Three embankments, namely Changpo, Bokkil and Guil, in Chunggye Bay were investigated to assess the influence of environmental changes to phytoplankton size structure, distribution of species and standing crops. Three stations was sampled near at each embankment in Nov. 2006, Feb. 2007, May 2007 and...
Three embankments, namely Changpo, Bokkil and Guil, in Chunggye Bay were investigated to assess the influence of environmental changes to phytoplankton size structure, distribution of species and standing crops. Three stations was sampled near at each embankment in Nov. 2006, Feb. 2007, May 2007 and Aug. Phytoplankton were classified into net-size (>20${\mu}m$) and nano-size (<20${\mu}m$). In summer, the freshwater discharge seemed to have influence in the decrease of salinity and in the increase of turbidity, ammonium and phosphorus concentrations. Chl a concentration and phytoplankton abundance in Feb. 2007 were observed to be generally higher in all stations compared to other periods. Net-size phytoplankton was observed to be higher in Feb. 2007 and May 2007 compared to nano-sized phytoplankton. However, there was shift in phytoplankton composition in Nov. 2006 and Aug. 2007. Phytoplankton under seven class (Bacillariophyceae, Chlorophyceae, Chrysophyceae, Cryptophyceae, Cyanophyceae, Dinophyceae, Euglenophyceae) was identified during the study period. It was found out that the major phytoplankton class was Bacillariophyceae. Phytoplankton was more diverse in autumn compared to any other season. Cyanophyceae was increased in summer. In rainy season, change in physical factors (salinity, transparency) seemed to have more influence on phytoplankton growth compared to inorganic nutrients.
Three embankments, namely Changpo, Bokkil and Guil, in Chunggye Bay were investigated to assess the influence of environmental changes to phytoplankton size structure, distribution of species and standing crops. Three stations was sampled near at each embankment in Nov. 2006, Feb. 2007, May 2007 and Aug. Phytoplankton were classified into net-size (>20${\mu}m$) and nano-size (<20${\mu}m$). In summer, the freshwater discharge seemed to have influence in the decrease of salinity and in the increase of turbidity, ammonium and phosphorus concentrations. Chl a concentration and phytoplankton abundance in Feb. 2007 were observed to be generally higher in all stations compared to other periods. Net-size phytoplankton was observed to be higher in Feb. 2007 and May 2007 compared to nano-sized phytoplankton. However, there was shift in phytoplankton composition in Nov. 2006 and Aug. 2007. Phytoplankton under seven class (Bacillariophyceae, Chlorophyceae, Chrysophyceae, Cryptophyceae, Cyanophyceae, Dinophyceae, Euglenophyceae) was identified during the study period. It was found out that the major phytoplankton class was Bacillariophyceae. Phytoplankton was more diverse in autumn compared to any other season. Cyanophyceae was increased in summer. In rainy season, change in physical factors (salinity, transparency) seemed to have more influence on phytoplankton growth compared to inorganic nutrients.
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문제 정의
지금까지 청계만 환경에 대한 조사로는 복길간척지 주변의 식물플랑크톤 군집에 관한 연구(박, 1994), 저서무척추동물 및 담수어류상(송, 1997)에 관한 연구, 청계만 식물플랑크톤 크기구조의 계절적 변동(지 등, 2008)에 관한 연구, 목포항 주변해역의 수질 및 식물플랑크톤 변동 특성(조, 2010)에 관한 연구가 이루어 졌지만 식물플랑크톤의 크기구조를 고려한 군집구조(종조성) 및 개체수 변화에 관한 연구는 전무한 실정이다. 따라서 본 연구는 식물플랑크톤 크기구조를 고려한 군집구조를 파악함으로서 청계만 수계의 식물플랑크톤 변동을 이해하는데 기여하고자 한다.
본 연구는 청계만 해역의 환경변화에 따른 식물플랑크톤 변동과 식물플랑크톤 크기구조에 따른 군집(종조성)의 계절변화를 파악하기 위하여 계절별로 총 4회 조사를 실시하였다. 수온은 우리나라 계절에 따른 패턴과 유사하였으며, 염분은 강우가 집중되는 여름철에 낮은 분포를 보였고, 염분 변화를 통해 간접적으로 담수유입이 존재함을 확인하였다.
제안 방법
사용된 필터들을 90% Acetone 8 mL가 담긴 차광 시험관에 넣고 12시간이 지난 후 24시간 이내에 10-AU Fluorometer (Turner Designs®)로 측정하였다. 각 측정된 엽록소 a의 농도차이를 이용하여 크기별 엽록소 a를 계산하였다.
무기영양염류 측정을 위해 Syringe Filter (Acrodis®)로 여과한 일정량의 시료를 냉장 운반하였고, Auto Analyzer (Bran Luebbe®)를 이용하여 암모늄(NH4+), 아질산+질산염(NO2-+NO3-), 인산염(PO43-)그리고 규산염(Si)을 분석하였다(Parsons 등, 1984).
사용된 필터들을 90% Acetone 8 mL가 담긴 차광 시험관에 넣고 12시간이 지난 후 24시간 이내에 10-AU Fluorometer (Turner Designs®)로 측정하였다.
Chl a와 환경인자와의 상관분석에서 본 해역은 염분과 투명도와 유의한 양의 상관관계를 보임으로써 본 해역의 식물플랑크톤은 영양염류보다는 물리적 환경인자에 더 민감하게 반응하였다. 식물플랑크톤 성장에 영향을 주는 제한 영양염을 확인하기 위하여 영양염 절대농도와 성분 구성비를 이용하였다. 본 해역의 경우 대부분의 조사에서 DIN, DIP, DSi의 농도가 각각 1.
조사기간 동안 수온, 염분(Salinity)은 수온, 염분 수심 센서형광광도계가 부착되어 있는 CTD (Alec Co., ACL1150-DK)를 이용하여 측정하였고, 투명도는 Secchi disk를 이용하여 측정하였다.
청계만의 식물플랑크톤의 군집(genus), 크기별 식물플랑크톤 그리고 환경인자들간의 상관분석을 실시하여 상호간의 영향을 파악하였다. 규조류는 암모늄과는 유의한 양의 상관관계를 보였으며 인산염과는 유의한 음의 상관관계를 나타내었다.
대상 데이터
조사 해역은 무안반도와 압해도로 싸여 있는 작은 내만으로 영산강 유역 농업 종합개발계획의 제 4단계 사업(2006-2020)이 시행되고 있는 지역이다. 청계만에는 길이가 1.
채수는 3 L Vandon water sampler를 이용하여 표층(해수 표면에서 1 m 아래)에서 채집 하였다. 조사기간 동안 강수량 및 일조시간은 인접 지역인 전남 목포시 기상청 자료(http://www.kma.go.kr)를 이용하였다(Fig. 2).
1). 채수는 3 L Vandon water sampler를 이용하여 표층(해수 표면에서 1 m 아래)에서 채집 하였다. 조사기간 동안 강수량 및 일조시간은 인접 지역인 전남 목포시 기상청 자료(http://www.
현장조사는 계절별 특성을 나타낼 수 있는 2006년 11월(가을), 2007년 2월(겨울), 5월(봄), 8월(여름)에 창포방조제, 복길방조제 구일방조제의 전방 해역에서 각각 3개 정점을 선정하였다(Fig. 1). 채수는 3 L Vandon water sampler를 이용하여 표층(해수 표면에서 1 m 아래)에서 채집 하였다.
데이터처리
전체 및 크기별 식물플랑크톤과 군집, 물리⋅화학적 환경요인과의 상관성은 Pearson's correlation analysis를 통해 수행하였으며 통계적 분석을 위하여 프로그램은 SPSS 11을 이용하였다.
성능/효과
여름철에 암모늄과 규산염이 높은 농도를 보였으며, 투명도는 감소하였다. Chl a와 환경인자와의 상관분석에서 본 해역은 염분과 투명도와 유의한 양의 상관관계를 보임으로써 본 해역의 식물플랑크톤은 영양염류보다는 물리적 환경인자에 더 민감하게 반응하였다. 식물플랑크톤 성장에 영향을 주는 제한 영양염을 확인하기 위하여 영양염 절대농도와 성분 구성비를 이용하였다.
청계만의 식물플랑크톤의 군집(genus), 크기별 식물플랑크톤 그리고 환경인자들간의 상관분석을 실시하여 상호간의 영향을 파악하였다. 규조류는 암모늄과는 유의한 양의 상관관계를 보였으며 인산염과는 유의한 음의 상관관계를 나타내었다. 또한 전체식물 플랑크톤(Whole chlorophyll a)과 대형식물플랑크톤(Net chlorophyll a)과는 유의한 양의 상관관계를 보였다.
식물플랑크톤의 대증식(bloom)시에는 성장에 필요한 영양염을 다량 소모하기 때문에 해역을 일시적으로 영양염 제한 상태로 전환시킬 수 있다. 규조류에 의해 높은 Chl a를 보였던 겨울철에는 인산염과 규산염이 낮은 농도를 나타내었으며, 규조류와 인산염 그리고 Chl a와 인산염 및 규산염의 상관분석 결과를 고려할 때, 겨울철의 인 제한은 대형 규조류의 증식에 의하여 나타난 결과로 판단된다. 조사기간 동안 본 해역은 총 7개 분류군(규조류, 와편모조류, 은편모 조류, 남조류, 황금색편모조류, 유글레나류, 녹조류)으로 분류되었다.
남조류는 대형식물플랑크톤과 유의한 음의 상관관계를 보였다. 녹조류는 수온, 인산염, 규산염과 유의한 음의 상관관계를 보였고 전체 및 대형, 소형식물플랑크톤과는 유의한 양의 상관관계를 나타내었다. 염분과 인삼염은 유의한 음의 상관관계를 보였으며, secchi disk와는 유의한 양의 상관관계를 나타내었다.
규조류는 암모늄과는 유의한 양의 상관관계를 보였으며 인산염과는 유의한 음의 상관관계를 나타내었다. 또한 전체식물 플랑크톤(Whole chlorophyll a)과 대형식물플랑크톤(Net chlorophyll a)과는 유의한 양의 상관관계를 보였다. 와편모조류는 인산염과 유의한 양의 상관관계를 나타내었다.
4C). 또한, 성분 구성비를 이용한 결과에서도 인산염이 제한인자로 확인되었다(Table 1). 성분 구성비를 이용한 제한 영양염 판단 결과, 2007년 2월에는 대부분 정점에서 인산염이 제한인자로 파악되었으나 2007년 5월에는 창포방조제의 C1.
식물플랑크톤 증식시 급격한 인산염 소모는 해역을 인 제한 상태로 전환시킬 수 있다. 본 연구에서도 규조류에 의해 높은 Chl a를 보였던 2007년 2월에 인산염과 규산염이 2006년 11월보다 2배정도 감소하였고, 특히 Chl a가 높았던 창포 방조제 해역에서 급격히 감소하였다(Fig. 4, 5). 규조류와 인산염 그리고 Chl a와 인산염 및 규산염의 유의한 음의 상관성을 고려할 때, 대형 규조류의 증식에 의해 규산염과 인산염이 소비되었을 것으로 판단된다.
양 등(2001)은 낙동강 하구역에서 풍수기에는 담수의 유입으로 염분의 급격한 감소와 탁도의 증가로 Chl a와 생산력이 감소한다고 보고한 바 있고, 실제로 많은 연구에서 부유물질유입에 따른 탁도의 증가가 생물의 조성과 분포에 영향을 미치는 것으로 알려져 왔다(Arruda 등, 1983; Hart, 1988; Kirk 1991; Zurek, 1980). 본 조사에서는 각 방조제로부터 유입되는 담수유입량을 직접적으로 확인할 수 없었지만 염분의 변화를 통해 여름에 담수 유입이 가장 많다는 것을 간접적으로 파악할 수 있었다. 담수유입이 많았던 2007년 8월에는 암모늄과 규산염의 농도가 높았으며, 인산염 역시 절대농도에 제한을 받는 기준(<2 μM) 이상의 농도를 보였지만 Chl a는 낮은 결과를 보였다.
또한 서해안에 위치한 아산만에서도 여름철에 은편모조류와 남조류가 높은 점유율로 나타났는데, 이는 담수 유입으로 인한 낮은 염분의 영향으로 추정되었다(이 등, 2005). 본 조사해역의 경우 여름철에 모든 정점에서는 규조류가 가장 높은 구성비율을 나타냈지만 다른 조사기간에 비하여 남조류가 증가하였는데(Fig. 8D) 이는 담수의 유입으로 인한 염분의 저하와 기수역이 형성됨으로서 서식하는 생물군이혼재되어 나타난 것으로 판단된다.
상관분석에서 Chl a와 염분 및 secchi disk의 유의한 양의 상관관계를 고려하면, 본 해역 역시 영양염류보다는 물리적 환경인자(염분·투명도)가 식물플랑크톤 성장에 민감하게 작용하는 것으로 판단된다(Fig. 3, 4, Table 3).
본 연구는 청계만 해역의 환경변화에 따른 식물플랑크톤 변동과 식물플랑크톤 크기구조에 따른 군집(종조성)의 계절변화를 파악하기 위하여 계절별로 총 4회 조사를 실시하였다. 수온은 우리나라 계절에 따른 패턴과 유사하였으며, 염분은 강우가 집중되는 여름철에 낮은 분포를 보였고, 염분 변화를 통해 간접적으로 담수유입이 존재함을 확인하였다. 여름철에 암모늄과 규산염이 높은 농도를 보였으며, 투명도는 감소하였다.
식물플랑크톤의 군집구조는 크기구조에 영향을 미치게 되는데 조사기간 동안 군집구조와 크기구조를 비교하면 대형식물플랑크톤이 우점하는 시기에는 규조류가 높은 비율로 존재하였으며, 소형식물플랑크톤이 증가하는 시기에는 대체적으로 규조류가 감소하고 와편모조류, 은편모조류, 녹조류 그리고 남조류의 비율이 높아졌다(Fig. 6, 8). 통계분석 결과에서도 규조류는 대형 식물플랑크톤과 유의한 양의 상관관계를 나타내었다(Table 3).
수온은 우리나라 계절에 따른 패턴과 유사하였으며, 염분은 강우가 집중되는 여름철에 낮은 분포를 보였고, 염분 변화를 통해 간접적으로 담수유입이 존재함을 확인하였다. 여름철에 암모늄과 규산염이 높은 농도를 보였으며, 투명도는 감소하였다. Chl a와 환경인자와의 상관분석에서 본 해역은 염분과 투명도와 유의한 양의 상관관계를 보임으로써 본 해역의 식물플랑크톤은 영양염류보다는 물리적 환경인자에 더 민감하게 반응하였다.
녹조류는 수온, 인산염, 규산염과 유의한 음의 상관관계를 보였고 전체 및 대형, 소형식물플랑크톤과는 유의한 양의 상관관계를 나타내었다. 염분과 인삼염은 유의한 음의 상관관계를 보였으며, secchi disk와는 유의한 양의 상관관계를 나타내었다. 엽록소 a와 환경인자와의 상관관계에서는 대형과 소형 그리고 전체 식물플랑크톤 모두 수온과는 유의한 음의 상관관계를 보였고, 염분과 secchi disk와는 전체 식물플랑크톤과 대형식물플랑크톤이 유의한 양의 상관관계를 나타냈다.
염분과 인삼염은 유의한 음의 상관관계를 보였으며, secchi disk와는 유의한 양의 상관관계를 나타내었다. 엽록소 a와 환경인자와의 상관관계에서는 대형과 소형 그리고 전체 식물플랑크톤 모두 수온과는 유의한 음의 상관관계를 보였고, 염분과 secchi disk와는 전체 식물플랑크톤과 대형식물플랑크톤이 유의한 양의 상관관계를 나타냈다. 전체 및 대형, 소형 식물플랑크톤과 영양염류와의 상관관계를 보면 인산염, 규산염에서 유의한 음의 상관관계를 보였다(Table 3).
은편모조류는 암모늄과 대형식물플랑크톤과는 유의한 음의 상관관계를 나타냈으며 아질산+질산성질소와 규산염과 유의한 양의 상관관계를 보였다. 유글레나류는 수온과 인산염에서 유의한 음의 상관관계를 보였으며, 전체식물플랑크톤 및 대형, 소형식물플랑크톤과는 유의한 양의 상관관계를 나타내었다. 남조류는 대형식물플랑크톤과 유의한 음의 상관관계를 보였다.
와편모조류는 인산염과 유의한 양의 상관관계를 나타내었다. 은편모조류는 암모늄과 대형식물플랑크톤과는 유의한 음의 상관관계를 나타냈으며 아질산+질산성질소와 규산염과 유의한 양의 상관관계를 보였다. 유글레나류는 수온과 인산염에서 유의한 음의 상관관계를 보였으며, 전체식물플랑크톤 및 대형, 소형식물플랑크톤과는 유의한 양의 상관관계를 나타내었다.
엽록소 a와 환경인자와의 상관관계에서는 대형과 소형 그리고 전체 식물플랑크톤 모두 수온과는 유의한 음의 상관관계를 보였고, 염분과 secchi disk와는 전체 식물플랑크톤과 대형식물플랑크톤이 유의한 양의 상관관계를 나타냈다. 전체 및 대형, 소형 식물플랑크톤과 영양염류와의 상관관계를 보면 인산염, 규산염에서 유의한 음의 상관관계를 보였다(Table 3).
조사시간 동안 주로 규조류가 우점하였으나 가을에는 일부 정점에서 은편모조류와 남조류가 우점종으로 동정되었으며 여름철에는 일부 담수성 규조류가 우점을 나타내었다. 조사기간 동안 군집구조와 크기구조를 비교하면 대형식물플랑크톤이 우점하는 시기에는 규조류가 높은 비율로 존재하였으며, 소형식물플랑크톤이 증가하는 시기에는 대체적으로 규조류가 감소하고 와편모조류, 은편모조류, 녹조류 그리고 남조류의 비율이 증가하였다. 이러한 식물플랑크톤의 종조성 변화는 크기구조 변화를 야기할 수 있으며, 이는 전체 멍이망 구조에도 영향을 미칠 수 있다.
조사기간 동안 본 해역은 총 7개 분류군(규조류, 와편모조류, 은편모 조류, 남조류, 황금색편모조류, 유글레나류, 녹조류)으로 분류되었다. 조사기간 동안 규조류가 높은 군집을 보였으며 특히, 겨울철에 규조류가 극우점하는 경향을 보였다. 여름철과 가을철에는 상대적으로 규조류가 감소하고 와편모조류, 은편모조류 남조류등이 증가하였다.
조사기간 동안 본 해역은 총 7개 분류군(규조류, 와편모조류, 은편모조류, 남조류, 황금색편모조류, 유글레나류, 녹조류)으로 분류되었다. 조사기간 동안 규조류가 높은 분포를 보였으며 특히, 겨울철에 규조류가 극우점하는 경향을 보였다. 여름철과 가을철에는 상대적으로 규조류가 감소하고 와편모조류, 은편모조류 남조류등이 증가하였다(Fig.
조사기간 동안 본 해역은 총 7개 분류군(규조류, 와편모조류, 은편모조류, 남조류, 황금색편모조류, 유글레나류, 녹조류)으로 분류되었다. 조사기간 동안 규조류가 높은 분포를 보였으며 특히, 겨울철에 규조류가 극우점하는 경향을 보였다.
조사기간 동안 본 해역은 총 7개 분류군(규조류, 와편모조류, 은편모조류, 남조류, 황금색편모조류, 유글레나류, 녹조류)으로 분류되었다. 조사기간 동안 규조류가 높은 분포를 보였으며 특히, 겨울철에 규조류가 극우점하는 경향을 보였다.
조사기간 동안 식물플랑크톤 개체수는 엽록소 a와 유사한 경향을 보였으며 각 방조제 해역의 평균 개체 밀도는 2007년 2월이 169 cells mL-1로 가장 높았으며 특히, 창포 방조제의 C1정점에서는 368 cells mL-1로 최대치를 보였다. 2007년 8월에는 42 cells mL-1로 가장 낮은 개체가 출현하였다(Fig.
창포, 복길방조제 해역에서는 조사기간별로 내·외측정점이 유사하였고, 구일방조제 해역에서는 2007년 8월에 창포, 복길방조제 해역에 비하여 상대적으로 낮은 염분을 보였으며 K1, K2, K3정점이 각각 27.2, 27.3, 24.5 psu로 K3정점이 다른 정점에 비하여 낮게 나타난 것을 제외하고 조사기간별로 모든 정점이 유사한 분포를 나타냈다(Fig. 3A).
6, 8). 통계분석 결과에서도 규조류는 대형 식물플랑크톤과 유의한 양의 상관관계를 나타내었다(Table 3).
후속연구
이러한 식물플랑크톤의 종조성 변화는 크기구조 변화를 야기할 수 있으며, 이는 전체 멍이망 구조에도 영향을 미칠 수 있다. 본 연구결과는 연안하구에서의 식물플랑크톤 동 역학(dynamics) 이해와 연안하구의 효율적인 관리에 기여할 수 있을 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
식물플랑크톤이란?
식물플랑크톤이란 수(水)중에서 부유생활을 하고 있는 작은 단세포 조류의 총칭으로 수 생태계에서 일차생산자로서, 수계의 물성변화에 대하여 민감하게 반응하여 환경변화 및 오염의 지표로 중요하게 활용되고 있다(Bold 와 Wynne, 1985; Brook, 1965; Chapman, 1968; Dodge, 1975; Hellawell, 1986; Watanabe, 1962). 식물플랑크톤 동역학(dynamics)을 자세히 이해하기 위해서는 크기구조에 따라 연구할 필요가 있는데 이는 생태계 먹이사슬을 통한 에너지의 흐름(Ryther, 1969; Walsh, 1976)과 침전속도 및 이동속도(Michaels 와 Silver, 1988)에도 영향을 미치기 때문이다.
수 생태계에서 일차생산성을 조절하는 두 가지 기작은?
일반적으로 수 생태계에서 일차생산성은 크게 두 가지 기작에 의해 조절된다. 포식자에 의한 섭식과 같은 생물학적 작용(하향식 조절: top-down control)과 영양물질의 공급(상향식 조절: bottom-up control)이다(Armstrong, 1994; Caraco 등, 1997; Carpenter 등, 1987; Kivi 등, 1993; Sin 등, 1999). 식물플랑크톤의 개체수와 우점종은 상향식과 하향식 조절인자에 의해서 민감하게 변화하기 때문에 수질에 대한 지표로 의미가 있다(김 등, 1998; 문과 최, 1991; James, 1979; UNESCO, 1978; Whitton, 1979).
식물플랑크톤의 활용은?
식물플랑크톤이란 수(水)중에서 부유생활을 하고 있는 작은 단세포 조류의 총칭으로 수 생태계에서 일차생산자로서, 수계의 물성변화에 대하여 민감하게 반응하여 환경변화 및 오염의 지표로 중요하게 활용되고 있다(Bold 와 Wynne, 1985; Brook, 1965; Chapman, 1968; Dodge, 1975; Hellawell, 1986; Watanabe, 1962). 식물플랑크톤 동역학(dynamics)을 자세히 이해하기 위해서는 크기구조에 따라 연구할 필요가 있는데 이는 생태계 먹이사슬을 통한 에너지의 흐름(Ryther, 1969; Walsh, 1976)과 침전속도 및 이동속도(Michaels 와 Silver, 1988)에도 영향을 미치기 때문이다.
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