한반도 동해안에 분포하는 대표적인 석호중의 하나인 화진포호에서 2010년 봄철(4~6월)에 돌말 Skeletonema costatum가 대발생하였다. 본 연구는 대발생기와 소멸기 동안 저수지의 식물플랑크톤 군집의 특성을 파악하고 수질을 근거로 하는 호수의 영양지수를 산출하여 수질을 평가하였다. 분석결과 국내에서 가장 높은 세포밀도($>10^5$ cells $mL^{-1}$)를 보였으며, 수온은 $20^{\circ}C$ 전후였으나 더 높았던 여름철(7월 이후)에는 소멸하였다. 저수지의 수질은 높은 염분도, BOD, COD, 인산염, 낮은 N/P비, 투명도 등으로 부영양~과영양 상태로 나타났다. 식물플랑크톤 군집은 돌말류가 높은 세포밀도를 보인 조류발생기 동안에는 높은 우점도와 낮은 다양도를 보였으며, 소멸기에는 다시 회복되는 특성을 나타냈다. 결국 2010년 화진포호의 Skeletonema costatum 대발생은 봄철 가뭄이 장기간 진행되고 하천수의 유입이 감소함으로써 비롯된 것으로 판단되며 매년 반복될 가능성을 시사해 주었다.
한반도 동해안에 분포하는 대표적인 석호중의 하나인 화진포호에서 2010년 봄철(4~6월)에 돌말 Skeletonema costatum가 대발생하였다. 본 연구는 대발생기와 소멸기 동안 저수지의 식물플랑크톤 군집의 특성을 파악하고 수질을 근거로 하는 호수의 영양지수를 산출하여 수질을 평가하였다. 분석결과 국내에서 가장 높은 세포밀도($>10^5$ cells $mL^{-1}$)를 보였으며, 수온은 $20^{\circ}C$ 전후였으나 더 높았던 여름철(7월 이후)에는 소멸하였다. 저수지의 수질은 높은 염분도, BOD, COD, 인산염, 낮은 N/P비, 투명도 등으로 부영양~과영양 상태로 나타났다. 식물플랑크톤 군집은 돌말류가 높은 세포밀도를 보인 조류발생기 동안에는 높은 우점도와 낮은 다양도를 보였으며, 소멸기에는 다시 회복되는 특성을 나타냈다. 결국 2010년 화진포호의 Skeletonema costatum 대발생은 봄철 가뭄이 장기간 진행되고 하천수의 유입이 감소함으로써 비롯된 것으로 판단되며 매년 반복될 가능성을 시사해 주었다.
In the spring (March to June) in 2010, one diatom Skeletonema costatum occurred outbreaks in Lake Hwajinpo, one of the typical lagoons on the east coast of South Korea. We compared the characteristics of the phytoplankton community during the bloom and extinction period of S. costatum, and evaluated...
In the spring (March to June) in 2010, one diatom Skeletonema costatum occurred outbreaks in Lake Hwajinpo, one of the typical lagoons on the east coast of South Korea. We compared the characteristics of the phytoplankton community during the bloom and extinction period of S. costatum, and evaluated the water quality based on nutritional indices. Results indicate that 1) this bloom showed the highest cell density ($>10^5$ cells $mL^{-1}$) among outbreaks of S. costatum occurred Korea, 2) occurred in below or over $20^{\circ}C$ water temperature, and 3) was destroyed in the early summer with higher temperature than the bloom period. Water quality or trophic status of the lake was eutrophic to hypertrophic with high salinity, BOD, COD and phosphate, and low N/P ratios and transparency. Phytoplankton community in the spring bloom had a high dominance and low diversity, but rightly recovered to low dominance and high diversity in the summer season. Therefore, we temporarily conclude that the bloom of S. costatum in Hwajinpo was triggered by the extended spring drought and the reduced influx of river water, and appeal that the bloom can happen repeatedly every year.
In the spring (March to June) in 2010, one diatom Skeletonema costatum occurred outbreaks in Lake Hwajinpo, one of the typical lagoons on the east coast of South Korea. We compared the characteristics of the phytoplankton community during the bloom and extinction period of S. costatum, and evaluated the water quality based on nutritional indices. Results indicate that 1) this bloom showed the highest cell density ($>10^5$ cells $mL^{-1}$) among outbreaks of S. costatum occurred Korea, 2) occurred in below or over $20^{\circ}C$ water temperature, and 3) was destroyed in the early summer with higher temperature than the bloom period. Water quality or trophic status of the lake was eutrophic to hypertrophic with high salinity, BOD, COD and phosphate, and low N/P ratios and transparency. Phytoplankton community in the spring bloom had a high dominance and low diversity, but rightly recovered to low dominance and high diversity in the summer season. Therefore, we temporarily conclude that the bloom of S. costatum in Hwajinpo was triggered by the extended spring drought and the reduced influx of river water, and appeal that the bloom can happen repeatedly every year.
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문제 정의
costatum의 분포는 해양은 물론 기수역에서도 높은 밀도를 나타내지만 대발생조건에 대해서는 불분명하며 특히 화진포호와 같이 해수와 담수가 혼합되는 석호에서의 대발생은 물론 이로 인한 수질 및 식물플랑크톤 군집에 미치는 영향은 정확하지 않다. 따라서 본 연구는 화진포호의 S. costatum 발생특성 및 저수지 수질을 평하고자, 조류발생기와 소멸기 동안 수질 및 식물플랑크톤 군집을 서로 비교하고, Carlson (1977)과 Yang and Dickman (1993)의 영양지수를 근거로 저수지의 수질상태를 평가하였다.
한반도 동해안에 분포하는 대표적인 석호중의 하나인 화진포호에서 2010년 봄철(4~6월)에 돌말 Skeletonema costatum가 대발생하였다. 본 연구는 대발생기와 소멸기 동안 저수지의 식물플랑크톤 군집의 특성을 파악하고 수질을 근거로 하는 호수의 영양지수를 산출하여 수질을 평가하였다. 분석결과 국내에서 가장 높은 세포밀도(>105 cells mL-1 )를 보였으며, 수온은 20°C 전후였으나 더 높았던 여름철(7월 이후)에는 소멸하였다.
제안 방법
(1990), Patrick and Reimer (1966) 와 정(1993) 등을 참조하였다. 군집분석은 출현종과 생물량을 근거로 각 조사지점별 우점도(Shimpson, 1949), 다양도(Shannon-Weaver, 1963), 균등도(Pielou, 1966), 풍부도(Margalef, 1958) 등을 산출하였고, 저수지의 영양상태를 평가하기 위하여 TSI (Trophic State Index, Carlson, 1977)와 LTSI (Lake Trophic State Index, Yang and Dickman, 1993)를 계산하였다. 한편 조류발생기와 소멸기의 환경 및 생물요인의 평균치 비교는 신뢰도는 0.
식물플랑크톤 분석은 현장에서 1 L polyethylene 병에 정량 채수하여 3~5% Lugol’s solution을 처리하여 24시간이상 정치한 다음, 상등액은 siphon으로 제거하고 남은 시료를 이용하여 광학현미경(Zeiss Axioscop 20, ×400)하에서 동정하였다.
총질소(TN) 는 자외선 흡광도법, 질산(NO3-N)는 불루신법, 아질산 (NO2-N)은 디아조법, 암모니아(NH3-N)는 인도페놀법, 총 인(TP)은 아스코르빈산 환원법, 인산(PO4-P)는 염화제일 주석환원법으로 각각 분석하였다(APHA, 2001). 엽록소 (Chl-a)는 현장에서 시료를 채취하여 실험실로 운반한 다음 정량 시료를 Whatman GF/C filter로 여과하고, 90%아세톤액에 넣어 냉암소에서 24시간 추출한 후, 익일 630, 663, 645, 750 nm에서 각 흡광도를 측정하여 Chl-a 양을산출하였다(APHA, 2001).
조사는 Skeletonema costatum의 발생기(2010.4~6)와 소멸기(2010.7~10)의 수질 및 식물플랑크톤 군집을 비교하기 위하여, 월 1회씩 조사를 실시하였다. 현장조사는 규모가 큰 남호에 2개 지점(S1; 강원도 고성군 거진읍 원당리, S2; 강원도 고성군 현내면 죽정리)과 작은 북호에 1개 지점(S3; 강원도 거진읍 화포리) 등 총 3개 지점에 실시하였다(Fig.
환경요인인 수온, 용존산소, pH, 전기전도도, 염도 및 탁도 등은 Portable multi-parameter (YSI 600QS-O-M, YSI inc., USA)를 이용하여 현장에서 직접 측정하였고, 영양염 및 엽록소 등은 Vandorn식 채수기로 현장수를 채수한 다음 실험실로 옮겨 각각 분석하였다. 총질소(TN) 는 자외선 흡광도법, 질산(NO3-N)는 불루신법, 아질산 (NO2-N)은 디아조법, 암모니아(NH3-N)는 인도페놀법, 총 인(TP)은 아스코르빈산 환원법, 인산(PO4-P)는 염화제일 주석환원법으로 각각 분석하였다(APHA, 2001).
대상 데이터
6 km2)에 이어 3번째로 크다. 강원도 고성군 현내면과 거진읍을 포함하는 5개 마을을 포함하는 기수호이다. 유입하천은 중평천와 월안천, 그리고 2, 3개 소형하천으로 구성되어 있다.
7~10)의 수질 및 식물플랑크톤 군집을 비교하기 위하여, 월 1회씩 조사를 실시하였다. 현장조사는 규모가 큰 남호에 2개 지점(S1; 강원도 고성군 거진읍 원당리, S2; 강원도 고성군 현내면 죽정리)과 작은 북호에 1개 지점(S3; 강원도 거진읍 화포리) 등 총 3개 지점에 실시하였다(Fig. 1).
데이터처리
군집분석은 출현종과 생물량을 근거로 각 조사지점별 우점도(Shimpson, 1949), 다양도(Shannon-Weaver, 1963), 균등도(Pielou, 1966), 풍부도(Margalef, 1958) 등을 산출하였고, 저수지의 영양상태를 평가하기 위하여 TSI (Trophic State Index, Carlson, 1977)와 LTSI (Lake Trophic State Index, Yang and Dickman, 1993)를 계산하였다. 한편 조류발생기와 소멸기의 환경 및 생물요인의 평균치 비교는 신뢰도는 0.05 수준으로 하는 Student t-test를 실시하였다(SPSS, 2004).
, USA)를 이용하여 현장에서 직접 측정하였고, 영양염 및 엽록소 등은 Vandorn식 채수기로 현장수를 채수한 다음 실험실로 옮겨 각각 분석하였다. 총질소(TN) 는 자외선 흡광도법, 질산(NO3-N)는 불루신법, 아질산 (NO2-N)은 디아조법, 암모니아(NH3-N)는 인도페놀법, 총 인(TP)은 아스코르빈산 환원법, 인산(PO4-P)는 염화제일 주석환원법으로 각각 분석하였다(APHA, 2001). 엽록소 (Chl-a)는 현장에서 시료를 채취하여 실험실로 운반한 다음 정량 시료를 Whatman GF/C filter로 여과하고, 90%아세톤액에 넣어 냉암소에서 24시간 추출한 후, 익일 630, 663, 645, 750 nm에서 각 흡광도를 측정하여 Chl-a 양을산출하였다(APHA, 2001).
돌말류 분석은 정량 채집한 시료를 KMnO4법(Hendey, 1977)을 사용하여 산처리하고 영구표본을 제작한다음 광학현미경(Zeiss Axioscop 20, ×1000~2000)하에서 동정하였다. 한편 동정된 조류의 분류는 식물플랑크톤의 경우 Smith (1950)의 분류체계에 따랐고, 남조류, 녹조류, 황갈조류 등의 동정은 Hirose et al. (1977), Prescott (1962), Hindak (1977), Huber-Pestalozzi (1938, 1955) 등을 참조하였으며, 돌말류의 동정 및 분류는 Lange-Bertalot (1987), Round et al. (1990), Patrick and Reimer (1966) 와 정(1993) 등을 참조하였다. 군집분석은 출현종과 생물량을 근거로 각 조사지점별 우점도(Shimpson, 1949), 다양도(Shannon-Weaver, 1963), 균등도(Pielou, 1966), 풍부도(Margalef, 1958) 등을 산출하였고, 저수지의 영양상태를 평가하기 위하여 TSI (Trophic State Index, Carlson, 1977)와 LTSI (Lake Trophic State Index, Yang and Dickman, 1993)를 계산하였다.
성능/효과
costatum 는 전체적으로 45,604~123,056 cells mL-1의 범위를 보였으나 8월~10월 동안에는 모든 지점에서 거의 출현하지 않았다. S. costatum에 이어 높은 밀도를 보인 Cyclotella striata, Navicula tenera는 총생물량의 3.4% 1.4%를 각각 보였는데, 전자는 조류발생기와 발생후기에 서로 비슷한 생물량을 보인 반면 후자는 조류대발생기가 소멸기보다 오히려 1/3 정도 낮은 생물량을 나타냈다(Table 2).
이들은 녹조 13종(2목 5과 8속), 유글레나 4종(1목 2과 3속), 황 갈조 5종(1목 2과 2속), 돌말 96종(2목 7과 26속), 와편 모조 4종(1목 1과 3속), 은편모조 7종(1목 1과 4속), 남조 20종(2목, 3과 10속) 등으로 구성되었다. 따라서 식물 플랑크톤 군집은 돌말이 출현종의 60% 이상을 차지하였고 이어 남조(13.4%), 녹조(8.7%), 와편모조(4.7%), 황갈색조(3.4%), 유글레나, 은편모조(각 2.7%) 순으로 나타났다(Table 2).
6의 범위였으며, 6월에 S2, S3 그리고 10월에 S1등이 부영양, 나머지 시기에는 모두 과영양이었다. 또한 화진포호의 COD (평균 6.6 mg L-1)는 2004~2008년까지 5년간 평균(7.6 mg L-1 보다 다소 감소하였으나 호소환경기준에 의하면 III~IV등급(보통~약간나쁨), TN (평균 0.744 mg L-1)는 5년간 평균(0.593 mg L-1)보다 반대로 증가하였으며 IV등급(약간 나쁨), 총인(평균 0.0437 mg L-1)은 과거 5년간 평균(0.0555 mg L-1)보다 약간 감소하였으며, 호소생활환경기준에 의하면 III등급(보통)의 수질을 각각 나타내었다.
조사지점별로는 S2지점(봄철)에서 15분류군으로 가장 낮았으며, S1지점(여름철)에서 38분류군으로 가장 높았다. 분류군별로는 계절에 상관없이 돌말은 높은 출현을 보였으며 남조는 봄철보다 여름철에 상대적으로 다양한 종이 출현하였다(Table 2).
분석결과 국내에서 가장 높은 세포밀도(>105 cells mL-1 )를 보였으며, 수온은 20°C 전후였으나 더 높았던 여름철(7월 이후)에는 소멸하였다.
그룹III은 그룹I, II와 반대로 조류발생기 동안 감소하는 요인들이며, 투명도(SD), 총질소, 수온, N/P비, 아질산염 등이다. 수온, N/P비의 감소 등이 조류발생에 직접적인 원인이 되는지는 불분명하지만, S. costatum의 성장조건으로 비교적 낮은 수온과 높은 인 농도가 관여했을 것으로 판단되었다. 그룹IV는 조류발생기 동안 가장 뚜렷한 감소현상을 보인 것으로 암모니아 농도가 약 2배 이상 감소하였다.
그룹I은 조류발생기 동안 수질은 조류가 소멸된 여름철보다 2배 이상의 높은 수준을 보인 요인으로 인산염, 탁도, 염분도, 엽록소, 전도도 등의 높은 증가를 의미한다. 이중 인산염과 염분도를 제외하고는 모두 조류발생으로 인한 결과적 산물이지만, 염분도는 S. costatum의 직접적인 요인이라기 보다 해수 유입으로 인한 증가로 보이며, 조류발생이 해수유입과직, 간접적으로 관련이 있을 것으로 판단되었다. 그룹II는 S.
분석결과 국내에서 가장 높은 세포밀도(>105 cells mL-1 )를 보였으며, 수온은 20°C 전후였으나 더 높았던 여름철(7월 이후)에는 소멸하였다. 저수지의 수질은 높은 염분도, BOD, COD, 인산염, 낮은 N/P비, 투명도 등으로 부영양~과영양 상태로 나타났다. 식물플랑크톤 군집은 돌말류가 높은 세포밀도를 보인 조류발생기 동안에는 높은 우점도와 낮은 다양도를 보였으며, 소멸기에는 다시 회복되는 특성을 나타냈다.
조류발생기 동안 화진포의 영양지수(3개 Carlson 지 수)은 모두 부영양상태였으며, 특히 S1, S2가 S3보다 높은 수준을 보였으며 소멸기에도 중영양 또는 부영양상태를 나타냈다. 그러나 지점간 차이는 크지 않았다.
조사기간 동안 출현된 총 149종 가운데 기수 또는 해양에서만 출현한 종은 유글레나 Euglena splendes, 돌말 Skeletonema costatum, Cyclotella striata, Opephora martyi, Licmophora flabellata, Licmorphora lyngbyei, Navicula halophila, Navicula muticopsis, Nitzschia closterium, 와편모조 Glenodinium dynobryoneis, Gymnodi nium inversum, 남조 Myxosarcina burmensis 등을 포함한 46분류군으로 출현종의 31%를 차지하였다(Table 2).
costatum의 발생기보다 발생 이후에 출현종수가 상대적으로 많았다. 조사지점별로는 S2지점(봄철)에서 15분류군으로 가장 낮았으며, S1지점(여름철)에서 38분류군으로 가장 높았다. 분류군별로는 계절에 상관없이 돌말은 높은 출현을 보였으며 남조는 봄철보다 여름철에 상대적으로 다양한 종이 출현하였다(Table 2).
costatum의 대발생으로 인하여 호수의 TSI (CHL)와 LSTI는 비교적 높게 증가한 반면, TS I(TP)와 TSI (SD)는 발생이후와 크게 차이를 보이지 않았다. 한편 식물플랑크톤 군집지수는 예상했던 바와 같이, 생물량의 분포가 반영된 결과를 나타냈는데 조류발생기는 세포밀도와 우점도지수가 높았으며, 반대로 균등도와 종다양도 지수는 뚜렷하게 감소하였다(Table 1).
5%로 우점하였다. 호수의 종합적 영양평가지수 (LTSI)는 부유물질에 의한 투명도 감소영향을 최소화한 것으로 돌말 출현특성을 근거로 계산 결과, 전체적으로 7.1~13.6의 범위였으며, 6월에 S2, S3 그리고 10월에 S1등이 부영양, 나머지 시기에는 모두 과영양이었다. 또한 화진포호의 COD (평균 6.
후속연구
뿐만 아니라 조류발생기 저수지의 수온은 봄철이지만 20°C보다 낮거나 높았는데, 이보다 더욱 높았던 여름철(7월이후) 에는 오히려 소멸하였다. 돌말 대발생의 정확한 원인이 되는 환경요인에 대한 추후 연구가 요구된다 하겠다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
S. costatum은 무엇인가?
S. costatum은 광온 및 광염성종으로 기수역과 연안해역에 널리 분포하며, 국내에서는 남서해안 전역에서 출현하고 있다(Lee et al., 1997; Yeo et al.
S. costatum의 특징은?
, 2009; Baek and Kim, 2010; Cho, 2010). 이들은 주로 여름철 고수온기 저염분 조건에서 빠른 성장을 보였으며(Han et al., 1992), 섬진강하구에서 저수온기(2월)에 높은 밀도가 보고된 바 있 으며(Baek et al., 2011; Min et al., 2012)도 겨울철 저수 온기(<10°C)에 광양만에서 우점한다고 보고하였다. 최근 담수화가 진행되고 있는 시화호에서도 4~7월까지 수온에 상관없이 지속적으로 높은 밀도를 보였다(Shin et al., 2000).
화진포호는 동해안에 분포하는 7개 자연호 중 몇 번째로 큰가?
1 km2 ), 청초호(29.6 km2 )에 이어 3번째로 크다. 강원도 고성군 현내면과 거진읍을 포함하는 5개 마을을 포함하는 기수호이다.
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