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문제 정의
- 본 연구는 마산∙진해만의 광역해역에서 하계에 선택적으로 우점 출현하는 식물플랑크톤 군집구조의 수평적 분포특성을 파악하고자 각 정점별 출현종과 현존량을바탕으로 MDS(Multidimensional Scaling)와 Cluster 분석을 행하였다. 또한 해양환경요인과 그들의 관계를 다변량 분석방법인 정준대응분석을 행하여 식물플랑크톤의 군집특성을 살펴보고자 한다.
- 본 연구는 마산∙진해만의 광역해역에서 하계에 선택적으로 우점 출현하는 식물플랑크톤 군집구조의 수평적 분포특성을 파악하고자 각 정점별 출현종과 현존량을바탕으로 MDS(Multidimensional Scaling)와 Cluster 분석을 행하였다. 또한 해양환경요인과 그들의 관계를 다변량 분석방법인 정준대응분석을 행하여 식물플랑크톤의 군집특성을 살펴보고자 한다.
제안 방법
- Chl.a농도 측정을 위해 표층수 500 mL를 선상에서 전체와 < 20μm 사이즈를 나누어서 GF/F filter (47 mm Whatman glass fiber filters)로 여과하였고, GF/F filter는 15 mL 튜브에 넣어 냉동보관하였다.
- Chl.a농도는 여과지를 90% acetone에 넣고 24시간 냉암소에서 엽록소를 추출한 후 형광측정기(Turner Designs 10-AU Fluorometer)로 분석하였다(Parsons et al. 1984).
- pseudocurvisetus, Leptocylindrus danicus, Pseudo-nitzchia pungens, Skeletonema costatum으로 나타났고, 와편모조류는 Cochlodinium polykrikoides, Gymnodinium impudicum, Karenia mikimotoi, Prorocentrium minimum, Protoperidium bipes, Scrippsiella trochoidea로 관찰되었다. 각 정점별 식물플랑크톤의 군집구조를 바탕으로 한 MDS와 Cluster 분석에서 하계 진해만 광역해역은 크게 2그룹으로 나누어졌다. 제1그룹은 마산만 내측정점으로 담수기원으로 높은 영양염 농도와 낮은 염분농도의 영향을 강하게 받은 곳이다.
- 식물플랑크톤의 군집은 출현 종수와 현존량을 바탕으로 Shannon-Wiener 종다양성지수 (H′, species diversity index)와 균등도지수(J′)를 다음의 식을 이용하여 산출하였다.
- 식물플랑크톤의 종조성과 현존량을 파악하기 위해서 500 mL의 샘플을 50 mL로 농축시킨 후 100~300 μL 분주하여 200 또는 400배율로 동정 및 계수하였다.
- 정점별 식물플랑크톤의 군집구조를 자세히 알아보기 위해서 각 정점에 출현한 식물플랑크톤을 바탕으로 Bray-Curtis 유이도를 산출하였고, PRIMER version 5를 이용해 Cluster 분석, MDS 분석과 더불어 주성분 분석을 했다(Clarke and Warwick 2001; 백 등 2008, 2010). 또한 그 결과를 바탕으로 식물플랑크톤 우점종과 환경인자 사이에 어떠한 관계가 있는지 CANOCO 4.
- 진해만 광역해역에서 하계 식물플랑크톤의 수평적 군집 구조를 파악하기 위해서 16개 정점에서 식물플랑크톤 개체수 밀도와 환경요인을 조사하였다. 식물플랑크톤은 총 66종이 출현하였고, 전체의 80% 이상이 규조류의 점유율을 보였고, 다음으로 와편모조류와 라피도조류순으로 관찰되었다.
대상 데이터
- 조사는 진해만 광역해역에서 2008년 8월 18일에서 19일 양일간 걸쳐 표층수를 니스킨 채수기를 이용하여 채수하였다(Fig. 1). Chl.
데이터처리
- 정점별 식물플랑크톤의 군집구조를 자세히 알아보기 위해서 각 정점에 출현한 식물플랑크톤을 바탕으로 Bray-Curtis 유이도를 산출하였고, PRIMER version 5를 이용해 Cluster 분석, MDS 분석과 더불어 주성분 분석을 했다(Clarke and Warwick 2001; 백 등 2008, 2010). 또한 그 결과를 바탕으로 식물플랑크톤 우점종과 환경인자 사이에 어떠한 관계가 있는지 CANOCO 4.5 software를 이용하여 CCA (Canonical Correspondence Analysis) 분석을 행하였다.
- 여기서 우점 출현한 종의 특성을 구체적으로 살펴보기 위해서 규조류와 와편모조류로 나누어 정준대응분석 (CCA: canonical correspondence analysis)을 행하였다(Fig. 7). 먼저 우점 와편모조류를 대상으로 한 CCA 분석을 살펴보면, 소형 와편모조류 P.
이론/모형
- 영양염류 중 암모니아성 질소(NH4-N)는 암모니아가차염소산(sodium hypochlorite) 공존하에서 페놀(phenol) 과 반응하여 생기는 블루의 흡광도를 측정하여 정량하는 인도페놀법 (penenate method)을 이용하였고, 아질산과 질산(NO2+NO3-N)성 질소는 하이드라진 환원 방법(Hydrazine Reduction method)으로 측정하였다(Kamphake et al. 1967). 인산염(PO4-P)은 인산이온이 몰리브덴 산(molibdate solution)과 반응하여 생기는 황색의 몰리브덴산 착제를 아스코르빅 산(ascorbic acid)으로 환원시켜 그 흡광도를 측정하여 정량하는 아스코르빅 방법을 이용하여 분석하였다.
- 1967). 인산염(PO4-P)은 인산이온이 몰리브덴 산(molibdate solution)과 반응하여 생기는 황색의 몰리브덴산 착제를 아스코르빅 산(ascorbic acid)으로 환원시켜 그 흡광도를 측정하여 정량하는 아스코르빅 방법을 이용하여 분석하였다.
성능/효과
- Chaetoceros pseudocurvisetus는 하계 남해연안해역에서 높은 출현빈도를 보였는데(정 등 2000), 내만의 고농도 영양염이 이들 규조류의 급속한 성장을 야기시켰을 것이다. Chaetoceros affinis와 P. pungens는 수온과 정(+)의 관계를 보였고, 모든 정점에서 출현한 L. danicus와 진해만 서부해역(통영주변)에서 상대적으로 높은 밀도를 보인 C. didymus는 환경요인과 생물요인과도 뚜렷한 관계를 찾을 수 없었다. 결과적으로 본 해역에서 주요 규조류의 우점종은 연안종으로 구성되었고, 이들 종은 내만의 특성을 잘 나타내었으나, 동일 해역에서조차도 영양염 농도와 수괴 구조의 차이로 인하여 그들의 현존량이 최대 10배 이상의 차이를 보이는 것을 알 수 있었다.
- didymus는 환경요인과 생물요인과도 뚜렷한 관계를 찾을 수 없었다. 결과적으로 본 해역에서 주요 규조류의 우점종은 연안종으로 구성되었고, 이들 종은 내만의 특성을 잘 나타내었으나, 동일 해역에서조차도 영양염 농도와 수괴 구조의 차이로 인하여 그들의 현존량이 최대 10배 이상의 차이를 보이는 것을 알 수 있었다.
- 식물플랑크톤은 총 66종이 출현하였고, 전체의 80% 이상이 규조류의 점유율을 보였고, 다음으로 와편모조류와 라피도조류순으로 관찰되었다. 규조류의 우점종은 Chaetoceros affinis, C. didymus, C. pseudocurvisetus, Leptocylindrus danicus, Pseudo-nitzchia pungens, Skeletonema costatum으로 나타났고, 와편모조류는 Cochlodinium polykrikoides, Gymnodinium impudicum, Karenia mikimotoi, Prorocentrium minimum, Protoperidium bipes, Scrippsiella trochoidea로 관찰되었다. 각 정점별 식물플랑크톤의 군집구조를 바탕으로 한 MDS와 Cluster 분석에서 하계 진해만 광역해역은 크게 2그룹으로 나누어졌다.
- 조사 정점별 식물플랑크톤의 주요 그룹은 규조류가 80% 이상으로 압도적으로 우점을 하였고, 나머지 와편모조류와 라피도조류 순으로 나타났다. 규조류의 우점종은 Chaetoceros affinis, Chaetoceros didymus, Chaetoceros pseudocurvisetus, Leptocylindrus danicus, Pseudo-nitzchia pungens, Skeletonema costatum으로 나타났고, 와편모조류는 Cochlodinium polykrikoides, Gymnodinium impudicum, Karenia mikimotoi, Prorocentrium minimum, Protoperidinium bipes, Scrippsiella trochoidea로 관찰되었다(Fig. 4). 정점별 출현 종수는 식물플랑크톤의 현존량이 높게 나타난 정점에서 높게 나타났으나 Shannon-Wiener의 다양도지수와 균등도지수는 반드시 그렇지는 않았다.
- Karenia mikimotoi는 Gymnodinium mikimotoi에서 종명이 변천되었으며, 진해만에서 1981년 대규모 적조를 유발해 수산생물에 막대한 피해(당시 18억 원 상당)를 일으킨 종이다(Cho 1981). 그 후 진해만에서 매년 적조를유발하였으나, 1990년 이후 대발생이 둔화되면서 C. polykrikoides의 적조현상이 남해안 일대에서 광범위하게 나타났다. CCA 분석에서도 K.
- 다음으로 규조류의 우점종을 대상으로 CCA 분석을 살펴보면, 정점 1과 2에서 높은 밀도로 출현한 C. pseudocurvisetus와 S. costatum는 같은 방향으로 위치하였고, 이들 두 속은 DIN과 전체 Chl.a농도와 정(+)의 관계가 형성된 반면 염분과는 음(-)의 관계를 보였다. 즉, 이들 2종은 마산만 내측의 낮은 염분농도와 높은 질소기원의 영양염 조건하에서 현저히 증식하여 Chl.
- 식물플랑크톤 군집은 해역과 계절적 특성에 따라 현존량, 개체수의 크기 및 종조성이 다르게 나타날 뿐만 아니라 동일 해역에서조차도 수괴의 구조가 다르거나 국부적인 점오염원 (영양염의 과다공급)의 영향으로 식물플랑크톤 현존량의 차이를 가져올 수 있다. 마산만의 경우도 해류의 이동이 제한된 만내측에서는 소형 와편모조류 P. minimum, S. trochoidea, K. mikimotoi, P. bipes의 우점적 출현이 외측수역에서는 관찰되지 않거나 출현밀도가 낮은 특이성을 보였고, 반면 와편모조류 C. polykrikoides는 내측수역보다는 해류의 순환이 양호한 수역의 외측 정점에서 상대적으로 높은 밀도로 출현했다.
- 7). 먼저 우점 와편모조류를 대상으로 한 CCA 분석을 살펴보면, 소형 와편모조류 P. minimum, S. trochoidea, K. mikimotoi, P.bipes는 같은 방향으로 향하였으나, 중형 와 편모조류 G. impudicum과 C. polykrikoides은 다른 방향으로 위치하였다. 앞서 언급한 것과 같이 만 내측에 우점한 종과 외측에서 우점한 종이 CCA 분석에서도 확실히 구분되었다.
- Cochlodinium polykrikoides는 내만성 적조생물과 달리 영양염농도가 비교적 낮으면서 염분농도가 높은 해역에서 8월과 9월에 집중 대발생하는 경향이 강하다(김 등 2001; 임 등 2003; 조와 최 2005). 본 연구에서도 진해만 외측해역의 정점 5, 6, 7과 더불어 진동만 정점 16에서 높은 밀도의 개체수가 관찰되었다. CCA 분석에서는 환경요인과는 뚜렷한 상관관계를 나타내지 않았으나, 우점한 다른 와편모조류와는 상반된 방향으로 향하는 것을 알 수 있다.
- 2000). 본 조사에서도 마산만, 행암만 정점(1~5)에서 영양염 농도가 상대적으로 높고 저염분 수괴에서 그들의 세포밀도가 높게 관찰되었다. CCA 분석에서도 P.
- 이 등(2005)의 배양실험에서도 저수온 25℃ 내외의 고수온에서 성장이 양호하였고, 특히 31℃의 고온에서 높은 성장률을 보였다. 본 종의 특이한 생리적 특성은 여름철 고온에 저염분수괴가 쉽게 형성되는 정점에서 선택적으로 높은 밀도로 출현할 가능성이 높고, 본 조사에서도 이와 유사한 조건의 정점에서 P. minimum의 개체수 밀도가 높았다.
- 2a). 수온의 수평적 분포는 마산만과 행암만 내측정점에서 높게 나타났으나, 외측으로 향할수록 점차적으로 낮아져 진해만 서부해역에서는 균등한 분포 특성을 보였다. 염분은 마산만 내측 정점 2에서 가장 낮게 관찰되었고(27.
- 진해만 광역해역에서 하계 식물플랑크톤의 수평적 군집 구조를 파악하기 위해서 16개 정점에서 식물플랑크톤 개체수 밀도와 환경요인을 조사하였다. 식물플랑크톤은 총 66종이 출현하였고, 전체의 80% 이상이 규조류의 점유율을 보였고, 다음으로 와편모조류와 라피도조류순으로 관찰되었다. 규조류의 우점종은 Chaetoceros affinis, C.
- pseudocurvisetus는 DIN(암모니윰, 질산염, 아질산염)과 상관관계를 보였다. 이러한 결과는 본 해역에서 만 내측과 외측의 정점으로 식물플랑크톤의 군집조성이 확연히 구분되고 있고, 특히 만내측에서 높은 Chl.a농도와 더불어 식물플랑크톤의 현존량이 높게 나타나고 있다는 것을 의미한다. 결과적으로 내만의 얇은 수심에서 하계 식물플랑크톤의 대증식을 유발할 수 있었던 것은 높은 질소기원의 영양염과 수온에 의한 영향으로 사료된다.
- 제2그룹은 나머지 다른 외측 정점으로 구분되었다. 정준대응을 근거로 한 분석(CCA)에서도 만 내측에 우점 출현한 크기가 작은 와편모조류 K. mikimotoi, P. minimum, P. bipes, S. trochoidea 와 중심목 규조류 S. costatum, C. pseudocurvisetus는 DIN(암모니윰, 질산염, 아질산염)과 상관관계를 보였다. 이러한 결과는 본 해역에서 만 내측과 외측의 정점으로 식물플랑크톤의 군집조성이 확연히 구분되고 있고, 특히 만내측에서 높은 Chl.
- 하계 단기 조사기간 동안 표층수에 출현한 식물플랑크톤은 총 66종으로 동정되었으며, 그 중 규조류(Bacillariophyceae)가 2목 17속 26종, 와편모조류 (Dinophyceae)가 6목 15속 32종, 라피도조류(Raphidophyceae) 1목 2속 4종으로 나타났다(Tables 1 and 2). 조사 정점별 식물플랑크톤의 주요 그룹은 규조류가 80% 이상으로 압도적으로 우점을 하였고, 나머지 와편모조류와 라피도조류 순으로 나타났다. 규조류의 우점종은 Chaetoceros affinis, Chaetoceros didymus, Chaetoceros pseudocurvisetus, Leptocylindrus danicus, Pseudo-nitzchia pungens, Skeletonema costatum으로 나타났고, 와편모조류는 Cochlodinium polykrikoides, Gymnodinium impudicum, Karenia mikimotoi, Prorocentrium minimum, Protoperidinium bipes, Scrippsiella trochoidea로 관찰되었다(Fig.
- polykrikoides이 출현하지 않았거나 낮은 밀도를 유지하였다. 즉 C. polykrikoides 이 광범위하게 출현하는 정점에서는 K. mikimotoi의 증식이 둔화되고 있다는 것을 의미할 수 있고, 그들의 종특이성에 따른 상호경쟁관계는 두 종의 출현양상에도 영향을 미칠수 있었다.
- CCA 분석에서는 환경요인과는 뚜렷한 상관관계를 나타내지 않았으나, 우점한 다른 와편모조류와는 상반된 방향으로 향하는 것을 알 수 있다. 즉 C. polykrikoides은 동일 해역내에서도 출현양상이 다르며, 상대적으로 외양성의 특성을 지닌 정점에서 높은 출현을 보였다.
- 정점별 염분변화는 전반적으로 수온변화와 반대 양상을 보였다. 즉, 담수가 유입되는 내만의 주변 정점에서는 상대적으로 낮고, 외측과 진해만 서부해역으로 갈수록 해수와의 혼합작용으로 인하여 점차적으로 높게 나타났다. 이러한 농도 경사는 담수의 유입이 많은 춘계와 하계에 걸쳐 더욱 뚜렷하게 나타난다는 임 등(2007)의 결과와 유사하다.
- 정점별 출현 종수는 식물플랑크톤의 현존량이 높게 나타난 정점에서 높게 나타났으나 Shannon-Wiener의 다양도지수와 균등도지수는 반드시 그렇지는 않았다. 즉, 마산만 안쪽 정점에서는 출현 종수는 많음에도 불구하고 어떤 특정 종(C. pseudocurvisetus, S. costatum, P. minimum)이 두드러지게 높게 나타나 다양도지수와 균등도지수가 낮게 유지되었고, 마산만 외측정점 6~10 사이에서 출현 종수는 상대적으로 적게 나타났으나, 다양도지수와 균등도지수는 높게 나타났다(Fig. 5).
- 3). 하계 단기 조사기간 동안 표층수에 출현한 식물플랑크톤은 총 66종으로 동정되었으며, 그 중 규조류(Bacillariophyceae)가 2목 17속 26종, 와편모조류 (Dinophyceae)가 6목 15속 32종, 라피도조류(Raphidophyceae) 1목 2속 4종으로 나타났다(Tables 1 and 2). 조사 정점별 식물플랑크톤의 주요 그룹은 규조류가 80% 이상으로 압도적으로 우점을 하였고, 나머지 와편모조류와 라피도조류 순으로 나타났다.
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