아산만 해역에서 2005년 2월부터 6월까지 환경 요인과 플랑크톤 군집의 변화를 파악하고 이들 간의 상관관계를 파악해 보았다. 수온은 전형적인 겨울철과 봄철의 수온양상을 보였고, 염분의 변화는 크지 않았다. 식물플랑크톤은 2월에 만의 안쪽에서 첫 번째 peak를 보인 후 5월에 만 전체적으로 두 번째 peak를 보였다. 수온의 증가는 식물플랑크톤 우점종의 천이를 유발하여 2월의 식물플랑크톤 대증식기에는 규조류가 가장 우점하였으며, 5월에는 규조류와 은편모조류가 혼재하며 발생하였고, 6월에는 와편모조류가 우점하였다. 일반적으로 연안해의 식물플랑크톤 대증식은 봄철과 가을철에 발생하는 것으로 알려져 있으나 아산만 해역에서는 이보다 약 한달 정도 빠르게 발생하는 것으로 나타났다. 또한, 식물플랑크톤 대증식시에 산염은 활발히 흡수되어 식물플랑크톤 성장에 이용되었고, 질산염은 제한 영양염으로 작용하였다. 중형동물플랑크톤은 수온과 유의한 양의 상관관계를 보였고, 식물플랑크톤과는 음의 상관관계를 보였다. 중형동물플랑크톤은 식물플랑크톤의 대증식이 발생한 $2{\sim}3$달 이후에 개체수가 증가하였다. 증가한 수온과 먹이로 인해 동물플랑크톤 군집이 성장한 것으로 해석된다.
아산만 해역에서 2005년 2월부터 6월까지 환경 요인과 플랑크톤 군집의 변화를 파악하고 이들 간의 상관관계를 파악해 보았다. 수온은 전형적인 겨울철과 봄철의 수온양상을 보였고, 염분의 변화는 크지 않았다. 식물플랑크톤은 2월에 만의 안쪽에서 첫 번째 peak를 보인 후 5월에 만 전체적으로 두 번째 peak를 보였다. 수온의 증가는 식물플랑크톤 우점종의 천이를 유발하여 2월의 식물플랑크톤 대증식기에는 규조류가 가장 우점하였으며, 5월에는 규조류와 은편모조류가 혼재하며 발생하였고, 6월에는 와편모조류가 우점하였다. 일반적으로 연안해의 식물플랑크톤 대증식은 봄철과 가을철에 발생하는 것으로 알려져 있으나 아산만 해역에서는 이보다 약 한달 정도 빠르게 발생하는 것으로 나타났다. 또한, 식물플랑크톤 대증식시에 산염은 활발히 흡수되어 식물플랑크톤 성장에 이용되었고, 질산염은 제한 영양염으로 작용하였다. 중형동물플랑크톤은 수온과 유의한 양의 상관관계를 보였고, 식물플랑크톤과는 음의 상관관계를 보였다. 중형동물플랑크톤은 식물플랑크톤의 대증식이 발생한 $2{\sim}3$달 이후에 개체수가 증가하였다. 증가한 수온과 먹이로 인해 동물플랑크톤 군집이 성장한 것으로 해석된다.
Temporal variations in plankton assemblages and environmental factors in Asan Bay and their relationships were examined with the data collected from February till early June, 2005. Seawater temperatures showed typical pattern of temporal change observed in temperate waters. Salinity variation was mi...
Temporal variations in plankton assemblages and environmental factors in Asan Bay and their relationships were examined with the data collected from February till early June, 2005. Seawater temperatures showed typical pattern of temporal change observed in temperate waters. Salinity variation was minor. Phytoplankton biomass showed two peaks, one in February only in the inner part of the bay and the other in May in the whole bay. Phytoplankton succession was clearly shown with the increase of seawater temperatures. Diatom (Bacillariophyceae) dominated in February, diatom and cryptomonads (Cryptophyceae) prevailed in May, and dinoflagellates (Dinophyceae) was most abundant in June. Spring bloom in Asan Bay occurred about one month earlier than those observed in temperate seas. Among the inorganic nutrients (N, P and Si), only silicate concentration showed a significant negative correlation with phytoplankton biomass, indicating the sink of this nutrient in the bay to be the uptake by phytoplankton. Nitrate concentration seemed to be a limiting factor in this bay during the study period. Mesozooplankton abundances showed a significant positive correlation with seawater temperatures and a significant negative correlation with phytoplankton biomass. Increase of mesozooplankton abundance followed phytoplankton increase with the time lag of about two months. This increase of zooplankton seemed to be the result of increased seawater temperatures and food.
Temporal variations in plankton assemblages and environmental factors in Asan Bay and their relationships were examined with the data collected from February till early June, 2005. Seawater temperatures showed typical pattern of temporal change observed in temperate waters. Salinity variation was minor. Phytoplankton biomass showed two peaks, one in February only in the inner part of the bay and the other in May in the whole bay. Phytoplankton succession was clearly shown with the increase of seawater temperatures. Diatom (Bacillariophyceae) dominated in February, diatom and cryptomonads (Cryptophyceae) prevailed in May, and dinoflagellates (Dinophyceae) was most abundant in June. Spring bloom in Asan Bay occurred about one month earlier than those observed in temperate seas. Among the inorganic nutrients (N, P and Si), only silicate concentration showed a significant negative correlation with phytoplankton biomass, indicating the sink of this nutrient in the bay to be the uptake by phytoplankton. Nitrate concentration seemed to be a limiting factor in this bay during the study period. Mesozooplankton abundances showed a significant positive correlation with seawater temperatures and a significant negative correlation with phytoplankton biomass. Increase of mesozooplankton abundance followed phytoplankton increase with the time lag of about two months. This increase of zooplankton seemed to be the result of increased seawater temperatures and food.
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문제 정의
또한, 이 등(2007a)은 여름철 장마기에 대량 유입되는 담수로부터 다량의 영양염이 공급되면 봄철 대증식기와 같은 증식이 발생한다고 하였다. 본 연구는 2005년 2월부터 6월까지 4개월 동안 약 15일 간격의 집중적인 채집과 관측을 통해 봄철 대증식기 플랑크톤 계의 변화를 파악해 보고자 하였다.
국내의 진해만에서는 동계에 대증식 현상이 발생하였고(유 등, 2007), 마산만에서도 동계에 적조가 발생하였고 그 이유로 과거에 비해 현재 수온이 약 4 ℃ 정도 증가한 것을 원인으로 보고하였다(이와 한, 2007). 이에 아산만 해역에서도 겨울철 식물플랑크톤 증식이 증가한 수온에 의한 영향인지 파악해 보았다. 아산만의 10년 전 겨울철 수온은 약 3 ℃ 내외(Park, 1997)로 본 연구 기간의 2월 평균 수온인 2.
제안 방법
식물플랑크톤의 양적 분포를 알아보기 위해 각 정점에서 chlorophylla 농도를 측정하였다. Chlorophyll a 농도 측정을 위한 해수는 Niskin 채수기를 이용하여 영양염 분석 시료와 같은 수심에서 채수하였다. 채수된 해수는 직경 25 mm GF/F filter로 250~500 ml를 여과하여 -20 ℃로 냉동 보관 후, 90% 아세톤으로 냉암소에서 24시간 동안 추출하여 UV-Visible spectrophotometer (Uicam 4-100)를 이용하여 측정하였다(Parsons et al.
각 정점의 수온, 염분 및 용존 산소 농도는 CTD (YSI-6600)를 이용하여 측정하였다. 조사기간 동안 강수량은 기상청 자료를 이용하였으며, 방조제 방류량은 경기도 평택시와 충남 당진시 한국 농촌공사의 자료를 이용하였다.
채집된 시료는 실험실에서 Folsom 분할기를 이용하여 개체수가 1,000~1,500개체가 되도록 부차시료를 취하여 Bogorov 계수판에 넣고 해부현미경과 광학현미경을 사용하여 가능한 낮은 단계까지 분류 계수하였다. 계수된 개체수는 네트 입구에 부착된 유량계(flowmeter)로 여과된 해수량을 계산하여 단위 체적당 개체 수(indiv./m3)로 환산하였다.
규산염을 제외한 인산염과 질산염은 식물플랑크톤과 유의한 상관관계를 보이진 않았지만 이들 영양염의 제한 정도를 알아보기 위해 조사 시기별로 Si(OH)4: DIN: DIP의 농도비를 비교하였다 (Table 3). 전체 연구 기간 동안 규산염은 5월 23일, 질산염은 5월 21일과 6월의 조사 기간을 제외하고 모두 16 이하로 낮게 나타났다.
식물플랑크톤의 양적 분포를 알아보기 위해 각 정점에서 chlorophylla 농도를 측정하였다. Chlorophyll a 농도 측정을 위한 해수는 Niskin 채수기를 이용하여 영양염 분석 시료와 같은 수심에서 채수하였다.
아산만 해역에서 연구 기간 동안 상대적으로 높은 조성률을 보인 10개 분류군의 분포량 쌍(pair)들을 대상으로 이들 간의 상관관계를 파악하였다. 이 상관계수(rij)의 matrix를 변형하여 1-rij를 종간 거리로 간주하여 집괴 분석을 통하여 종간 유연관계를 파악 하였고, 이들 그룹의 종별 분포를 수온과 상관관계를 통하여 분포의 특성을 파악하였다.
영양염 측정을 위한 해수 시료는 각 정점에서 Niskin 채수기를 이용하여 채수하였다. 조사 해역의 수심이 약 5~30 m로 정점별차이가 크기 때문에 해수를 일정 간격으로 채수하지 않고 표층해수는 약 1~2 m 수심에서 채수하였고, 중층해수는 각 정점에서 최대 수심의 중간 수심에서 채수하였다.
아산만 해역에서 연구 기간 동안 상대적으로 높은 조성률을 보인 10개 분류군의 분포량 쌍(pair)들을 대상으로 이들 간의 상관관계를 파악하였다. 이 상관계수(rij)의 matrix를 변형하여 1-rij를 종간 거리로 간주하여 집괴 분석을 통하여 종간 유연관계를 파악 하였고, 이들 그룹의 종별 분포를 수온과 상관관계를 통하여 분포의 특성을 파악하였다. 집괴 분석 결과는 집괴간 거리 1.
영양염 측정을 위한 해수 시료는 각 정점에서 Niskin 채수기를 이용하여 채수하였다. 조사 해역의 수심이 약 5~30 m로 정점별차이가 크기 때문에 해수를 일정 간격으로 채수하지 않고 표층해수는 약 1~2 m 수심에서 채수하였고, 중층해수는 각 정점에서 최대 수심의 중간 수심에서 채수하였다. 저층해수는 해저면 약 1~2 m 위에서 채수하였다.
Chlorophyll a 농도 측정을 위한 해수는 Niskin 채수기를 이용하여 영양염 분석 시료와 같은 수심에서 채수하였다. 채수된 해수는 직경 25 mm GF/F filter로 250~500 ml를 여과하여 -20 ℃로 냉동 보관 후, 90% 아세톤으로 냉암소에서 24시간 동안 추출하여 UV-Visible spectrophotometer (Uicam 4-100)를 이용하여 측정하였다(Parsons et al., 1984b).
1 m인 개방형 만으로 만의 안쪽에는 아산, 삽교, 남양, 석문 방조제 등이 건설되었고 최근 서해 대교 건설과 주변 물막이 공사로 인해 주변 환경 변화가 심한 지역이다. 채집과 관측은 2005년 2월 18일부터 6월 5일까지 약 15일 간격으로 실시하였다. 조사 정점은 해수 이동 규모, 수심, 담수 유입의 영향 등을 고려하여 총 5개 정점(정점간 거리 7~10 km 간격)을 설정하였다(Fig.
채집된 시료는 선상에서 중성 포르말린으로 고정하였으며, 최종 농도는 5~8%가 되도록 하였다. 채집된 시료는 실험실에서 Folsom 분할기를 이용하여 개체수가 1,000~1,500개체가 되도록 부차시료를 취하여 Bogorov 계수판에 넣고 해부현미경과 광학현미경을 사용하여 가능한 낮은 단계까지 분류 계수하였다. 계수된 개체수는 네트 입구에 부착된 유량계(flowmeter)로 여과된 해수량을 계산하여 단위 체적당 개체 수(indiv.
대상 데이터
동물플랑크톤은 원추형 네트(입구 직경 76 cm)를 사용하여, 전수층을 대상으로 사선 인양하여 채집하였다. 망목크기는 종전의 자료와 비교를 용이하게 하기 위해 330 μm를 사용하였다.
연구 해역인 아산만은 비교적 크기가 작은 만(면적 580 km2, 길이 30 km)이며 평균조차가 약 6.1 m인 개방형 만으로 만의 안쪽에는 아산, 삽교, 남양, 석문 방조제 등이 건설되었고 최근 서해 대교 건설과 주변 물막이 공사로 인해 주변 환경 변화가 심한 지역이다. 채집과 관측은 2005년 2월 18일부터 6월 5일까지 약 15일 간격으로 실시하였다.
채집과 관측은 2005년 2월 18일부터 6월 5일까지 약 15일 간격으로 실시하였다. 조사 정점은 해수 이동 규모, 수심, 담수 유입의 영향 등을 고려하여 총 5개 정점(정점간 거리 7~10 km 간격)을 설정하였다(Fig. 1).
각 정점의 수온, 염분 및 용존 산소 농도는 CTD (YSI-6600)를 이용하여 측정하였다. 조사기간 동안 강수량은 기상청 자료를 이용하였으며, 방조제 방류량은 경기도 평택시와 충남 당진시 한국 농촌공사의 자료를 이용하였다.
모든 채집은 각 정점에서 3회 반복하여 실시하였다. 채집된 시료는 선상에서 중성 포르말린으로 고정하였으며, 최종 농도는 5~8%가 되도록 하였다. 채집된 시료는 실험실에서 Folsom 분할기를 이용하여 개체수가 1,000~1,500개체가 되도록 부차시료를 취하여 Bogorov 계수판에 넣고 해부현미경과 광학현미경을 사용하여 가능한 낮은 단계까지 분류 계수하였다.
데이터처리
환경 요인과 동·식물플랑크톤의 상관관계, 동물플랑크톤 군집 분석은 통계 패키지 프로그램 SAS version 9.1 (SAS Institute, Inc., 1999)로 수행하였다.
이론/모형
채수된 시료는 직경 25 mm GF/F filter로 여과한 후 여액을 20 ml plastic vial에 넣어 dry ice를 이용하여 냉동 보관하여 실험실로 운반하였다. 분석 전까지 -20 ℃로 냉동 보관 하였으며 Parsons et al. (1984b)의 방법에 의해 Autoanalyzer (Bran-Luebbe, TRAACS2000)를 이용하여 분석하였다.
성능/효과
이들 분류군은 수온이 10 ℃ 이상으로 증가한 4월 이후 개체수가 증가하기 시작하였다. B 그룹의 최우점종인 Calanus sinicus는 A 그룹의 A. hongi 다음으로 우점한 요각류로서 전체 동물플랑크톤 개체수의 5%를 차지하였다. 이 종은 아산만 해역에서 봄철에 다량 출현하고 다른 계절에는 출현량이 적으며(Choi and Park, 1993; Park et al.
식물플랑크톤의 제한 영양염을 파악하는데 Redfield ratio는 많이 사용되며(Redfield, 1985), 일반적으로 식물플랑크톤 성장을 제한 하는 영양염은 담수에서는 인산염, 해양에서는 질산염인 것으로 알려져 있다(Raymont, 1980). 본 연구 기간 동안 담수는 식물플랑크톤의 대량 증식이 있었던 2월과 3월에 가장 많은 양(약 47,000천톤)이 인공호로부터 유입되었고 5월의 두 번째 식물플랑크톤 증식기에는 약 25,000 천톤이 만내로 유입되었다. 아산만 해역에서 이 등(2007a)은 여름철 장마기에 인공호로부터 대량 유입되는 담수를 통해 공급되는 영양염이 식물플랑크톤 증식을 유발한다고 하였다.
규산염은 규조류의 대번식시에 수층 내에서 고갈되며 이러한 현상은 낙동강 하구역에서 문과 최(1991), 문과 권(1994)의 연구에 의해 보고된 바 있다. 본 연구에서 규산염과 식물플랑크톤과는 음의 상관관계를 보였고 식물플랑크톤 대증식이 일어났던 2월과 3월 그리고 5월에 규산염의 농도는 낮았으며, 식물플랑크톤 대증식이 주로 규조류에의해 발생한 것을 볼 때 아산만 해역에서도 규산염은 식물플랑크톤의 섭취에 의해 제거됨을 알 수가 있었다.
(1984a)은 온대해역에서 봄과 가을에 식물플랑크톤의 대 증식이 있은 후에 동물플랑크톤의 증식이 뒤이어 발생한다고 하였다. 본 연구에서 동물플랑크톤은 4~5월 이후 개체수가 증가하였고 이는 2월과 3월에 발생한 식물플랑크톤 대증식 후 약 2~3달의 시간이 경과한 시점이다. 즉, 증가한 수온과 먹이(식물플랑크톤)는 동물플랑크톤 개체군의 성장을 유발한 것으로 여겨지며 이는 식물플랑크톤과 동물플랑크톤의 음의 상관관계로 나타났다.
연구 기간 동안 아산만 해역의 수온은 겨울철에서 봄철로 계절이 바뀌면서 증가하였고, 염분 변동은 3 psu 내외로 크지 않았다. 수온 및 염분의 변화는 식물플랑크톤과 유의적인 음의 상관관계를 보였다(Table 2). 염분의 변화가 크지 않은 환경상태에서 염분과의 상관관계는 큰 의미를 갖지 못하지만, 수온은 겨울철에서 봄철로 계절이 변하면서 큰 폭으로 상승(15 ℃ 이상)하였다.
식물플랑크톤 생체량인 chlorophyll a 농도와 영양염과 상관관계는 규산염만 유의한 음의 상관관계를 보였고, 그 밖의 질산염, 암모니아, 인산염 등과 상관관계는 유의적이지 않았다. 식물플랑크톤 전체 개체수와 영양염과 상관관계도 역시 규산염만 유의한 음의 상관관계를 보였다.
식물플랑크톤 생체량인 chlorophyll a 농도와 영양염과 상관관계는 규산염만 유의한 음의 상관관계를 보였고, 그 밖의 질산염, 암모니아, 인산염 등과 상관관계는 유의적이지 않았다. 식물플랑크톤 전체 개체수와 영양염과 상관관계도 역시 규산염만 유의한 음의 상관관계를 보였다. 우점 분류군인 규조류는 영양염과 상관관계가 유의적이지 않았지만 은편모조류는 규산염과 약하지만 유의한 음의 상관관계를 보였다(Table 2).
식물플랑크톤과 용존산소 농도는 유의적인 양의 상관관계를 보 였다(Table 2). 아산만은 수심이 약 10~30 m 정도로 낮고, 해수 유동은 조석에 의한 조류가 지배적인 해역이다(최 등, 2002).
아산만 해역에서 2005년 2월부터 6월까지 조사 기간 동안 전체 동물플랑크톤 개체수 및 주요 우점종과 식물플랑크톤(chlorophyll a 농도, 식물플랑크톤 개체수)과는 유의한 음의 상관관계를 보였다(Table 4).
이 중 요각류는 12속 17개 분류군이었다. 아산만 해역에서 평균 개체수가 전체 개체수의 1%이상을 점유하는 동물플랑크톤 중 요각류인 Acartia hongi, Calanus sinicus와 원생동물인 Noctiluca scintillans, 자포동물 유생인 Hydromedusa, 연체동물 중 복족류 유생인 Gastropoda larva, 그리고 십각류 유생인 Decapoda nauplii를 포함한 6개 분류군의 개체수 합이 전체 동물플랑크톤 개체수의 96%를 차지하였고, 조사 시기에 따라 요각류인 Paracalanus parvus, Centropages abdominalis, 만각류 유생인 Cirripedia larva, 모악동물인 Sagitta crassa 등이 우점 분류군에 포함되었다(Table 1).
연구해역에서 채집된 동물플랑크톤은 총 7개 문(Phylum)에 속하는 40개 분류군으로 구성되었다. 이 중 요각류는 12속 17개 분류군이었다.
식물플랑크톤 전체 개체수와 영양염과 상관관계도 역시 규산염만 유의한 음의 상관관계를 보였다. 우점 분류군인 규조류는 영양염과 상관관계가 유의적이지 않았지만 은편모조류는 규산염과 약하지만 유의한 음의 상관관계를 보였다(Table 2).
규산염을 제외한 인산염과 질산염은 식물플랑크톤과 유의한 상관관계를 보이진 않았지만 이들 영양염의 제한 정도를 알아보기 위해 조사 시기별로 Si(OH)4: DIN: DIP의 농도비를 비교하였다 (Table 3). 전체 연구 기간 동안 규산염은 5월 23일, 질산염은 5월 21일과 6월의 조사 기간을 제외하고 모두 16 이하로 낮게 나타났다. 이 등(2005)의 연구에서도 DIN: DIP와 Si(OH)4: DIP의 비가 다른 계절에 비해 동계에 가장 낮게 나타난다고 보고된바 있다.
본 연구에서 동물플랑크톤은 4~5월 이후 개체수가 증가하였고 이는 2월과 3월에 발생한 식물플랑크톤 대증식 후 약 2~3달의 시간이 경과한 시점이다. 즉, 증가한 수온과 먹이(식물플랑크톤)는 동물플랑크톤 개체군의 성장을 유발한 것으로 여겨지며 이는 식물플랑크톤과 동물플랑크톤의 음의 상관관계로 나타났다. 이러한 정황은 아산만 해역에서 식물플랑크톤의 변동이 동물플랑크톤의 섭식에 의한 top-down control의 결과라기보다는 영양염 농도에 좌우되는 bottom-up control의 결과라고 여겨진다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
아산만은 지형적 특징은?
서해 연안 중부에 위치한 아산만은 아산, 삽교, 남양, 석문 방조제 등의 인공호로 둘러싸여 있으며 수심은 10~30 m 내외의 하구역이다. 하구역의 해양환경은 일반적으로 담수의 영향을 많이 받아 염분의 변화가 심하고, 하루 주기로 변하는 조석의 영향으로 해수의 혼합이 잘 이루어지며, 탁도가 높은 것이 특징이다(정 등, 2000).
하구역의 해양환경의 특징은?
서해 연안 중부에 위치한 아산만은 아산, 삽교, 남양, 석문 방조제 등의 인공호로 둘러싸여 있으며 수심은 10~30 m 내외의 하구역이다. 하구역의 해양환경은 일반적으로 담수의 영향을 많이 받아 염분의 변화가 심하고, 하루 주기로 변하는 조석의 영향으로 해수의 혼합이 잘 이루어지며, 탁도가 높은 것이 특징이다(정 등, 2000). 하구역의 해양 생태계는 다양한 생물군으로 구성되어 있으며, 특히 식물플랑크톤 군집은 생물생산의 기초가 되는 1차 생산자로서 해역의 수산자원은 물론 서식하는 모든 해양 동물의 생산 활동을 유지시키는 기본 요소이다.
아산만 해역에서 2005년 2월부터 6월까지 환경 요인과 플랑크톤 군집의 변화를 파악 시 중형동물플랑크톤이 수은과 식물플랑크톤과 어떤 상관관계를 가지는가?
또한, 식물플랑크톤 대증식시에 산염은 활발히 흡수되어 식물플랑크톤 성장에 이용되었고, 질산염은 제한 영양염으로 작용하였다. 중형동물플랑크톤은 수온과 유의한 양의 상관관계를 보였고, 식물플랑크톤과는 음의 상관관계를 보였다. 중형동물플랑크톤은 식물플랑크톤의 대증식이 발생한 $2{\sim}3$달 이후에 개체수가 증가하였다.
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