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문제 정의
- 간접적인 영향으로 이 군집의 경쟁력이 증가하여 2〜 3개월 이상 우점하는데 대한 실험적인 접근은 미흡한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 특정 식물 플랑크톤 군집이 우점하지 않는 6월말 낙동강 하류 원수를 실험실로 운반하여 pH, 빛(light), 영양염류 농도 (질소, 인)의 단계를 달리한 enclosure 실험을 통해 Micnyysfis군집의 초기 번성 및 우점에 영향을 주는 환경요소들을 기존의 현장연구 및 문헌을 통해 설명하고자 한다.
제안 방법
- 2. Percent abundance of phytoplankton community(based on cell biovolumes) and Microcystis aeruginosa cell density(mean±SD, n=3) in laboratory bottle experiment(day 0, July 10, 1997)(nutrient treatment, A, 釦W +玄River Water(RW); B, RW only; C, daily supply of 8.75 L of NaNO:, and 0.525L-1 of K2HPO4; D, daily supply of 17.5 “g L-1 of NaNO:; and 1.05 昭 L-1 of K2HPO4; E, daily supply of 35 /zg L 1 of NaNOa and 2.1 “g L"1 of K2HPO4; F, daily supply of 75 俸 L"1 of NaNOa and 4.5 “g of K2HPO4). All water samples were filtered with a 67 /zm mesh-sized screen.
- plankton net) 에 여과한 후 사용하였다. pH 처리군은 6.5, 7.5, 8.5, 9.5로, 빛 처리군은 여름철 평균 조도인 1133 HE m 2 sec「‘을 100% 투과율로 하여 100%, 85%, 60%, 30%, 15%의 5가지 구배로 나누었다. 영양염류의 경우는 실험 대상원수의 1 일 평균 질산성 질소 (nitrate- N)와 인산성 인 (phosphate-P) 감소량 (질산성 질소, 35 飓 L1; 인산성 인, 2.
- pH, 빛, 영양염류(질소, 인) 등에 따른 M. aeru ginosa 밀도 변화를 추적하기 위해, 6월말 장마 집중강우 이후 낙동강 하류에서 특정군집이 우점하지 않는 시기에 실험을 실시하였다 (M. aeruginosa의 상대풍부도 20%; chi. a, 10.3 /zg L1; pH, 8.1; 영양염 류 농도, NO3, 3.4 mg L *, NH4, 0.09 mg L l, TN, 3.6 mg L1, PO4, 31.7 Ug L *, TP, 427 腕 L1; 수온 30.4°C). 조사지점에서 채수된 원수를 실험실로 운반하여 5L 폴리에틸렌 병 (pH, 빛, 영양염류 처리군, 단계별 n=3)에서 10일간 수행하였다.
- 001 N HC1 을 주입하여 유지하였다. 교반기를 이용하여 폴리에틸렌 병을 매일 4회 흔들어 침전 등을 방지하였다. 실험 진행 중 세포 밀도 계수를 위해 실험시작일과 이로부터 2, 4, 6, 8, 10일 경과 후 동일시간대 (ll:00T2:00)에 샘플을 채수하였다.
- 교반기를 이용하여 폴리에틸렌 병을 매일 4회 흔들어 침전 등을 방지하였다. 실험 진행 중 세포 밀도 계수를 위해 실험시작일과 이로부터 2, 4, 6, 8, 10일 경과 후 동일시간대 (ll:00T2:00)에 샘플을 채수하였다.
- 5로, 빛 처리군은 여름철 평균 조도인 1133 HE m 2 sec「‘을 100% 투과율로 하여 100%, 85%, 60%, 30%, 15%의 5가지 구배로 나누었다. 영양염류의 경우는 실험 대상원수의 1 일 평균 질산성 질소 (nitrate- N)와 인산성 인 (phosphate-P) 감소량 (질산성 질소, 35 飓 L1; 인산성 인, 2.1 四 L 1)을 기초하여, 6 가지 구배로 나누었다 G증류수눠원수; 낙동강 원수; 낙동강 원수에 NaNO3 8.75 您 L-1, K2HPO4 0.525 K 顼을 매일 첨가; 낙동강 원수에 NaNO3 17.5 腕 L *, K2HPO4 1.05 您 顼을 매일 첨가; 낙동강 원수에 NaNOs 35 昭 LK2HPO4 2.1 您 L」을 매일 첨가; 낙동강 원수에 NaNO.3 75 昭 L K2HPO4 4.2 昭 I「을 매일 첨가). 영양염류와 빛 그리고 pH 중각 처리군별로 변화를 준 항목을 제외한 나머지 항목의 경우 일정한 수준으로 유지하였다 (빛, 963 UE m2 sec4; NO3 주입량, 35 飓 L’ day '; PO4 주입량, 2.
- 4°C). 조사지점에서 채수된 원수를 실험실로 운반하여 5L 폴리에틸렌 병 (pH, 빛, 영양염류 처리군, 단계별 n=3)에서 10일간 수행하였다. 동물플랑크톤의 포식 영향을 최소화하기 위해, 물금 원수를 망목 크기 67 ㈣의 screen (Wild Co.
- 초기 발생시기에 물리 . 화학적 환경요인들이 미치는 영향을 밝히기 위한 연구의 일환으로, 남조 군집의 발생이 시작된 7월 중순 현장의 원수를 취수하여 실험실 내에서 enclosure를 설치하여 다양한 구배의 pH (6.5, 7.5, 8.5, 9.5), 영양염류 농도《 증류수母원수; 낙동강 원수; 질소, 인의 1일 소모량의, 을 매일 첨가; 질소, 인의 1일 소모량의 4을 매일 첨가; 질소, 인의 1일 소모량의 매일 첨가; 질소, 인의 1일 소모량의 2배량을 매일 첨가), 광도 (100%, 85%, 60%, 30%, 15% of full sun light) 처리 군에서 M. aeruginosa의 세포밀도를 추적하여 이 군집 번성에 미치는 영향을 조사하였다. 10일 동안 1〜2일 간격으로 각 처리군에서 식물플랑크톤 군집의 변화를 조사한 결과, 3일째부터 모든 처리군에서 M.
성능/효과
- aeruginosa가 전체 출현군집의 70~ 80%정도를 차지하여 대번성 현상을 일으킨다.'3)특흐), 이러한 현상의 대표종인 Microcystis 군집의 번성은 여름철 취수장 수질악화의 가장 큰 요인이 된다. Table 1은 물금 지역의 지난 5년 (1994〜1998 년)간 여름철 (7〜9월)과 조사시기(1997년 여름)의 육수학적 특성을 보여주고 있다.
- aeruginosa의 세포밀도를 추적하여 이 군집 번성에 미치는 영향을 조사하였다. 10일 동안 1〜2일 간격으로 각 처리군에서 식물플랑크톤 군집의 변화를 조사한 결과, 3일째부터 모든 처리군에서 M. aeruginosa 밀도증가가 관찰되었으며, 8일째부터 감소하기 시작했다. 특히, pH 8.
- 5-1 m사이의 수심에서 식물플랑크톤이 번성이 관찰된다.23, 일본의 대표적인 호수인 가수미가우라호 (Lake Kasumigaura)와 수와호 (Lake Suwa)에서 대번성을 유발하는 남조 군집 (Microcystis spp.) 번성시기의 광도-광합성 곡선도 이와 유사한 양상을 보인다.껴' Microcystis 가 가지고 있는 기낭도 빛을 효율적으로 이용할 수 있는 수단으로 생각된다.
- 1에서 보여주고 있다. 3일째부터 pH 9.5 처리군에서 세포 밀도가 급격하게 증가하기 시작하여 (day 0, 6 x io5 cells mL-1; day 3, 21 x 105 cells mL'1) 5일째에 최대값 (day 5, 300 x 105 cells mL”)을 보인 후 8일째 (11 x 105 cells ml/)부터 서서히 감소하는 경향이 관찰되었다. 8일째 이후의 밀도 감소현상은 분해 세균과 바이러스 (cyanophage)의 용균 현상 때문으로 사료된다.
- aeruginosa가 우점하는 것을 보여주었다.°物 그러나, 본 실험결과, 영양염류 농도는 Microcystis군집 성장의 필수적인 요소로서 높은 영양염류 농도는 비질소고정 남조류(」饮 aeruginosa)의 출현에는 중요한 요소로 작용하지만, 성장의 필요량 이상으로 높은 영양염류는 남조 군집의 우점과 밀도수의 증가를 유도하는 유일한 요소는 아닌 것으로 생각된다.
- 뚜렷하게 관찰되지 않았다. 그러나, 최고 세포 밀도가 관찰된 pH 9.5 및 85-100% 빛 처리군에 비해서는 전반적으로 낮은 세포 밀도값이 관찰되었으며, 시간대별 변화도 뚜렷하게 관찰되지 않았다(Fig. 2). 비록 각 영양염류 처리군에 따라 밀도의 차이는 있었지만, 1일째에 급격한 밀도 증가 양상을 보여준 이후, 실험이 끝나는 10일째까지 이 수준의 밀도가 유지되는 것으로 나타났다.
- 8일째 이후의 밀도 감소현상은 분해 세균과 바이러스 (cyanophage)의 용균 현상 때문으로 사료된다. 다른 처리군에 비해 pH 9.5 처리군에서 최고성장과 분명한 세포밀도의 변화가 관찰된 반면, pH 6.5 처리군에서 가장 느린 세포밀도의 변화가 관찰되었다. 모든 처리군에서 5일째 최고값을 보였는데, pH 6.
- 실험시작일에는 남조, 녹조, 규조와 Cryptomonads 군집의 공우점 상태가 관찰되었으나, 3일 후 남조군집 우점으로 전환되었다. 모든 처리군에서 3〜8일동안 80%이상이 남조 군집이었으며, 이 중 90%이상은 M. aemgiTiosa였다.
- 5 처리군에서 가장 느린 세포밀도의 변화가 관찰되었다. 모든 처리군에서 5일째 최고값을 보였는데, pH 6.5, 7.5, 8.5 처리군에서는 각각 6.7±3.7, 7.5±5.2, 8.2±3.7 X 105 cells mL로 pH 9.5에서보다 낮은 값을 나타내었다.
- 5, 11에서는 오히려 이 종의 밀도 감소 현상을 보여주었는데, 이는 배지의 알칼리화 현상 때문인 것으로 보고하였다. 본 실험에서는 pH 9.5 처리군에서 Microcystis가 다른 환경 인자인 빛과 영양염류 처리군보다 월등히 높은 밀도를 나타내는 것으로 보아, 영양염류가 높은 물금의 원수에서는 높은 pH 환경이 M. aemg诅osa의 초기 성장에 가장 중요한 요소로 사료된다.
- 2). 비록 각 영양염류 처리군에 따라 밀도의 차이는 있었지만, 1일째에 급격한 밀도 증가 양상을 보여준 이후, 실험이 끝나는 10일째까지 이 수준의 밀도가 유지되는 것으로 나타났다.
- 빛 처리군에서는 전체 일사량의 약 B5%정도의 빛을 처리해준 조건에서 MYcraqysZis군집이 우점하는 것으로 나타났으며, 완전노출 상태에서는 오히려 이보다는 조금 낮은 값을 보였다(Fig. 3). 85% 광도는 935 UE m 2 sec 1 정도로 물금 현장의 수심 0.
- 5)에서 3일째 후부터 급격한 증가가 관찰되었다. 빛 처리군의 경우, 85% 빛 투과도 처리군에서 높은 밀도의 M. aerug血sa가 관찰되었으며, 광저해 현상에도 불구하고, 완전노출 상태에서도 비교적 높은 값이 관찰되었다. 영양염류 처리군의 경우, 모든 처리군에서 비교적 높은 밀도값이 관찰되었으나, 처리군별 차이는 뚜렷하게 나타나지 않았으며, 최고값을 보인 pH와 빛처리군 보다는 낮은 세포밀도값이 관찰되었다.
- 실험대상 샘플인 물금 원수는 질소와 인의 농도가 높은 편으로 (Table 1) 모든 단계의 영양염류 처리군에서 비교적 높은 값이 관찰되어, 처리군별 차이는 뚜렷하게 관찰되지 않았다. 그러나, 최고 세포 밀도가 관찰된 pH 9.
- 1). 실험시작일에는 남조, 녹조, 규조와 Cryptomonads 군집의 공우점 상태가 관찰되었으나, 3일 후 남조군집 우점으로 전환되었다. 모든 처리군에서 3〜8일동안 80%이상이 남조 군집이었으며, 이 중 90%이상은 M.
- aerug血sa가 관찰되었으며, 광저해 현상에도 불구하고, 완전노출 상태에서도 비교적 높은 값이 관찰되었다. 영양염류 처리군의 경우, 모든 처리군에서 비교적 높은 밀도값이 관찰되었으나, 처리군별 차이는 뚜렷하게 나타나지 않았으며, 최고값을 보인 pH와 빛처리군 보다는 낮은 세포밀도값이 관찰되었다. 이상의 결과에서, 낙동강 하류 남조 군집의 초기 번성단계에는 여러 환경요소들이 복합적으로 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 원수의 영양염류 농도가 이 군집이 성장하는데 풍부한 정도로 일정하게 유지되는 낙동강 하류지역에서 영양염류 농도는 비질소고정 남조류 (超「니ginosd)의 출현에는 중요한 요소로 작용하지만, 성장의 필요량 이상으로 높은 영양염류는 남조군집의 우점과 밀도 수의 증가를 유도하는 유일한 요소는 아닌 것으로 생각된다.
- 영양염류 처리군의 경우, 모든 처리군에서 비교적 높은 밀도값이 관찰되었으나, 처리군별 차이는 뚜렷하게 나타나지 않았으며, 최고값을 보인 pH와 빛처리군 보다는 낮은 세포밀도값이 관찰되었다. 이상의 결과에서, 낙동강 하류 남조 군집의 초기 번성단계에는 여러 환경요소들이 복합적으로 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 원수의 영양염류 농도가 이 군집이 성장하는데 풍부한 정도로 일정하게 유지되는 낙동강 하류지역에서 영양염류 농도는 비질소고정 남조류 (超「니ginosd)의 출현에는 중요한 요소로 작용하지만, 성장의 필요량 이상으로 높은 영양염류는 남조군집의 우점과 밀도 수의 증가를 유도하는 유일한 요소는 아닌 것으로 생각된다. 또한, pH와 광도가 M.
후속연구
- 이상의 결과에서, 낙동강 하류 남조 군집의 초기 번성단계에는 여러 환경요소들이 복합적으로 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 원수의 영양염류 농도가 이 군집이 성장하는데 풍부한 정도로 일정하게 유지되는 낙동강 하류지역에서 영양염류 농도는 비질소고정 남조류 (超「니ginosd)의 출현에는 중요한 요소로 작용하지만, 성장의 필요량 이상으로 높은 영양염류는 남조군집의 우점과 밀도 수의 증가를 유도하는 유일한 요소는 아닌 것으로 생각된다. 또한, pH와 광도가 M. aeruginosa 번성의 초기단계에서 번성을 유지시키는 보다 중요한 요소로 작용하게 될 것으로 사료된다.
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