저서성 돌말류 (규조류)는 하천생태계의 생산자로서 생태계의 구조와 기능에 중요한 역할을 담당한다. 특히, 이들의 분류학적 다양성과 짧은 생활사 그리고 환경조건에 대한 민감성 등으로 인해 수질평가에 이용하고자 하는 관심이 증가하고 있다. 많은 돌말류가 세계적으로 널리 분포한다고 하더라도 이들에 대한 환경의 최적조건과 내성범위는 지역에 따라 다르게 나타날 수 있다. 그러므로 돌말류를 이용한 수질평가에 있어 특정지역의 기후, 지리 및 환경상태에 적응하여 나타난 저서성 돌말류 분포와 ...
저서성 돌말류 (규조류)는 하천생태계의 생산자로서 생태계의 구조와 기능에 중요한 역할을 담당한다. 특히, 이들의 분류학적 다양성과 짧은 생활사 그리고 환경조건에 대한 민감성 등으로 인해 수질평가에 이용하고자 하는 관심이 증가하고 있다. 많은 돌말류가 세계적으로 널리 분포한다고 하더라도 이들에 대한 환경의 최적조건과 내성범위는 지역에 따라 다르게 나타날 수 있다. 그러므로 돌말류를 이용한 수질평가에 있어 특정지역의 기후, 지리 및 환경상태에 적응하여 나타난 저서성 돌말류 분포와 지표종의 생물지리학적 특성에 대한 이해가 선행되어야 한다. 본 논문은 국내 하천에서 저서성 돌말류의 분포와 이에 영향을 미치는 다양한 요인들을 이해하고, 이를 통해 외국에서 개발된 생물학적 수질평가방법 (돌말 영양염 지수: Trophic Diatom Index)의 국내 적용성을 향상시키기 위한 연구를 수행하였다. 국내 720개 하천에 대하여 저서성 돌말류의 군집조성과 분포를 하천의 위치 (고도), 수변의 토지피복/이용도, 하천의 유속과 수질 등을 다양한 요인들과 연계하여 분석하였다. 전체 조사 지점에서 관찰된 저서성 돌말류은 총 531종으로 나타났다. 이들의 군집조성과 밀도에 기초할 때 전체 조사지점은 4개 (혹은 8개) 그룹으로 구분되었다. 조사된 요인들 중에서 고도, 토지피복/이용도, 유속, 전기전도도, 영양염 등은 국내 하천에서 저서성 돌말류 군집의 공간적 분포에 주요한 영향을 미치는 인자들로 나타났다. 전국적인 규모의 저서성 돌말류 군집 분포에 있어서, 빠른 유속과 빈영양의 특성을 가진 상류의 하천으로부터 느린 유속과 부영양의 특성을 가진 하류로의 생태적 차이 (downstream gradient)가 명확하게 나타났다. 조사된 전체 하천 중에서 선정된 참조하천은 고도가 높고 유속이 빠른 산지형 하천으로 집중되었으며, 이들 하천에서의 영양염 농도 및 물리적 서식처 특성은 교란하천과 매우 큰 차이를 나타냈다. Cymbella delicatula, Cymbella japonica, Cymbella lacustris, Cymbella tumida, Diatoma mesodon, Rhoicosphenia abbreviata, Tabellaria flocculosa 등의 종은 참조하천에서만 출현하였다. 외국에서 개발된 돌말 영양염 지수 (Trophic Diatom Index: TDI, Kelly 1998)의 국내 하천에서의 적용성을 향상시키기 위하여, 총 147 분류군 (95종과 52속: 전체 조사지점의 5% 이상에서 출현한 분류군)을 대상으로 각 분류군의 오염민감도와 지표가중치를 산출하였다. 또한 기존 TDI의 연구와 본 논문에서 일치하는 60개 분류군에 대한 오염민감도와 지표가중치를 비교하였다. 국내 하천에서의 돌말류 분포를 기초로 수정한 오염민감도와 지표값을 적용하였을 때 전체 조사지점에 대한 지수값은 PO4-P 농도별로 구분한 5개 그룹별로 유의한 차이 (p<0.01)를 나타냈다. 또한 돌말류를 이용한 다른 평가지수에 의해 산출한 결과와 비교하였을 때에도 환경요인 (고도, 유속, 하상 구조, BOD, PO4-P, TN, TP)들과 더 높은 상관성을 나타내어, 본 연구에서 수정한 지수값 (TDIm)이 기존의 TDI에 비해 국내 국내의 하천의 수질상태를 평가하는데 보다 적절한 것으로 나타났다.
저서성 돌말류 (규조류)는 하천생태계의 생산자로서 생태계의 구조와 기능에 중요한 역할을 담당한다. 특히, 이들의 분류학적 다양성과 짧은 생활사 그리고 환경조건에 대한 민감성 등으로 인해 수질평가에 이용하고자 하는 관심이 증가하고 있다. 많은 돌말류가 세계적으로 널리 분포한다고 하더라도 이들에 대한 환경의 최적조건과 내성범위는 지역에 따라 다르게 나타날 수 있다. 그러므로 돌말류를 이용한 수질평가에 있어 특정지역의 기후, 지리 및 환경상태에 적응하여 나타난 저서성 돌말류 분포와 지표종의 생물지리학적 특성에 대한 이해가 선행되어야 한다. 본 논문은 국내 하천에서 저서성 돌말류의 분포와 이에 영향을 미치는 다양한 요인들을 이해하고, 이를 통해 외국에서 개발된 생물학적 수질평가방법 (돌말 영양염 지수: Trophic Diatom Index)의 국내 적용성을 향상시키기 위한 연구를 수행하였다. 국내 720개 하천에 대하여 저서성 돌말류의 군집조성과 분포를 하천의 위치 (고도), 수변의 토지피복/이용도, 하천의 유속과 수질 등을 다양한 요인들과 연계하여 분석하였다. 전체 조사 지점에서 관찰된 저서성 돌말류은 총 531종으로 나타났다. 이들의 군집조성과 밀도에 기초할 때 전체 조사지점은 4개 (혹은 8개) 그룹으로 구분되었다. 조사된 요인들 중에서 고도, 토지피복/이용도, 유속, 전기전도도, 영양염 등은 국내 하천에서 저서성 돌말류 군집의 공간적 분포에 주요한 영향을 미치는 인자들로 나타났다. 전국적인 규모의 저서성 돌말류 군집 분포에 있어서, 빠른 유속과 빈영양의 특성을 가진 상류의 하천으로부터 느린 유속과 부영양의 특성을 가진 하류로의 생태적 차이 (downstream gradient)가 명확하게 나타났다. 조사된 전체 하천 중에서 선정된 참조하천은 고도가 높고 유속이 빠른 산지형 하천으로 집중되었으며, 이들 하천에서의 영양염 농도 및 물리적 서식처 특성은 교란하천과 매우 큰 차이를 나타냈다. Cymbella delicatula, Cymbella japonica, Cymbella lacustris, Cymbella tumida, Diatoma mesodon, Rhoicosphenia abbreviata, Tabellaria flocculosa 등의 종은 참조하천에서만 출현하였다. 외국에서 개발된 돌말 영양염 지수 (Trophic Diatom Index: TDI, Kelly 1998)의 국내 하천에서의 적용성을 향상시키기 위하여, 총 147 분류군 (95종과 52속: 전체 조사지점의 5% 이상에서 출현한 분류군)을 대상으로 각 분류군의 오염민감도와 지표가중치를 산출하였다. 또한 기존 TDI의 연구와 본 논문에서 일치하는 60개 분류군에 대한 오염민감도와 지표가중치를 비교하였다. 국내 하천에서의 돌말류 분포를 기초로 수정한 오염민감도와 지표값을 적용하였을 때 전체 조사지점에 대한 지수값은 PO4-P 농도별로 구분한 5개 그룹별로 유의한 차이 (p<0.01)를 나타냈다. 또한 돌말류를 이용한 다른 평가지수에 의해 산출한 결과와 비교하였을 때에도 환경요인 (고도, 유속, 하상 구조, BOD, PO4-P, TN, TP)들과 더 높은 상관성을 나타내어, 본 연구에서 수정한 지수값 (TDIm)이 기존의 TDI에 비해 국내 국내의 하천의 수질상태를 평가하는데 보다 적절한 것으로 나타났다.
Benthic diatoms are a primary producer in stream ecosystem and paly an important role in ecosystem structure and function. Their taxonomic diversity, short life cycle, and sensitivity to environmental changes have brought in an increasing interest for them to use in water quality assessment. Althoug...
Benthic diatoms are a primary producer in stream ecosystem and paly an important role in ecosystem structure and function. Their taxonomic diversity, short life cycle, and sensitivity to environmental changes have brought in an increasing interest for them to use in water quality assessment. Although benthic diatoms occur in a broad geographic range, their optimum and tolerant ranges may vary with regions with specific climate, physiography, and environmental conditions. Therefore, a suitable water quality assessment requires a detailed understanding of ecology and characteristic biogeographic distribution of benthic diatoms. This study was conducted to understand benthic diatom ecology and distribution and factors to affect them in Korean streams/rivers, and to test and improve a biological water quality assessment method (Trophic Diatom Index), which was developed in England. Benthic diatom species composition and distribution were analyzed in relation with diverse variables, such as stream location (altitude), riparian land cover/use types, current velocity, and water quality, in 720 study sites nation-wide. In total, 531 diatom taxa were observed at all study sites. Cluster analysis classified all 720 sites into four (or eight) groups based on diatom species composition. Canonical correspondence analysis indicated that altitude, land cover/use types, current velocity, electrical conductivity, and nutrient levels explained a significant amount of the variation in the composition of benthic diatom assemblages. At the national scale, a downstream ecological gradient was manifest, from fast-flowing, mostly oligotrophic highland streams to slow-flowing, mostly eutrophic lowland rivers. Reference streams selected in this study were characterized as mountain streams with high altitude and fast flow. And they differed from impaired streams in nutrients concentrations and physical instream environments. Indicator species analysis exclusively identified several indicator taxa occurring only in reference streams; Cymbella delicatula, Cymbella japonica, Cymbella lacustris, Cymbella tumida, Diatoma mesodon, Rhoicosphenia abbreviata, Tabellaria flocculosa. Compared TDI (Kelly 1998) for the sensitivity and indicator values with 52 genera and 95 species reaching over 5% occurring frequency in 2877 samples from 720 sites in this study, there were 14 out of 60 taxa with the same sensitivity and 5 taxa in accordance with indicator value. Applied amended sensitivity and indicator values of the index (TDIm) to all study sites, TDIm values showed significant differences among 5 groups classified with PO4-P concentration. Also the correlation between TDIm values and environmental parameters (altitude, current velocity, BOD, PO4-P, TN, TP) considerably increased, compared with other diatom indices (TDI, DAIpo, SPI). These results indicate considerable variation of diatom ecology in the different geographic range, and thus nutrient sensitivity and occurrence of diatoms should to be carefully considered in assessing biological water quality.
Benthic diatoms are a primary producer in stream ecosystem and paly an important role in ecosystem structure and function. Their taxonomic diversity, short life cycle, and sensitivity to environmental changes have brought in an increasing interest for them to use in water quality assessment. Although benthic diatoms occur in a broad geographic range, their optimum and tolerant ranges may vary with regions with specific climate, physiography, and environmental conditions. Therefore, a suitable water quality assessment requires a detailed understanding of ecology and characteristic biogeographic distribution of benthic diatoms. This study was conducted to understand benthic diatom ecology and distribution and factors to affect them in Korean streams/rivers, and to test and improve a biological water quality assessment method (Trophic Diatom Index), which was developed in England. Benthic diatom species composition and distribution were analyzed in relation with diverse variables, such as stream location (altitude), riparian land cover/use types, current velocity, and water quality, in 720 study sites nation-wide. In total, 531 diatom taxa were observed at all study sites. Cluster analysis classified all 720 sites into four (or eight) groups based on diatom species composition. Canonical correspondence analysis indicated that altitude, land cover/use types, current velocity, electrical conductivity, and nutrient levels explained a significant amount of the variation in the composition of benthic diatom assemblages. At the national scale, a downstream ecological gradient was manifest, from fast-flowing, mostly oligotrophic highland streams to slow-flowing, mostly eutrophic lowland rivers. Reference streams selected in this study were characterized as mountain streams with high altitude and fast flow. And they differed from impaired streams in nutrients concentrations and physical instream environments. Indicator species analysis exclusively identified several indicator taxa occurring only in reference streams; Cymbella delicatula, Cymbella japonica, Cymbella lacustris, Cymbella tumida, Diatoma mesodon, Rhoicosphenia abbreviata, Tabellaria flocculosa. Compared TDI (Kelly 1998) for the sensitivity and indicator values with 52 genera and 95 species reaching over 5% occurring frequency in 2877 samples from 720 sites in this study, there were 14 out of 60 taxa with the same sensitivity and 5 taxa in accordance with indicator value. Applied amended sensitivity and indicator values of the index (TDIm) to all study sites, TDIm values showed significant differences among 5 groups classified with PO4-P concentration. Also the correlation between TDIm values and environmental parameters (altitude, current velocity, BOD, PO4-P, TN, TP) considerably increased, compared with other diatom indices (TDI, DAIpo, SPI). These results indicate considerable variation of diatom ecology in the different geographic range, and thus nutrient sensitivity and occurrence of diatoms should to be carefully considered in assessing biological water quality.
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