생물다양성이생태계 ( 환경 ) 를지킨다 -미생물이지키는환경 - 도야마대학이학부생물권환경과학과나카무라쇼고 환경오염을방지하는 ( 환경보전 ) 방법오늘의키워드 환경 생태계의생물다양성 먹이사슬 생물농축연구소개 미생물의다양성 ( 여러가지미생물 ) 환경이란? 우리들을둘러싸고있는모든것 생태계 우주환경지구환경동북아시아의환경러시아의환경도야마의환경산의환경바다의환경강의환경흙속의환경... 생태계 : 여러가지살아있는생물+물 빛 공기 흙... 지구상에살고있는모든생물은서로연관되어있다. 먹고 먹힌다 먹이그물식물 : 태양의빛 ( 에너지 ) 에서 + 물 + 이산화탄소 탄수화물광합성탄수화물을만들어내는 ( 생산 ) 식물을생산자라일컫음 식물프랑크톤, 엽록소를포함한프랑크톤, 초목 식물을먹이로하는초식동물- 제 1차소비자초식동물을먹이로하는육식또는잡식동물- 제 2차소비자제 2차소비자를먹이로하는동물- 제 3차소비자... 생물의시체 ( 낙엽, 마른풀 ) 나배설물을분해하는미생물- 분해자세균류 ( 박테리아 ), 균류 ( 곰팡이나버섯 ) 먹는동물보다먹히는동물수 ( 양 ) 가더많다각동물을포개어쌓는다면 생태피라미드 소비자 생산자 분해자 1
식료부족등생태계 식물연쇄 어떤종류의생물이멸종하면, 다른종류의생물에도영향을주어, 머지않아멸종하는생물이늘어난다. 생산자 : 녹색식물 식물프랑크톤 광합성세균 화학합성세균소비자 : 제1차초식동물 동물프랑크톤제2차소형육식동물제3차대형육식동물분해자 : 세균류 균류 생태계에서는다양한환경속에서여러종류의생물이공존하고있다. 생물의다양성 은소중합니다. 생물의다양성이중요! 그러나멸종위기에처한생물도있다. 어떤종류의생물이멸종하면, 그생물을둘러싼환경이변화 ( 악화 ) 한다. 기타생물을둘러싼환경도변화 ( 악화 ) 한다먹이사슬이무너진다기타생물도멸종한다 멸종위기에처한생물이있다. 생물다양성에관한조약 : 전지구상에서생물다양성을유지시켜그것을미래에전해줄것을목적으로한국제조약. 일본을포함한세계 187개의나라가참가. 워싱턴조약, WWF( 세계자연보호기금 ), IUCN( 국제자연보호연합 ) 레드데이터북멸종위기에처한야생생물의보호 남획 ( 마구잡음 ) 밀어 ( 몰래하는고기잡이 ) 28% 외래종의침입 14% 환경파괴 악화51% ( 산림개발, 생활배수 공장배수, 온난화등 ) 생물의멸종원인은, 우리인간들의영향이크다! 환경의변화 ( 파괴 오염 ) 는생물의변화로부터안다. 생물다양성이무너지지않도록하기위해서는 어떠한생물도소중히해야한다. 우리주변에있는생물에대해관심을가진다. 멸종위기에처한생물은키우지않는다 멸종위기에처한생물로만든것을사지않는다. 애완은소중히키운다 ( 버리지말것 ) 먹고 먹히는관계에있는먹이그물중에는, A. 먹는생물의수 ( 양 ) 보다먹히는생물의수 ( 양 ) 가많다 B. 생물에영향이있는오염물질은몸에축적되기쉽다 ( 배출하기어렵다 ) A+B=큰생물일수록오염물질이축적되기쉽다생물농축 2
생물농축 : 먹이그물을통해서오염물질이농축된다! 생물농축 바닷물 (1) PCB농도프랑크톤 (500) 그물 (45,000) 물고기 (48,000,000) 바다표범 (384,000,000) 북극곰 (3,000,000,000) 소비자의체내오염물질농도가높아진다 요미우리신문에서 미나마따병, 이따이이따이병, 환경호르몬 연구소개국립대학법인도야마대학이학부생물권환경과학과나카무라쇼고 도야마현도야마시도야마대학이학부 생물권환경과학과 생물 ( 미생물 ) 의능력을이용하여 환경오염을조사, 보전한다. 생물분석 환경오염을깨끗이한다생물분해 연해주지방블라디보스토크시 도야마대학 이학부 도야마현깨끗하고맛있는물 맛있는쌀, 야채, 어개류 많은전통예능, 축제 풍부한자연 이학부 생물학 3
미생물이란 살균미균세균 ( 박테리아 ) 미생물의정의매우작고육안으로관찰할수없는것 알수없는미지의세계 미생물이란미생물 :microorganism, microbe 육안으로는정확히확인할수없는생물 몸길이가수mm 이하의생물바이러스, 세균, ~원생동물, 후생동물종류도다양하고수도많다 미생물의크기 mm =10-3 m 밀리미터갑각류 군체군체규조 군체런조 μm =10-6 m 마이크로미터대부분의미생물 nm =10-9 m 나노미터바이러스 미생물의발견 Robert Hooke 세포의발견생물의기본단위는세포 Antony van Leeuwenhoek 미생물을관찰 기록 Robert Hooke (1635-1703) 1703) 스스로제작한복합현미경 ( 약50 배 ) 으로코르크의단편을관찰세포를발견 1665 년 Micrographia 모기 벼룩벼룩 곰팡이 (1664 년 ) 이끼 Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723) 1723) 빗물, 타액, 치구세균, 원생동물, 적혈구, 횡문구, 곤충의복안, 동물의정자한쪽눈으로보는현미경 50-300 배 animalcules 작은동물 : 미생물단세포성 : 원생동물, 해초류, 효모, 세균그가최초로기재 1684 년 미생물을보는도구 광학현미경의역사단식현미경 복합 복합현미경위상차현미경, 미분간섭현미경공초점레이저현미경원자간력현미경 전자현미경의등장투가형전자현미경, 주사형전자현미경 4
미생물의생태계 후생생물원생생물세균류 ( 런조 ) 해초류 살균류 균류균류 소비자 소비자 생산자 분해자 환경문제 지구온난화 산성비사막화 오존층의파괴열대우림의감소 환경수오염 환경호르몬 이산화탄소의방출 지구온난화 미생물이지키는환경 이산화탄소의흡수식물플랑크톤 ( 해초류 ) 광합성세균생물분석 ( 바이오모니터 ) 바이오센서생물분해 폐수처리 유해물질의분해바이오매스 ( 카폰뉴트럴, 클린에너지 ) 박테리아칭구 ( 박테리아를이용하여오염물질을제거하는균 ) 생분해플라스틱 미생물농약 환경수의오염 동북아시아지역의다양한환경오염문제 하천 호수와늪, 지하수, 해양 방사성폐기물 화학물질 : 농약, 세제 ( 계면활성제 ), 화학약품중금속 : 카드뮴, 수은, 동 ( 구리 )... 황사 유황산화물 부영양화 석유오염화학물질오염 해안표착물 동해 : 최고깊이 3,712 m 평균 1,350 m 마미야해협 : 4-20 m 소야해협 : 40-50 m 쓰가루해협 : 평균 120 m 대마도해협 : 최고깊이 130 m 간몬해협 : 15-20 m 5
1. 환경속에서오염물질이최종적으로모이는곳은주로해양이다. 2. 폐쇄적인해역인동해에서는오염물질이모이기쉽다. 3. 바다 ( 해수 ) 속의오염물질을종합적으로검출할수있는방법 ( 생물분석 ) 이해양환경모니터조사를하는데중요한역활을한다. 4. 오염물질을분해하거나그양을줄이는등, 제거하는기술도중요하다. 환동해의해양수질오염 도야마만의수질문제 COD치의상승 댐배석에의한수질오염 심층수를퍼올림 동해의수질문제 각국이나지역에서오염물질유입 석유오염 방사능오염 생물분석해양성단세포녹조류막돌말과 막돌말과 (Chlamydomonas sp.) 녹조편모류 (Dunaliella sp., D. tertiolecta) 해양성어패류 ( 홍합 ) 지중해담치 (Mytilus galloprovincialis) 홍합 (M. coruscus), 보란색격판담치 (Septifer sp.) 생물분해석유분해균 오니 ( 진흙 ) 분해균 셀룰로오스분해균키친분해균 식용폐유분해군식용폐유분해군 광물유분해군 생물적환경평가오염예지생물학적검사방법 오염예지 검출 미확인유해물질은생물을통하여평가 2,800 만종류이상의화학물질수중에있는유해물질의종합적인평가방법 미생물도많이이용되고있다세균, 효모, 단세포해초류, 물벼룩증식 ( 치사 ), 운동 단세포녹조류 ( 말 ) 에대해서 엽록체를가진단체포녹조류 ( 말 ) 길이약 10μm 5μm 절단 2 시간 4 시간 8 시간 10 시간 6
생물의환경복원생물학적정화 환경오염을미생물로정화시킨다. 하수처리 : 활성오니 ( 진흙슬러지 ) 석유오염 : 석유분해균화학약품오염 :PCB 분해균, 환경호르몬분해균중금속오염 : 박테리아리칭구 ( 박테리아를이용하여중금속오염을제거하는균 ) 중금속집적식물 공장및도시로부터유입 탱커사고 ( 나호토카호 ) 석유공장에서의비축탱크사고 해양오염생태계의파괴 미생물로중유분해 생물학적정화 ( 생물환경복원기술 ) 7
하수 활성오니 활성오니속의미생물들 침전지 최초침전지 반응탱크 염소혼화지 여과지 고도처리조 최종침전지 방출 오니농축 처리조 식용유분해균 P Dust N 섬유소분해균에의한섬유소분해 배양첫째날 14 일째 클린에너지를목표로 섬유소 단일당 ( 糖 ) 에탄올사탕수수등에서에탄올을대량생산섬유소로부터직접에탄올을만드는미생물메탄발효균폐수중의유기물 메탄을생산하는균메탄가스연료로수소생산균광합성세균현재수소는천연가스로부터생산클린에너지태워도물외에는나오지않는다 8
A B C 간장제조업 간장을짜고남은찌꺼기 7 일 60% 60% 55% 21 일 60% 90% 95% 염분농도 0~0.8M0.8M 0.4M 0~0.8M0.8M 0.4M 0~0.8M0.8M 0~0.2M0.2M 지꺼기를줄임 섬유소 에탄올 엔도글루카나제엑소글루카나제셀로비아제 ( 분해효소이름 ) 분광학적특성의지꺼기를줄임 기능성소금회수올리고당아미노산, 고질소성분 ( 사료 비료 ) 지하수천미터에서고산정상까지 100 가까운온천에서남극의빙하안까지여러가지환경속에서여러가지종류의미생물이살고있다. 그리고이미생물들은여러가지활동을하면서환경을지키고있습니다. 이러한 미생물의다양성 도소중합니다. 어떠한생물도소중히해나가면서 우리주변에있는생물에많은관심을 가집시다. 9