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문제 정의
- 특히, 섭식 실험의 경우는 대부분이 실험실에서 이루어지고 있기 때문에, 연구결과들의 현장 적용이나 여러 수체의 조사를 통한 배양실험결과의 확인이 요구된다. 본 연구에서는 남조류 발생 이 보고되고 있는 여러 부영양 호수에서 동물플랑크톤의 군집구조를 파악하였고, 남조류를 먹이 원으로 이용한 동물플랑크톤 배양실험에서 시간에 따른 동물플랑크톤 밀도와 우점종의 변화를 관찰함으로써 군 집별 생존능력을 비교하였다. 이외에도, 조사 수체의 환경 요인들과 남조류 종 조성 사이의 상호 관계성을 고찰하였다.
- 본 연구에서는 남조류 발생 이 보고되고 있는 여러 부영양 호수에서 동물플랑크톤의 군집구조를 파악하였고, 남조류를 먹이 원으로 이용한 동물플랑크톤 배양실험에서 시간에 따른 동물플랑크톤 밀도와 우점종의 변화를 관찰함으로써 군 집별 생존능력을 비교하였다. 이외에도, 조사 수체의 환경 요인들과 남조류 종 조성 사이의 상호 관계성을 고찰하였다.
제안 방법
- 동물플랑크톤 배 양 실험은광(약 125 μE/m2/s) 주기가 14: 10 (Light: Dark) 이고, 온도가 25℃로 조절된 배양기에서 20일 동안 이루어졌다. 20 ml 시료병 16개에 농축 동물플랑크톤 시료를 각각 10 ml씩 첨가하였고, 동물플랑크톤의 먹 이 원으로 사용된 남조류는 배양초기 (0 day)와 4, 10 및 14일에 1 ml 씩 넣어주었다. 동물플랑크톤의 군집 조사를 위해 2~3일 간격으로 2개의 시료 모두 포르말린으로 고정하였으며, 고정된 시료는 농축하여 전량을 동물플랑크톤 계수에 사용되었다.
- 동물플랑크톤 군집은 윤충류, 요각류, 그리고 지각류로 구분하였고, 300개체 이상을 계수하였다. 각각의 플랑크톤은 농축 volume, counting cell의 계수면적을 환산 하여 최종적으로 정량하였다.
- 남조류 계수를 위해 표층 시료를 500 ml 폴리에틸렌 병에 담아 Lugol 용액 (최종부피의 2%)으로 고정하였고, 동물플랑크톤 계수를 위한 시료는 플랑크톤 네트(mesh size, 80 μm)로 채 집 하여 포르말린 용액 (최 종 부피의 5%)으로 고정하였다. 동 • 식물플랑크톤의 정량분석을 위하여 농축한 시료를 1 ml Sedgwick-Rafter cell에 담은 후 300배 광학현미경하에서 500 cell 이상 계수하였다.
- 남조류가 빈번하게 발생하는 부영양 호수를 대상으로 남조류 발생시 동물플랑크톤의 군집구조를 파악하였고, 남조류를 먹이원으로 하는 동물플랑크톤 배양실험을 통해 시간에 따른 동물플랑크톤 밀도와 우점종의 변화를 관찰하였다. 조사대상으로 한 모든 호수에서 남조류가 관찰되었다.
- 1). 동면저수지에서는 8월 22일부터 10월 22일까지 매주 1회 조사하였다.
- 20 ml 시료병 16개에 농축 동물플랑크톤 시료를 각각 10 ml씩 첨가하였고, 동물플랑크톤의 먹 이 원으로 사용된 남조류는 배양초기 (0 day)와 4, 10 및 14일에 1 ml 씩 넣어주었다. 동물플랑크톤의 군집 조사를 위해 2~3일 간격으로 2개의 시료 모두 포르말린으로 고정하였으며, 고정된 시료는 농축하여 전량을 동물플랑크톤 계수에 사용되었다.
- 동물플랑크톤의 종류에 따라 남조류를 먹이원으로 이용하여 생존하는 능력이 다를 것으로 생각되므로 장기간 남조류를 급이함으로써 생존하는 동물플랑크톤 종을 관찰하였다. 남조류 급이배양에 사용한 동물플랑크톤 시료의 배양초기의 조성비는 요각류가 171 X102ind/L(67%), 윤충류가 71 X 102 ind/L (31%) 그리고 지각류가 5 X 102ind/L(2%) 였다 (Fig.
- 동해안에 위치한 화진포, 영랑호에서는 6월과 8월에월 2회 실시하였고, 도암호에서는 8월에, 충주호, 안동호, 임하호, 대청호에서는 9월에 각 1회 조사하였다 (Fig. 1). 동면저수지에서는 8월 22일부터 10월 22일까지 매주 1회 조사하였다.
- 여과지는 분석 전 (일 주일 이내)까지 -20℃에서 냉동 보존하였다가 엽록소 a 측정 에 사용하였다. 총인 (total phosphorus; TP)과 총질소 (total nitrogen; TN) 분석을 위해 원수에 20N 황산을 첨가하여 (최종 부피의 0.1%) pH 2로 조절한 후 냉장보관하였다. 인산염 인 (PO4-P)은 ascorbic acid 법으로, 질산성 질소(NO3-N)는 cadmium 환원법으로 측정하였다.
- 현장에서 수온과 pH를 측정하였고, 수질 분석을 위한 시료는 각 호수의 표층에서 채취하여 당일 실험실로 운반하여 GF/C filter로 여과하였다. 여과지는 분석 전 (일 주일 이내)까지 -20℃에서 냉동 보존하였다가 엽록소 a 측정 에 사용하였다.
대상 데이터
- 본 연구는 1999년 여름철에 남조류가 발생하는 것으로 보고되고 있는 몇개 부영양한 호수를 대상으로 이루워 졌다 (조사호수의 세 부적 인 개 황은 아래 의 논문참조 : 김 등 1988; 김 등 1995; 김 등 1999; 이, 1999; 허 등 1999; 김과 이, 2000; 허 등, 2000). 춘천에 위치한 동면저수지는 수심이 낮고 규모가 작은 농업용저수지로 여름철 남조류가 번무하는 것이 관찰되고 있으며, 본 연구에서 조사된 엽록소 a와 총인 농도를 이용하여 계산된 부영양화도 지수는 평균 53으로 호수의 영양상태가 부영양호의 수준임을 나타냈다 (Vollenweider, 1968; Carlson, 1977; Forsberg and Ryding, 1980; Kratzer and Brezonik, 1981).
- 실험에 사용된 동물플랑크톤은 1999년 9월에 소양호에서 동물플랑크톤 네 트 (mesh size, 80 μm)로 채 집 하였고, 남조류는 1999년 8월에 춘천시 동면저수지에서 채집하여 실험 전까지 MA배지에서 (Table 1) 배양하면서 사용하였다 (Watanabe, 1996). 동물플랑크톤 배 양 실험은광(약 125 μE/m2/s) 주기가 14: 10 (Light: Dark) 이고, 온도가 25℃로 조절된 배양기에서 20일 동안 이루어졌다.
이론/모형
- 총인 (TP)는 persulfate로 분해 한 후 ascorbic acid법으로 인산이온농도를 측정하였으며, 총질소(TN)는 persulfate로 분해한 후 cadmium 환원법으로 nitrate의 농도를 정 량하였고, 부유물질 (SS)은 무게 중량법으로 측정 하였다 (APHA, 1992). 엽록소 a 농도는 여과지에 90% 아세 톤 5 ml를 가한 후 homogenizer 로 분쇄하여 냉 암소에서 2시간 추출한 후 흡광도를 측정하였고, Lorezen법 (1967)으로 계산하였다.
- 1%) pH 2로 조절한 후 냉장보관하였다. 인산염 인 (PO4-P)은 ascorbic acid 법으로, 질산성 질소(NO3-N)는 cadmium 환원법으로 측정하였다. 총인 (TP)는 persulfate로 분해 한 후 ascorbic acid법으로 인산이온농도를 측정하였으며, 총질소(TN)는 persulfate로 분해한 후 cadmium 환원법으로 nitrate의 농도를 정 량하였고, 부유물질 (SS)은 무게 중량법으로 측정 하였다 (APHA, 1992).
- 인산염 인 (PO4-P)은 ascorbic acid 법으로, 질산성 질소(NO3-N)는 cadmium 환원법으로 측정하였다. 총인 (TP)는 persulfate로 분해 한 후 ascorbic acid법으로 인산이온농도를 측정하였으며, 총질소(TN)는 persulfate로 분해한 후 cadmium 환원법으로 nitrate의 농도를 정 량하였고, 부유물질 (SS)은 무게 중량법으로 측정 하였다 (APHA, 1992). 엽록소 a 농도는 여과지에 90% 아세 톤 5 ml를 가한 후 homogenizer 로 분쇄하여 냉 암소에서 2시간 추출한 후 흡광도를 측정하였고, Lorezen법 (1967)으로 계산하였다.
성능/효과
- 4). 그러나 배 양 4일 후에는 지각류는 관찰되지 않았고 요각류 점유율도 3%로 감소된 반면에 윤충류는 점유율이 97%로 증가한 후 실험이 종료될 때까지 94% 이상의 높은 점유율을 보였으므로 윤충류는 장기간 남조류를 먹이원으로 이용하여 생존할 수 있음을 보여주었다. 윤충류의 밀도증가와 함께 우점종은 배양초기에서 4일 동안은 Keratella와 Pompholyx 가 우점하였으나 배양 4일후 부터 Keratella의 밀도는 감소하였고 Pompholyx는 배양 10일 이후에 감소하기 시작하였다.
- 본 연구에서는 동물플랑크톤의 밀도를 자연상태보다 높게 유지하였으므로 몸의 크기가 큰 지각류와 요각류가 공간적 장애에 의한 스트레스로 사망률이 증가하였을 가능성도 배제할 수없다 (Gilbert and Stemberger, 1985). 그러나, 윤충류가 가장 장기간 생존함으로써 자연상태에서 남조류가 우점한 호수에서 윤충류가 우점하는 양상과 일치하는 결과를 보여주었다.
- 1mg/l 이하)로 존재하고 있었던 화진포에서는 Anabaena속의 종만이 출현하였고, 그 외 다른 호수에서는 Microcystis속의 종들이 우점종으로 나타났다. 남조류가 관찰된 호수에서의 동물플랑크톤 군집은 윤충류가 우점하였고 각 호수마다 우점종에는 차이가 있었으나 Keratella, Polyarthra가 우점종으로 조사되었다. 동면저수지에서는 다른 호수들에서의 결과와는 달리 남조류의 세포밀도가 높았던 시기에 요각류의 구성비가 높았으나, 남조류의 생물량 감소와 더불어 요각류의 생물량은 감소하였고, 윤충류의 밀도는 증가하였다.
- 남조류는 조사한 모든 호수에서 관찰되었으며 세포밀도는 시기별, 호수별로 상당한 변 이를 보였다 (Figs. 2, 3). 가장 높은 세포밀도는 화진포에서 6월에 나타났다 (2.
- 윤충류 군집 내 우점종은 Keratella, Hexathra 그리고 Polyarthra였다. 남조류를 먹 이로 공급 하여 동물플랑크톤 군집 변화를 관찰한 배양실험에서는 남조류 주입 4일 후 요각류의 밀도가 급격하게 감소하였으나 (약 90%), 윤충류는 Keratella —> Pompholyx —> Monostyla로 바뀌는 우점종 변화와 더불어 밀도가 지속적으로 증가하였다. 이상의 결과는, 윤충류가 군체 형성 혹은 독소생성 등으로 동물플랑크톤의 섭식 활동을 억제할 수 있는 남조류에 대해 상대적으로 높은 적응 능력을 가지고 있음을 시사한다.
- 조사대상으로 한 모든 호수에서 남조류가 관찰되었다. 다른 호수에 비해 질소가 식물플랑크톤의 성장을 억제할 수 있는 정도의 농도 (0.1mg/l 이하)로 존재하고 있었던 화진포에서는 Anabaena속의 종만이 출현하였고, 그 외 다른 호수에서는 Microcystis속의 종들이 우점종으로 나타났다. 남조류가 관찰된 호수에서의 동물플랑크톤 군집은 윤충류가 우점하였고 각 호수마다 우점종에는 차이가 있었으나 Keratella, Polyarthra가 우점종으로 조사되었다.
- 동면저수지에서 조사 초기인 8월 31일에는 동물플랑크톤 군집 중 요각류의 구성비율이 높았으나 (74%) 남조류 세포밀도의 감소와 더불어 요각류의 밀도가 감소하였고, 점차 윤충류의 구성비율이 증가하였다 (Fig. 3(c)).
- 동면저수지에서는 Microcystis aeruginosa가 우점하였고, 엽록소 a 변동은 남조류의 세포밀도변동과 상관이 (r2= 0.86) 있었다 (Fig. 3(a)).
- 남조류가 관찰된 호수에서의 동물플랑크톤 군집은 윤충류가 우점하였고 각 호수마다 우점종에는 차이가 있었으나 Keratella, Polyarthra가 우점종으로 조사되었다. 동면저수지에서는 다른 호수들에서의 결과와는 달리 남조류의 세포밀도가 높았던 시기에 요각류의 구성비가 높았으나, 남조류의 생물량 감소와 더불어 요각류의 생물량은 감소하였고, 윤충류의 밀도는 증가하였다. 윤충류 군집 내 우점종은 Keratella, Hexathra 그리고 Polyarthra였다.
- 7 μg/l). 부유물질 농도는 수심이 얕아 바람에 의한 교란으로 무기현탁물의 영향을 받을 수 있는 화진포와 영랑호를 제외하고는 식물플랑크톤의 생물량과 양의 상관관계 (r2 =0.74)가 있었다.
- 그러나 배 양 4일 후에는 지각류는 관찰되지 않았고 요각류 점유율도 3%로 감소된 반면에 윤충류는 점유율이 97%로 증가한 후 실험이 종료될 때까지 94% 이상의 높은 점유율을 보였으므로 윤충류는 장기간 남조류를 먹이원으로 이용하여 생존할 수 있음을 보여주었다. 윤충류의 밀도증가와 함께 우점종은 배양초기에서 4일 동안은 Keratella와 Pompholyx 가 우점하였으나 배양 4일후 부터 Keratella의 밀도는 감소하였고 Pompholyx는 배양 10일 이후에 감소하기 시작하였다. Pompholyx가 최대 밀도를 나타낸 배양 10일부터 Monostyla의 밀도는 남조류가 공급된 직후(12일, 17일)에 뚜렷하게 증가하였다.
- 남조류를 먹 이로 공급 하여 동물플랑크톤 군집 변화를 관찰한 배양실험에서는 남조류 주입 4일 후 요각류의 밀도가 급격하게 감소하였으나 (약 90%), 윤충류는 Keratella —> Pompholyx —> Monostyla로 바뀌는 우점종 변화와 더불어 밀도가 지속적으로 증가하였다. 이상의 결과는, 윤충류가 군체 형성 혹은 독소생성 등으로 동물플랑크톤의 섭식 활동을 억제할 수 있는 남조류에 대해 상대적으로 높은 적응 능력을 가지고 있음을 시사한다.
- 조사대상으로 한 호수에서 남조류 출현종 조성 또는 분포양상은 수중에 잔존하는 인과 질소 농도에 의한 영향이 큰 것으로 볼 수 있었다. 남조류 군집 내 우점종을 조절하는 인자로는 질소와 인과 같은 영양염, 광도 그리고 수온 등이 있다.
- 조사된 호수에서 pH는 모두 8 이상이였고, 무기영양염류의 농도는 큰 차이를 보이지 않았으나, 총인의 농도는 호수에 따라 차이를 보였다 (Table 2). 화진포와 영 랑호, 도암호 및 동면저수지에서 총인 농도가 다른 호수들에 비해 높았다.
- 3X104 cells/ml). 화진포에서는 6월과 8월 모두 Anabaena속의 종들만이 관찰되었고, 영랑호에서는 6월 Oscillatoria속의 종들이 우점했던 반면에 8월에는 Microcystis aeruginosa가 우점하였다. 그 외 호수에서는 2~3속의 남조류가 혼합 출현하였는데 Anabaena가 우점종으로 조사된 도암호를 제외하고는 대부분 Microcystis속의 종들이 우점하였다.
- 조사된 호수에서 pH는 모두 8 이상이였고, 무기영양염류의 농도는 큰 차이를 보이지 않았으나, 총인의 농도는 호수에 따라 차이를 보였다 (Table 2). 화진포와 영 랑호, 도암호 및 동면저수지에서 총인 농도가 다른 호수들에 비해 높았다. 용존 무기인 농도는 화진포에서 13.
후속연구
- 크기가 큰 요각류나 지각류가 윤충류를 먹이원으로 이용하거나 서로 경쟁함으로서 윤충류의 성장을 억제할 수 있으나 (Gilbert and Stemberger, 1985), 상대적으로 먹이원으로서 남조류에 대한 이용도가 낮고, 남조류가 생성하는 독소에 대해 윤충류 보다 더 민감하게 반응하기 때문에 (Gilbert, 1990), 남조류 bloome 요각류나 지각류와 같은 포식자의 성장을 억제하고 그로 인해 윤충 류의 동물플랑크톤 군집 내 풍부도가 증가될 수 있다. 그러나, 온대수역에서 보통 총 동물플랑크톤 개체수의 3분의 1를 윤충류가 차지하고 있기 때문에 (Wetzel, 1983), 남조류와 동물플랑크톤 군집 변화와의 관계를 이해하기 위해서는 현장에서의 더 많은 연구가 이루어져야 할 것으로 생각된다.
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