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문제 정의
- 본 연구에서는 형성 초기단계에 있는 간척 인공호수인 화옹호에서 식물플랑크톤 군집의 종조성과 계절적인 변화를 조사하였으며, 이들의 변화에 영향을 미칠 수 있는 물리·화학적 요인들과의 관계를 분석하여 화옹호 태동기의 식물플랑크톤 군집조성과 이에 영향을 미치는 요인들과의 관계를 이해하고자 하였다.
제안 방법
- 경기도 화성시 서해안 하구역에 조성된 간척 인공호인 화옹호에서 식물플랑크톤의 군집 변화와 종조성, 이에 영향을 미치는 요인을 평가하고자 2002년 6월에서 11월까지 호내 3개 정점과 호외 1개 정점에서 월별 조사 분석을 실시하였다. 조사기간 동안 4개 정점에서 관찰된 식물플랑크톤은 총 5강 8목 26과 63속 192종이었으며, 식물플랑크톤의 총 밀도는 각 정점의 표층에서 24~1, 882 cells mL-1 로 시기와 정점에 따라 변화의 폭이 컸다.
- 상관관계에서 식물플랑크톤의 총밀도 및 규조류의 밀도와 관계가 높게 나타난 총인과 총질소와 엽록소-a, 염분도, 그리고 이들의 분포 및 농도에 영향을 미칠 수 있을 것이라고 생각한 강우량과 비교하였다. 규조류의 밀도와엽록소-a 농도는 표층(r = 0.
- 기상청 자료를 사용하였다. 수온, 염분도, 전기전도도는CTD (Conductivity-Temperature-Depth meter, Seabird)를 이용하여 현장에서 직접 측정하였다. 화학적 또는 생화학적 요인들은 수질오염공정시험법(환경부, 1997) 및 Standard Methods (APHA, 1995)를 기초로 분석하였다.
- 식물플랑크톤 시료는 표층, 중층 저층에서 각 1L를 채수하여 중성 포르말린을 이용하여 최종농도가 0.4%가 되도록 고정하였다. 고정한 시료는 실험실에서 3~4일정체시켜 100 mL로 농축한 후 Sedgwick-Rater 계수 판을 이용하여 100~600배의 광학현미경 (Nickon) 하에서 각 시료당 3번 반복 계수 하였으며 평균값을 사용하였다.
- 고정한 시료는 실험실에서 3~4일정체시켜 100 mL로 농축한 후 Sedgwick-Rater 계수 판을 이용하여 100~600배의 광학현미경 (Nickon) 하에서 각 시료당 3번 반복 계수 하였으며 평균값을 사용하였다. 총 현존량 (밀도) 에 10% 이상을 차지하는 종을 우점종으로 분류하였다. 식물플랑크톤 중 규조류의 분류는 Simonsen (1979)의 분류체계를 따랐으며, 이후 이명 정리는 최 등 (1995)을 따라 정리하였다.
대상 데이터
- 강수량은 화성시와 가장 가까운 수원측후소에서 측정된 기상청 자료를 사용하였다. 수온, 염분도, 전기전도도는CTD (Conductivity-Temperature-Depth meter, Seabird)를 이용하여 현장에서 직접 측정하였다.
- 화학적 또는 생화학적 요인들은 수질오염공정시험법(환경부, 1997) 및 Standard Methods (APHA, 1995)를 기초로 분석하였다. 수질분석을 위한 시료는 각 정점에서수심별로 Van Dorn Sampler를 이용하여 채수하였으며 실험실로 운반된 시료는 GF/F 여과지로 여과하여 여과액은 용존 무기영양염 그리고 원수는 입자성 영양염 분석에 이용하였다. 모든 시료의 분석은 일주일 이내에 완료하였으며, 그 기간동안은 냉동(-20℃) 보관하였다.
- 조사지점은 수문으로부터 가장 큰 유입하천인 남양천까지 종적인 구배를 고려하여 선정하였으며 (Fig. 1). 다음과 같은 각 정점의 특성을 고려하였다.
데이터처리
- 4%가 되도록 고정하였다. 고정한 시료는 실험실에서 3~4일정체시켜 100 mL로 농축한 후 Sedgwick-Rater 계수 판을 이용하여 100~600배의 광학현미경 (Nickon) 하에서 각 시료당 3번 반복 계수 하였으며 평균값을 사용하였다. 총 현존량 (밀도) 에 10% 이상을 차지하는 종을 우점종으로 분류하였다.
- 수질항목과 식물플랑크톤 밀도의 시공간적 변이는One-way ANOVA를 통해 분석하였으며, 수질과 식물플랑크톤 변화와의 상호관계는 Pearson's correlation analy-sis를 통해 수행하였다. 통계적 분석에 있어서 유의수준은 p<0.
이론/모형
- 총 현존량 (밀도) 에 10% 이상을 차지하는 종을 우점종으로 분류하였다. 식물플랑크톤 중 규조류의 분류는 Simonsen (1979)의 분류체계를 따랐으며, 이후 이명 정리는 최 등 (1995)을 따라 정리하였다. 이 외의 식물플랑크톤의 분류및 동정은 Isamu (1984), 심 (1994), Tomas (1997)를 참고하였다.
- 엽록소-a 농도는 100% 메탄올로 24시간 동안 추출 한 후 흡광 광도계를 이용하여 측정하였으며, Maker가 제시한식에 따라 계산하였다 (Maker, 1972; Maker et al, 1980)
- 용존무기 인 (Soluble reactive phosphorus: SRP), 총인,암모니아성 질소, 아질산성 질소, 질산성 질소, 총질소, 규산염 규소 및 BOD는 Standard Methods (APHA, 1995)를 기초로 분석하였으며, 화학적산소요구량 (CODMn) 은 알칼리성 과망간산법으로 측정하였다 (환경부, 1997). 엽록소-a 농도는 100% 메탄올로 24시간 동안 추출 한 후 흡광 광도계를 이용하여 측정하였으며, Maker가 제시한식에 따라 계산하였다 (Maker, 1972; Maker et al, 1980)
- 식물플랑크톤 중 규조류의 분류는 Simonsen (1979)의 분류체계를 따랐으며, 이후 이명 정리는 최 등 (1995)을 따라 정리하였다. 이 외의 식물플랑크톤의 분류및 동정은 Isamu (1984), 심 (1994), Tomas (1997)를 참고하였다.
- 수온, 염분도, 전기전도도는CTD (Conductivity-Temperature-Depth meter, Seabird)를 이용하여 현장에서 직접 측정하였다. 화학적 또는 생화학적 요인들은 수질오염공정시험법(환경부, 1997) 및 Standard Methods (APHA, 1995)를 기초로 분석하였다. 수질분석을 위한 시료는 각 정점에서수심별로 Van Dorn Sampler를 이용하여 채수하였으며 실험실로 운반된 시료는 GF/F 여과지로 여과하여 여과액은 용존 무기영양염 그리고 원수는 입자성 영양염 분석에 이용하였다.
성능/효과
- 호내 정점인 정점 1, 2, 3에서는 10월을 제외하고 10여종의 규조류가 우점하였다. 각 조사시기별로 조사지역에서 식물플랑크톤 우점종 조성의 공간적 변이는 미약하였고, 모든 정점에서 거의 같은 종들이 공통적으로 우세하였다 (Table 1). 그러나 우점종의 시간적인 계절적인 천이 양상은 뚜렷하였다.
- 강우량과 각 정점에서 규조류의 평균 밀도, 식물플랑크톤의 총밀도를 비교한 결과, 규조류 및 식물플랑크톤 총 밀도는 선행강우가 많았던 7월 호수 상류인 정점 1 (남양천 유입부)부터 호외 정점인 정점 4까지 하천 유입 부와의 거리에 따라 밀도감소의 구배가 나타났다. 그러나, 8 월에는 하류 지역인 정점 3이 중류 지역인 정점 2보다 엽록소-a, 규조류 밀도, 식물플랑크톤 총밀도 등이 높게 나타났다.
- 결론적으로 여름과 가을동안 화옹호의 식물플랑크톤 군집구조는 해양성 조류, 특히 규조류에 의해 주도되고 있으며, 이들의 시 . 공간적 변이에 영향을 미치는 요인으로는 염분도, 강우사상, 영양염 등이 중요한 것으로 나타났다.
- 이들의 시 . 공간적 변이에 영향을 미치는 요인으로는 염분도, 강우사상, 영양염 등이 중요한 것으로 나타났다. 해수가 지속적으로 유통되는 시기동안 화옹호의 환경은 여름의 몬순을 포함한 하천으로부터 또한 해수유통에 의한 바다로부터의 수문학적 요인이 호수내의 영양염의 거동에 주요한 영향을 미치며 이에 반응하는 생물학적 요인들이 화옹호의 생산력을 지배하고 있다고 추정된다.
- 이들의 시 . 공간적 변이에 영향을 미치는 요인으로는 염분도, 강우사상, 영양염 등이 중요한 것으로 나타났다. 해수가 지속적으로 유통되는 시기동안 화옹호의 환경은 여름의 몬순을 포함한 하천으로부터 또한 해수유통에 의한 바다로부터의 수문학적 요인이 호수내의 영양염의 거동에 주요한 영향을 미치며 이에 반응하는 생물학적 요인들이 화옹호의 생산력을 지배하고 있다고 추정된다.
- 식물플랑크톤의 총밀도는 염분도, pH, BOD, COD, SS, TN및 TP 등과 유의한 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 규조류의 밀도와 관계가 있는 요인은 염분, SS, BOD, COD 및 TN으로 나타났다. 다소 지역적인 차이는 있으나 거리에 따른 농도 구배가 엽록소-a, 총인 및 총질소 모두에서 똑같이 나타남으로써 선행강우로 인한 영양염의 유입이 안정된 시기에 식물플랑크톤의 발달로 나타났다고 추정되었다.
- 64) 에서 모두 유의한 상관관계가 있는 것으로 나타나, 빛이 제한되거나 퇴적물이 교란될 가능성이 있는 저층에서는 규조류 외의 분류군의 영향이 미침을 시사하였다. 규조류의 밀도와 총질소, 총인의 경우 모두 중층에서 상관성이 있는 것으로 나타났으며, 식물플랑크톤 총 현존량 또한 중층에 분포하는 총질소, 총인의 양과 관련이 있는 것으로 나타났다 (Fig. 5). 표층에서는 담수의 유입과 함께 다량의 영양염이 유입될 수는 있으나, 염분도의 변화 등으로 인해 식물플랑크톤의 밀도변화 폭이 크고 저층 또한 퇴적층에서 재부유하는 영양염으로 인해 식물플랑크톤의 성장에 영향을 미칠 수는 있으나 빛이 제한된다면 높은 영양염에 비해 식물플랑크톤 성장이 낮을 수 있기 때문에 (Bougis, 1976), 중층에서의 식물플랑크톤의 현존량과 영양염과 의상관 관계가 다른 수층에 비해 뚜렷할 수 있다.
- 생각한 강우량과 비교하였다. 규조류의 밀도와엽록소-a 농도는 표층(r = 0.71)과 중층(r = 0.62)에서는 유의한 상관성을 나타내었으나 저층에서는 뚜렷한 관계가 없는 것으로 나타나, 화옹호에서 규조류는 주로 표층과 중층에서 발달하며 저층에서는 상대적으로 발달이 미약한 것으로 유추되었다. 그러나 식물플랑크톤의 총밀도는표층 (r = 0.
- 와편모조류의 밀도변화와 상관성이 높은 요인은 규조류와 마찬가지로 염분도 이외에 암모니아, 질산성 질소, 아질산성 질소, 용존 무기 인, TP 로 나타나, 염분도을 제외하고는 규조류와 관계있는 요인과 와편모조류와 관계가 있는 요인이 상당히 다른 것으로 나타났다. 또한, Chl-a는 규조류의 밀도 및 식물플랑크톤 총밀도와 양의 상관관계를 보임으로써 화옹호 수괴의 일차생산의 대부분을 규조류가 담당하는 것으로 나타났다. 연안지역에서 많은 영양염의 다량 유입으로 인한 적조 발생시기를 제외하고는 해양에서는 보통 규조류 위주의 군집이 주를 이루고 있고(최와 심, 1986), 종 조성 및 규조류 위주의 군집변화에 기초할 때 현재 화옹호의 식물플랑크톤은 염분도에 의해 큰 영향을 받고 있다고 판단된다.
- 수질분석을 위한 시료는 각 정점에서수심별로 Van Dorn Sampler를 이용하여 채수하였으며 실험실로 운반된 시료는 GF/F 여과지로 여과하여 여과액은 용존 무기영양염 그리고 원수는 입자성 영양염 분석에 이용하였다. 모든 시료의 분석은 일주일 이내에 완료하였으며, 그 기간동안은 냉동(-20℃) 보관하였다.
- 5%)가 우점하였다. 배수갑문 근처인 정점 3에서는 Thalassionemanitzschioides (55.7%), Thalassionema fruenfeldii (22.4%) 로 나타났으며, 정점 4에서는 Chaetoceros curvisetus (69.3%), Thalassionema nitzschioides (18.2%)가 우점하였다. 9월에는 각 정점별 우점종이 달랐으나 Thalassionema nitzschioides가 공통 우점종으로 나타났다.
- 공간적 변이에 영향을 미치는 요인으로는 염분도, 강우 사상, 영양염 등이 중요한 것으로 나타났다. 본 연구의 결과로 판단할 때 화옹호의 현재 환경은 해수의 교환, 희석 (강우사상)과 하천으로부터 유입되는 외부기원 영양염에 의해 크게 영향을 받는 상태로 평가된다.
- 본 연구의 조사기간 동안 화옹호의 내부와 연안역에서 출현한 식물플랑크톤 종수는 지점별 뿐 만 아니라 경시적 인 변화를 나타냈다 (Fig. 2). 종의 다양성 이 가장 낮았던 10월과 11월을 제외한 다른 시기 동안에는 호외 정점 에서 가장 많은 종수가 발견되었다.
- 조사기간 동안 4개 정점에서 관찰된 식물플랑크톤은 총 5강 8목 26과 63속 192종이었으며, 식물플랑크톤의 총 밀도는 각 정점의 표층에서 24~1, 882 cells mL-1 로 시기와 정점에 따라 변화의 폭이 컸다. 식물플랑크톤의 총밀도는 염분도, pH, BOD, COD, SS, TN및 TP 등과 유의한 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 규조류의 밀도와 관계가 있는 요인은 염분, SS, BOD, COD 및 TN으로 나타났다.
- 5). 와편모조류의 밀도변화와 상관성이 높은 요인은 규조류와 마찬가지로 염분도 이외에 암모니아, 질산성 질소, 아질산성 질소, 용존 무기 인, TP 로 나타나, 염분도을 제외하고는 규조류와 관계있는 요인과 와편모조류와 관계가 있는 요인이 상당히 다른 것으로 나타났다. 또한, Chl-a는 규조류의 밀도 및 식물플랑크톤 총밀도와 양의 상관관계를 보임으로써 화옹호 수괴의 일차생산의 대부분을 규조류가 담당하는 것으로 나타났다.
- 혼탁한 환경과 빛 환경의 변이가 심한 공간에서도 식물플랑크톤 생산력의 유지가 가능할 수 있음은 선행연구에서도 보고된 바 있다(Marra, 1978; Elser and Kimmel, 1985). 이러한 사실로부터 화옹호의 전반적 인 빛 환경 이 식물플랑크톤 성장에 악영향을 미쳤다 하더라도 표층과 심층보다는 상대적으로 안정된 중층이 이들의 생리적 활성에 보다 선택적일 수 있을 것으로 추정되었다.
- 실시하였다. 조사기간 동안 4개 정점에서 관찰된 식물플랑크톤은 총 5강 8목 26과 63속 192종이었으며, 식물플랑크톤의 총 밀도는 각 정점의 표층에서 24~1, 882 cells mL-1 로 시기와 정점에 따라 변화의 폭이 컸다. 식물플랑크톤의 총밀도는 염분도, pH, BOD, COD, SS, TN및 TP 등과 유의한 상관관계가 있는 것으로 나타났다.
- 3). 조사기간 동안 9월을 제외하고는 전반적으로 호내 지점의 밀도 (150~ 1.880 cells mL-1)가 호외지점 (20~540 cells mL-1)보다 높았으며 (ANOVA, p<0.05), 호 내부에서는 정점별로 밀도의 경시적 변화가 나타났으나 평균적으로는 호수 상류부인 정점 1과 2에서의 밀도가 방조제에 가까운 정점 3 보다 높게 나타났다. 이러한 결과는 하천으로부터 유입되는 높은 농도의 영양염과 유기물의 영향으로 판단되며 (황, 2002), 하천의 영향을 지속적으로 받는 지점 1에서 밀도의 변화가가장 심했던 결과로 반영된다 (Fig.
- 조사기간동안 각 정점에서 총 출현한 우점종을 살펴보면 6월에는 전 정점에서 Eucampia zodiacus가 80% 이상 출현하였다. 7월에는 Nitzschia sigma가 호내 정점에서는 95% 이상으로 우점하였으나, 호외 정점인 정점 4에서는 59%를 차지하였다.
- 그러나, 8 월에는 하류 지역인 정점 3이 중류 지역인 정점 2보다 엽록소-a, 규조류 밀도, 식물플랑크톤 총밀도 등이 높게 나타났다. 총 질소는 7월과 8월 모두 하천 유입부로부터의 거리에 따라 농도가 낮아 졌으며, 총 인은 8월 정점 4 에서 높은 농도를 나타낸 것을 제외하고는 총 질소와 마찬가지로 상류에서 하류지역으로 농도 구배가 있는 것으로 나타났다 (Fig. 6). 상류에서 높은 농도를 나타내고 하류로 갈수록 농도가 낮아지는 이러한 현상은 하천이 유입되는 다른 호수에서도 관찰된 바 있다 (신과 전, 2002).
- 이외에 염분도, pH, BOD, COD, SS, TN, TP 등과 유의한 상관성을 보여주었다. 총식물플랑크톤 밀도변화에 주요한 영향을 미치는 규조류의 밀도변화와 유의한 관계가 있는 요인은 염분, SS,BOD, COD, TN으로 나타났다 (Table 2, Fig. 5). 와편모조류의 밀도변화와 상관성이 높은 요인은 규조류와 마찬가지로 염분도 이외에 암모니아, 질산성 질소, 아질산성 질소, 용존 무기 인, TP 로 나타나, 염분도을 제외하고는 규조류와 관계있는 요인과 와편모조류와 관계가 있는 요인이 상당히 다른 것으로 나타났다.
- 종의 다양성 이 가장 낮았던 10월과 11월을 제외한 다른 시기 동안에는 호외 정점 에서 가장 많은 종수가 발견되었다. 특히 8월과 9월 동안호내 정점들과 연안역의 차이가 컸으며, 호외 지점의 식물플랑크톤 종수가 호내 지점 총 종수의 약 2배 정도 높았다. 여름동안 상대적으로 매우 많았던 종수는 가을 동안에는 반대로 호내 지점에서 더 높게 나타났다.
- 화옹호에서 식물플랑크톤의 총 밀도와 Chl-a의 변화는 규조류의 밀도변화와 매우 높은 상관성을 나타내어, 화옹호 식물플랑크톤이 전반적으로 규조류에 의해 우점되고 있음을 보였다 (Table 2). 이외에 염분도, pH, BOD, COD, SS, TN, TP 등과 유의한 상관성을 보여주었다.
후속연구
- 해수가 지속적으로 유통되는 시기동안 화옹호의 환경은 여름의 몬순을 포함한 하천으로부터 또한 해수유통에 의한 바다로부터의 수문학적 요인이 호수내의 영양염의 거동에 주요한 영향을 미치며 이에 반응하는 생물학적 요인들이 화옹호의 생산력을 지배하고 있다고 추정된다. 그러나 보다 예측가능한 화옹호의 생물상과 수질 변화를 이해하는데 최소한 1년의 주기를 포함하는 장기적인 조사분석의 필요성이 제기된다.
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