influence of different types of domestic sewage was metabolism (e.g., genes related to xenobiotic degradation predominated in residential quarter samples). In general, our results emphasize that the adaptive changes and interactions in the bacterial community structure of river sediment represent responses to different exogenous pollution sources.

• 환경생물
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• 제30권2호
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• pp.77-89
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• 2012

With the advent of the genomics era powered by DNA sequencing technologies, life science is being transformed significantly and biological research and development have been accelerated. Environmental biology concerns the relationships among living organisms and their natural environment, which constitute the global biogeochemical cycle. As sustainability of the ecosystems depends on biodiversity, examining the structure and dynamics of the biotic constituents and fully grasping their genetic and metabolic capabilities are pivotal. The high-speed high-throughput next-generation sequencing can be applied to barcoding organisms either thriving or endangered and to decoding the whole genome information. Furthermore, diversity and the full gene complement of a microbial community can be elucidated and monitored through metagenomic approaches. With regard to human welfare, microbiomes of various human habitats such as gut, skin, mouth, stomach, and vagina, have been and are being scrutinized. To keep pace with the rapid increase of the sequencing capacity, various bioinformatic algorithms and software tools that even utilize supercomputers and cloud computing are being developed for processing and storage of massive data sets. Environmental genomics will be the major force in understanding the structure and function of ecosystems in nature as well as preserving, remediating, and bioprospecting them.

• Proceedings of the National Institute of Ecology of the Republic of Korea
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• 제1권1호
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• pp.58-67
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• 2020

Terrestrial ecosystems influence climate change via their climate regulation function, which is manifested within the carbon, water, and energy circulation between the atmosphere and surface. However, it has been challenging to quantify the climate regulation of terrestrial ecosystems and identify its regional distribution, which provides useful information for establishing regional climate-mitigation plans as well as facilitates better understanding of the interactions between the climate and land processes. In this study, a land surface model (LSM) that represents the land-atmosphere interactions and plant phenological variations was introduced to assess the contributions of terrestrial ecosystems to atmospheric warming or cooling effects over East Asia over the last half century. Three main climate-regulating components were simulated: net radiation flux, carbon exchange, and moisture flux at the surface. Then, the contribution of each component to the atmospheric warming or cooling (negative or positive feedback to the atmosphere, respectively) was investigated. The results showed that the terrestrial ecosystem over the Siberian region has shown a relatively large increase in positive feedback due to the enhancement of biogeochemical processes, indicating an offset effect to delay global warming. Meanwhile, the Gobi Desert shows different regional variations: increase in positive feedback in its southern part but increase in negative one in its eastern part, which implies the eastward movements of desert areas. As such, even though the LSM has limitations, this model approach to quantify the climate regulation is useful to extract the relevant characteristics in its spatio-temporal variations.

• 대한원격탐사학회지
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• 제26권5호
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• pp.537-547
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• 2010

FPAR는 다양한 육상 생태계 모텔에서 중요한 입력변수로 사용된다. 이 때문에 다양한 global product의 형태로 제공되고 있다. 하지만 한반도를 영역으로 하는 연구에 이를 바로 적용 시 오차가 발생할 수 있고, 이것은 위성자료를 이용한 지면 정보 산출에 있어서 직접적인 오차요인이 된다. 따라서 본 연구에서는 Terra/MODIS와 SPOT/VEGETATION 그리고 ECOCLIMAP 자료를 이용해 한반도에 최적화된 FPAR를 산출 하였고, 또한 기존에 사용하였던 LAI와의 관계식을 사용하지 않고, SPOT/VGT NDVI 로부터 계산된 FVC (Fraction Vegetation Cover)를 직접 이용하여 FPAR를 산출 하였다. 이를 위해 식생지수의 선형/비선형 관계를 이용하여 구하는 경험적인 방법을 적용하여 회귀분석을 수행한 결과 cropland와 forest에서 각각 결정계수 (Coefficient of Determination, $R^2$)가 0.9039. 0.7901으로 정확도가 높은 관계식을 도출해내었다. 최종적으로 Reference FPAR 자료와의 비교 분석을 통해 본 연구에서 산출된 FPAR가 전반적인 패턴을 잘 표현하면서 불규칙하게 발생하던 노이즈 또한 보정된 것을 확인 할 수 있었다. 이렇게 한반도에 최적화된 입력변수의 사용은 산출물의 정확도뿐만 아니라 연구의 질 향상에도 도움을 줄 것으로 사료된다.