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문제 정의
- 따라서 현미경하에서 청색광과 녹생광의 광원을 바꾸어 보면서 형광색을 관찰함으로써 이 두 종류를 구분할 수 있었으며 각 시료에서 대체로 어느 종류가 우점하는지 관찰하였다. 그러나 형광의 색과 밝기가 구분하기에 모호한 것들이 있으며 진핵조류와 cyanobacteria의 형광색 구분도 명확하지 않으므로 본 연구에서는 이들 종류를 정량 계수하지는 않았다
- , 1986; Fahnenstiel and Carrick, 1992; Nagata et al, 1994) 대부분이 중, 부영양 상태인 국내 호수에 그대로 적용하기는 어렵다. 이에 본 연구에서는 1999년 여름 동안 중부 영양호인 국내 주요 인공호와 동해안에 위치하고 있는 자연호를 대상으로 APP의 풍부도와 총 식물플랑크톤 생물량에 대한 APP의 기여도를 평가하였다.
제안 방법
- 각 호수의 영양상태를 파악하기 위하여 총인, 총질소, 용존무기인, 질산성질소 농도를 측정하였고 이로부터 TN/TP 비(무게)를 구하였다 (Table 5). 인공호의 경우 질산성질소 농도는 1.
- , 1992) 녹색광원에서만 dark red 형광을 낸다 (Stockner, 1988). 따라서 현미경하에서 청색광과 녹생광의 광원을 바꾸어 보면서 형광색을 관찰함으로써 이 두 종류를 구분할 수 있었으며 각 시료에서 대체로 어느 종류가 우점하는지 관찰하였다. 그러나 형광의 색과 밝기가 구분하기에 모호한 것들이 있으며 진핵조류와 cyanobacteria의 형광색 구분도 명확하지 않으므로 본 연구에서는 이들 종류를 정량 계수하지는 않았다
- 세포크기가 2 m 이상인 식 물플랑크톤 생물량을 조사하기 위해 현장에서 채취한 시료 일부를 500ml 폴리에 틸렌 시료병에 담아 Lugol’s solution을 최종부피의 2%가 되도록 첨가하여 고정하였다 (Wetzel and Likens, 1991). 실험실로 운반하여 일주일 이상 침전시킨 후 siphon을 이용하여 상등액을 제거하는 방법으로 약 5배 농축하였다.
- 안동호는 1999년 5월 15일, 7월 17일, 8월 28일, 9월 19일의 4회, 충주, 대청, 임하호는 7월 17일과 9월 16일의 2회, 소양호는 6월 25일, 7월 30, 8월 27일, 9월 28일 4회에 걸쳐 조사하였다. 소양호와 안동호의 경우 댐앞 지점의 호수 중앙부에서 PVC Van Dorn 채수기를 이용하여 수심별로 채수하였으며, 표층에 서는 0, 2, 5, 10, 15, 20m에서, 20m 이하에서는 10m 간격으로 채수하였다. 단, 표층수만 채취한 대청, 충주호에서는 접근이 용이한 선착장에서, 임하호에서는 취수탑 부근에서 채수하였다
- 2 |m black Nuclepore membrane filter에 여과한 후 이 filter를 슬라이드글라스 위에 놓고 immersion oil과 함께 cover glass로 덮어 전처리 한 후 관찰하기 전까지 -20℃ 이하의 냉동고에 보관하였다. 시료보관동안 형광능력의 소실 현상을 막기 위하여 고정된 시료는 24시간 이내에 전처리하였고 한달 안에 형광현미경의 녹색광원에서 (Olympus BX60; BP 546, FT580, LP590) 붉은 색을 띄는 세포를 계수 하였다.
- , 1966; Strathman, 1967)을 적용하여 탄소함량으로 나타냈다. 식물플랑크톤의 총 생물량은 2 |m 이상의 식물플랑크톤 생물량과 APP 생물량의 합으로 구하였다.
- 세포크기가 2 m 이상인 식 물플랑크톤 생물량을 조사하기 위해 현장에서 채취한 시료 일부를 500ml 폴리에 틸렌 시료병에 담아 Lugol’s solution을 최종부피의 2%가 되도록 첨가하여 고정하였다 (Wetzel and Likens, 1991). 실험실로 운반하여 일주일 이상 침전시킨 후 siphon을 이용하여 상등액을 제거하는 방법으로 약 5배 농축하였다. 농축된 시료는 광학현미경 하에서 Sedwick -Rafter chamber를 이용하여 100~200배로 관찰하였고 Mizuno (1964)와 Jung (1993)의 동정법에 따라 식물플 랑크톤을 분류하였다.
- 인공호의 조사는 소양호, 충주호, 안동호, 대청호, 임하 호를 대상으로 하였다. 안동호는 1999년 5월 15일, 7월 17일, 8월 28일, 9월 19일의 4회, 충주, 대청, 임하호는 7월 17일과 9월 16일의 2회, 소양호는 6월 25일, 7월 30, 8월 27일, 9월 28일 4회에 걸쳐 조사하였다. 소양호와 안동호의 경우 댐앞 지점의 호수 중앙부에서 PVC Van Dorn 채수기를 이용하여 수심별로 채수하였으며, 표층에 서는 0, 2, 5, 10, 15, 20m에서, 20m 이하에서는 10m 간격으로 채수하였다.
- 탄소함량은 세포체적에 탄소환산계수를 곱하여 계산하였으며, 탄소환산계수는 기존에 알려진 여러 호수에서의 값인, 220, 400, 121, 200 fgC/|m3 (Brabak, 1985; Takahashi et al., 1985; Nagata and Watanabe, 1990; Weisse and Kenter, 1991)의 평균값인 235fgC/|m3을 사용하였다.
- 표수층에서 전체 식물플랑크톤 탄소 생물량에 대한 APP의 기여도를 조사하였다. 담수 인공호에서는 여름 동안 15.
- 0%의 범위로 광범위한 기여도를 나타냈다 (Table 4). 한편, 소양호에서는 수심 30 m까지 식물플랑톤 생물량과 APP의 생물량을 수심에 대해 적분하여 기여도를 조사하였다. 6월 25일, 7월 30일, 8월 27일에 적분한 생물량을 비교한 기여도는 각각 25.
- 호수 영양상태와 APP 풍부도와의 관계를 조사하기 위하여 log (세포밀도와 TN/TP 비, 총인, 총질소, 용존무기인 그리고 질산성질소 농도와의 상관관계를 조사하였다 (Fig. 5). APP 세포밀도는 TN/TP 비 (r = 0.
대상 데이터
- 본 연구에서는 동해안의 해안선을 따라 위치하는 화진포, 송지호, 영랑호 청초호, 매호, 향호, 경포호, 등의 7개의 석호를 조사하였다. 1999년 6월 5일, 7월 14일, 8월 25일에 각 호수 중앙부의 표층 시료를 채취하였다. 단, 청초호, 매호, 향호는 6월 5일에는 조사하지 않았다.
- 본 연구에서는 동해안의 해안선을 따라 위치하는 화진포, 송지호, 영랑호 청초호, 매호, 향호, 경포호, 등의 7개의 석호를 조사하였다. 1999년 6월 5일, 7월 14일, 8월 25일에 각 호수 중앙부의 표층 시료를 채취하였다.
- 인공호의 조사는 소양호, 충주호, 안동호, 대청호, 임하 호를 대상으로 하였다. 안동호는 1999년 5월 15일, 7월 17일, 8월 28일, 9월 19일의 4회, 충주, 대청, 임하호는 7월 17일과 9월 16일의 2회, 소양호는 6월 25일, 7월 30, 8월 27일, 9월 28일 4회에 걸쳐 조사하였다.
데이터처리
- 각 시료는 2개의 슬라이드로 준비되었고 1,000배 배율에서 20번씩 계수한 후 평균값을 사용하였다. 100개 이상의 세포 사진을 찍어 Image analysis system (ZEISS Inc, Image pro)을 이용하여 세포의 장축과 단축의 길이를 측정하였고 세포의 모양을 고려하여 Kella 등(1980)이 제시한 공식 (—XAB2)을 이용하여 세포체적 (cell biovolume)을 구하였다
이론/모형
- 각 시료는 2개의 슬라이드로 준비되었고 1,000배 배율에서 20번씩 계수한 후 평균값을 사용하였다. 100개 이상의 세포 사진을 찍어 Image analysis system (ZEISS Inc, Image pro)을 이용하여 세포의 장축과 단축의 길이를 측정하였고 세포의 모양을 고려하여 Kella 등(1980)이 제시한 공식 (—XAB2)을 이용하여 세포체적 (cell biovolume)을 구하였다
- 농축된 시료는 광학현미경 하에서 Sedwick -Rafter chamber를 이용하여 100~200배로 관찰하였고 Mizuno (1964)와 Jung (1993)의 동정법에 따라 식물플 랑크톤을 분류하였다. 각 세포의 모양을 고려하여 Kella 등(1980)이 제시한 공식을 적용하여 세포 체적을 계산하였고 남색세균, 녹조류, 규조류, 편모조류에 대하여 알려진 탄소환산식 (Mullin et al., 1966; Strathman, 1967)을 적용하여 탄소함량으로 나타냈다. 식물플랑크톤의 총 생물량은 2 |m 이상의 식물플랑크톤 생물량과 APP 생물량의 합으로 구하였다.
- 실험실로 운반하여 일주일 이상 침전시킨 후 siphon을 이용하여 상등액을 제거하는 방법으로 약 5배 농축하였다. 농축된 시료는 광학현미경 하에서 Sedwick -Rafter chamber를 이용하여 100~200배로 관찰하였고 Mizuno (1964)와 Jung (1993)의 동정법에 따라 식물플 랑크톤을 분류하였다. 각 세포의 모양을 고려하여 Kella 등(1980)이 제시한 공식을 적용하여 세포 체적을 계산하였고 남색세균, 녹조류, 규조류, 편모조류에 대하여 알려진 탄소환산식 (Mullin et al.
성능/효과
- 한편, 소양호에서는 수심 30 m까지 식물플랑톤 생물량과 APP의 생물량을 수심에 대해 적분하여 기여도를 조사하였다. 6월 25일, 7월 30일, 8월 27일에 적분한 생물량을 비교한 기여도는 각각 25.6, 23.3, 34.5%로 표수층에서의 기여도인 15.2, 48.4, 36.5%와 비교했을때 6, 7월의 경우 상당한 차이를 보였다. 6월의 경우 APP의 생물량은 15 m에서 최대를 보인 반면 식물 플 랑크톤의 생물량은 광도의 감소와 함께 급격히 감소하였기 때문에 APP의 기여도도 수심에 따라 증가하여 수온약층 부근에서 최대 값을 나타냈다 (Fig.
- 5). APP 세포밀도는 TN/TP 비 (r = 0.53, n = 30, p<0.01)와 유의적인 수준의 음의 상관을 나타냈고 총 인 (r=0.50, n = 30, p<0.01)과 용존무기인 농도 (r = 0.74, n = 30, p<0.0001)와는 양의 상관관계를 나타내어 부영 양화와 함께 APP의 풍부도도 증가하는 경향을 나타냈다. 총질소 농도(r = 0.
- APP의 풍부도를 결정하는 요인에 대해서는 아직까지 확실하게 알려져 있지 않지만 석호에서 높은 APP의 풍부도가 나타날 수 있었던 가능성 있는 원인 가운데 하나로 낮은 질소농도를 생각할 수 있다. TN/TP 비를 통해 동해안 석호에서 식물플랑크톤이 질소제한 상태였는지 확실히 알 수는 없으나 조류가 이용가능한 형태인 용존무기인 농도는 4.8 gP/L 이상을 유지한 반면, 질산 성질소 농도는 영랑호를 제외하고는 0.2mgN/L 이하로 매우 낮은 농도를 나타내었다. 따라서 질소가 부족한 석 호에서는 질소를 효율적으로 공급하고 이용할 수 있는 생물이 생존에 유리한 위치를 차지할 수 있었을 것으로 사료된다
- 과거의 많은 연구결과들에 따르면 APP의 생물량은 부영양화도의 증가에 따라 감소한다고 알려져 왔다 (Stockner and Antia, 1986; Burns and Stockner, 1991; Schweizer and Heusel, 1992). 그러나 본 연구에서는 APP 세포밀도가 TN/TP 비와 음의 상관관계를, TP, DIP 농도와는 양의 상관관계를 나타내어 호수의 부영양화도가 증가함에 따라 APP의 풍부도도 증가하는 경향을 나 타냈다. 이러한 경향은 일본에서도 보고되었는데, 여러 호수에서의 picocyanobacteria의 최대값은 TP 농도와 양의 상관관계 (r=0.
- 5). 그러나 염분이 25%이상으로 해양 생태계에 가까운 청초호에서 가장 낮은 APP의 밀도가 관찰되었으며 두 번째로 염분이 높은 화진포호에서 두 번째로 낮은 APP 밀도를 보였으며, 화진포호의 3회 조사에서 염분이 가장 낮은 8월에 APP의 밀도가 가장 높아진 점 등을 볼 때 염분과도 약간의 관계가 있을 가능성이 있다.
- 동해안 석호에서 APP의 세포밀도와 생물량은 호수마 다 큰 차이를 보였지만 전반적으로 인공호에 비해 높은 풍부도를 나타냈다. 담수호와 석호의 가장 큰 차이점이라고 할 수 있는 염분도와는 유의적인 상관관계를 나타내지 않았다(Fig. 5). 그러나 염분이 25%이상으로 해양 생태계에 가까운 청초호에서 가장 낮은 APP의 밀도가 관찰되었으며 두 번째로 염분이 높은 화진포호에서 두 번째로 낮은 APP 밀도를 보였으며, 화진포호의 3회 조사에서 염분이 가장 낮은 8월에 APP의 밀도가 가장 높아진 점 등을 볼 때 염분과도 약간의 관계가 있을 가능성이 있다.
- 5의 범위를 나타내어 식물플랑크톤 성장이인에 의해 제한되는 것으로 나타났다. 반면, 7개의 석호에서는 용존무기인 농도가 4.8~51.1 gP/L의 범위였고, 질산성질소 농도는 0~0.7mgN/L 범위로 담수 인공호에 비해 상대적으로 낮았고 높은 세포밀도를 나타냈던 경포호, 매호, 송지호 화진포의 경우는 0.2mgN/L 이하로 매우 낮았다. TN/TP 비(무게)도 5.
- APP의 형광으로부터 석호와 인공호의 시료는 뚜렷하게 서로 다른 색소조성을 가지고 있음이 관찰되었다. 본 연구에서는 정량계수를 하지는 않았으나 송지호를 제외한 동해안 석호에서는 주로 phycocyanine-rich APP가 우점하는 것으로 관찰되었고, 반면에 인공호에서는 phycoerythrin-rich APP가 우점하였다. 그러나 다른 석호와는 달리 송지호에서는 phycoerythrin-rich APP가 우점하였고, 화진포와 향호에서는 두 가지 형태가 모두 출현하였다.
- 각 호수의 영양상태를 파악하기 위하여 총인, 총질소, 용존무기인, 질산성질소 농도를 측정하였고 이로부터 TN/TP 비(무게)를 구하였다 (Table 5). 인공호의 경우 질산성질소 농도는 1.0~1.8mgN/L의 범위로 식물플랑크 톤 성장을 위해 충분한 반면 용존무기인 농도는 2.0~ 7.0 gP/L로 낮았으며 TN/TP비 (무게)는 77.2~204.5의 범위를 나타내어 식물플랑크톤 성장이인에 의해 제한되는 것으로 나타났다. 반면, 7개의 석호에서는 용존무기인 농도가 4.
- 전체 식물플랑크톤 생물량에 대한 APP의 기여도는 석호와 담수 인공호의 표층수를 대상으로 조사한 결과 각각 0.1~85.0%, 15.2~70.6%의 범위로 큰 차이를 보 였으나 전체적으로 유의적인 기여도를 나타냈다. 한편, 충주호, 대청호, 임하호에서는 단일세포 크기가 picoplankton에 분류될 정도로 작은 Microcystis ichthyoblabe가 군체를 형성하여 많이 존재하였고 동해안 석호 에서도 Oscillatoria spp.
- 0 |gC/L 범위를 나타냈다. 화진포, 청초호에서 비교적 낮은 세포밀도를 보인 반면, 송지호, 매호, 향호에서는 105cells/ml 이상의 높은 세포밀도를 나타냈으며, 특히 경포호에서는 조사기간 내내 106cells/ ml 이상의 높은 세포밀도와 532~1,385 |gC/L의 높은 생물량을 나타냈다(Table 2)
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