Fungi dominate microbial necromass while bacteria dominate living biomass in tea plantation soils
강산성 차 재배지의 토양에서는 박테리아가 살아있는 미생물 생물량의 주를 이루지만, 축적된 미생물 사체(necromass)는 압도적으로 균류의 잔해로 구성되며, 이는 토양 유기 탄소의 주요 기여원이 된다.
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차 재배지의 토양 깊은 곳에서는 조용하지만 거대한 변화가 일어나고 있습니다. 이는 흙 속에 살고 있는 미생물, 즉 박테리아와 균류라는 보이지 않는 세계와 그들이 탄소를 저장하는 데 도움을 주는 과정과 관련이 있습니다. 토양 유기 탄소는 지구 비옥도의 생명줄이자 기후 변화에 대한 중요한 완충제입니다. 이는 토양을 건강하게 유지하고 대기 중의 열을 차단하는 유기 물질입니다. 오랫동안 과학자들은 이 미생물들이 핵심적인 역할을 한다는 점을 이해해 왔습니다. 그들은 성장하고, 죽으며, 그 유해는 토양의 일부가 됩니다. 그러나 현재 우리가 보고 있는 살아있는 미생물의 구성이 시간이 흐르며 축적되는 죽은 미생물 잔해의 구성에 대해 많은 것을 말해주는지에 대해서는 의문이 남아 있었습니다. 지금 살아있는 박테리아와 균류가 죽은 뒤에도 단순히 쌓여가는 것일까요, 아니면 토양이 사후에 그들을 다르게 분류하는 것일까요? 이 질문은 중요한데, 왜냐하면 토양에 남는 물질의 종류가 그 탄소가 얼마나 오래 저장될지, 그리고 토양이 얼마나 안정적일지를 결정하기 때문입니다.
중국 서부의 한 장기 차 재배지에서 연구진은 네 가지 다른 종류의 차나무를 관찰함으로써 이 질문에 답하기 위해 나섰습니다. 그들은 살아있는 미생물 생물량(현재 살아있는 박테리아와 균류의 활성 공동체를 나타냄)과 미생물 사체량(이 유기체들의 죽은 세포로부터 축적된 탄소)이라는 두 가지 뚜렷한 요소를 측정하기 위해 토양을 굴착했습니다. 이를 위해 그들은 특정 화학적 표지자를 사용했습니다. 살아있는 세포막에서 발견되는 지방산을 통해 살아있는 박테리아와 균류의 수를 세었고, 세포가 죽은 뒤 남겨지는 내구성이 강한 구성 성분인 아미노당을 측정하여 죽은 물질의 양을 추정했습니다. 또한, 토양 탄소 자체의 화학적 구성을 분석하여 시간이 지남에 따라 어떻게 변했는지 살펴보았습니다.
결과는 놀라운 모순을 드러냈습니다. 살아있는 토양에서는 박테리아가 명백한 승자였습니다. 박테리아는 전체 살아있는 미생물 공동체의 약 6167%를 차지한 반면, 균류는 단 910%만을 차지했습니다. 만약 살아있는 개체군을 바탕으로 추측한다면, 박테리아가 죽은 잔해 더미도 지배할 것이라고 예상할 수 있습니다. 하지만 토양은 다른 이야기를 들려주었습니다. 연구진이 사체량, 즉 죽은 미생물 탄소를 조사했을 때 상황은 완전히 역전되었습니다. 균류 잔해는 죽은 물질의 거의 9093%를 차지한 반면, 박테리아 잔해는 아주 적은 부분만을 차지했습니다. 실제로 죽은 균류 물질은 매우 압도적이어서 토양에 저장된 모든 유기 탄소의 약 4571%를 차지했습니다.
이러한 발견은 토양이 유기체가 죽은 후에도 미생물 잔해의 구성을 변화시키는 필터 역할을 한다는 것을 시사합니다. 박테리아는 살아있는 공동체에서 더 수가 많지만, 그들의 세포벽은 다른 미생물에 의해 쉽게 분해되고 재활용되어 대량으로 축적되지 않습니다. 반면, 균류는 분해에 저항하는 더 단단한 세포벽을 가지고 있습니다. 살아있는 균류는 더 적음에도 불구하고, 그들의 잔해는 지속되어 쌓이며 시간이 흐름에 따라 축적되는 주요 탄소원이 됩니다. 연구는 또한 차의 품종이 중요하다는 것을 발견했는데, '푸딩 다바이차(Fuding Dabaicha)' 품종 아래의 토양이 가장 많은 탄소를 보유하고 있었으며, 이러한 균류의 지배력과 화학적 변화의 징후를 가장 많이 보여주었습니다.
연구진은 살아있는 미생물의 양과 죽은 잔해의 양이 연결되어 있음을 확인했습니다. 즉, 살아있는 생물량이 많을수록 죽은 생물량도 많아지는 경향이 있습니다. 그러나 어떤 미생물이 살아있는 세계를 지배하느냐가 어떤 미생물이 죽은 세계를 지배할지를 예측하지는 못합니다. 이러한 디커플링(탈동조화)은 차 재배지의 강한 산성 토양에서 특히 중요한데, 이곳의 조건은 박테리아가 더 활발하더라도 균류의 잔해가 보존되는 데 유리할 수 있기 때문입니다. 연구는 토양이 탄소를 얼마나 저장할 수 있는지 이해하려면 단순히 오늘 누가 살아있는지만을 봐서는 안 된다고 결론짓습니다. 우리는 또한 토양이 그들의 유해를 어떻게 처리하고 보존하는지를 이해해야 하며, 이 과정은 이 산성 토양에서 박테리아의 분주하고 일시적인 삶보다 균류의 조용하고 끈기 있는 유산에 분명히 유리하게 작용합니다.
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