[논문]<tex>$CO_2$</tex>와 수온 증가에 대한 봄철 저수온기 팔당호 식물플랑크톤군집 변화

이가람; 성은주; 박혜진; 박채홍; 박명환; 황순진

doi:10.11614/ksl.2013.46.4.588

$CO_2$와 수온 증가에 대한 봄철 저수온기 팔당호 식물플랑크톤군집 변화
Phytoplankton Community Change of Lake Paldang by Increasing $CO_2$ and Temperature during Spring Cold Water Season 원문보기

생태와 환경 = Korean journal of ecology and environment, v.46 no.4, 2013년, pp.588 - 595

이가람 (건국대학교 환경과학과) , 성은주 (건국대학교 환경과학과) , 박혜진 (건국대학교 환경과학과) , 박채홍 (건국대학교 환경과학과) , 박명환 (건국대학교 환경과학과) , 황순진 (건국대학교 환경과학과)

초록
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본 연구에서는 봄철 저수온기 팔당호 수역의 식물플랑크톤을 이용하여 수온과 $CO_2$ 증가가 식물플랑크톤 군집에 미치는 영향을 분석하였다. 2012년 3월 팔당호 경안천하류 광동교 부근의 현장수를 이용하여 수온증가와 $CO_2$ 농도증가를 네 가지 실험군, (1) Control; 저온(현장수온)과 저농도(공기중) $CO_2$ ($6{\pm}2^{\circ}C$, 400 ppm), (2) T1; 저온과 고농도 $CO_2$ ($6{\pm}2^{\circ}C$, 800 ppm), (3) T2; 고온과 저농도 $CO_2$ ($20{\pm}2^{\circ}C$, 400 ppm), (4) T3; 고온과 고농도 $CO_2$ ($20{\pm}2^{\circ}C$, 800 ppm)으로 하여 각각 실험하였다. 가장 높은 조류성장을 보인 실험군은 T1으로 현장 온도조건에 적응한 조류 군집에 $CO_2$를 첨가한 결과이다. 현장수의 주요 우점종은 Cyclotella meneghiniana로 나타났고, 시간이 진행됨에 따라 고온 실험군(T2, T3)에서는 중심돌말류 Cyclotella meneghiniana에서 깃돌말류 Fragilaria capucina var. gracilis로 우점종의 천이가 나타났다. 모든 실험군에서 규조류가 우점하였고, 고온 실험군 T2, T3에서 배양 후반기에 남조류가 출현하였다. 결론적으로, 저수온기 수온증가는 팔당호 식물플랑크톤 군집구조 변화에 영향을 주었으며, $CO_2$ 농도 증가는 식물플랑크톤의 성장을 촉진시켰다. 본 연구의 결과는 기후변화에 따라 담수생태계의 식물플랑크톤의 성장과 군집변화의 잠재성을 보여주었으며, 앞으로 보다 심도 있는 연구의 필요성을 제기하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study investigated the influence of temperature and $CO_2$ increase on phytoplankton growth and community structure during cold water season (spring) in Lake Paldang, Korea. Four experimental treatments of temperature and $CO_2$ manipulation were prepared in the laboratory batch culture: (1) Control; ambient low temperature ($6{\pm}2^{\circ}C$) and low $CO_2$ (air level, $400mgL^{-1}$), (2) T1; low temperature and high $CO_2$ ($800mgL^{-1}$), (3) T2; high temperature ($20{\pm}2^{\circ}C$) and low $CO_2$, (4) T3; high temperature and high $CO_2$. Algal growth experiment was carried out for 10 days under the light intensity of $70{\mu}mol\;m^{-2}s^{-1}$ (L :D=24 : 0). The level of pH decreased in both T1 and T3, due to dissolution of added $CO_2$. The dominant phytoplankton species of ambient water, Cyclotella meneghiniana succeeded to Fragilaria capucina var. gracilis in high-temperature treatment groups (T2 and T3). Cyanobacteria were very rare at the beginning of the experiment, while Oscillatoria limnetica appeared in only high-temperature groups (T2 and T3) at $6{\sim}7^{th}$ day. $CO_2$ addition in ambient temperature (T1) induced the highest phytoplankton growth, and thereby producing the highest average cell density of $3.27{\pm}0.33\;10^4\;cells\;mL^{-1}$, followed by T2 ($2.65{\pm}0.26\;10^4\;cells\;mL^{-1}$), T3 ($2.09{\pm}0.16\;10^4\;cells\;mL^{-1}$), and Control ($1.86{\pm}0.13\;10^4\;cells\;mL^{-1}$) (F=7.167, p=0.000). In summary, temperature increase changed the phytoplankton community structure and $CO_2$ increase promoted the phytoplankton growth during the cold spring season in Lake Paldang, suggesting a potential effect of climate change on freshwater phytoplankton.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

최근 세계적으로 기후변화에 따른 수중생물의 변화에 대한 연구가 증가하는 양상을 보이지만, 국내에서 기후변화에 의한 담수생태계의 영향 연구는 아직까지 극히 드물다. 본 연구는 호수생태계에서 기후변화의 생태학적 잠재 영향을 이해하기 위하여 상대적으로 환경적 변화에 대한 영향이 큰 저온기 식물플랑크톤 군집을 대상으로 성장과 군집변화에 미치는 수온과 CO₂ 증가의 영향을 분석하였다.

제안 방법

여과한 현장수를 250 mL 삼각플라스크에 150 mL씩 담아 120 rpm으로 진탕배양 하였다. 수온과 CO₂ 농도를 조절하여 네 가지 실험군으로 만들어 실험을 실시하였다: (1) Control; 저온(현장수온)과 저농도(공기중) CO₂ (6±2℃, 400 ppm), (2) T1; 저온과 고농도 CO₂ (6±2℃, 800 ppm), (3) T2; 고온과 저농도 CO₂ (20±2℃, 400 ppm), (4) T3; 고온과 고농도 CO₂ (20±2℃, 800 ppm) 등 네 가지 실험군을 만들었으며, 각 실험군마다 3반복으로 실험을 진행하였다. 고농도 CO₂ 실험군에는 800 ppm CO₂-Air 혼합가스를 주입하였고, 저농도 CO₂ 실험군에는 Air 펌프를 사용하여 실내공기를 주입

대상 데이터

저수온기인 2012년 3월 5일 팔당호 경안천 하류 광동교 부근(37^o28′17.48′′N, 127^o17′37.00′′E)의 표층수를 채수 하였으며, 환경요인은 다항목 수질측정기(YSI 600QS-O-M, YSI Inc., USA)를 이용하여 현장에서 측정하였다.

데이터처리

실험군간 각 분석항목의 차이에 대한 통계적 유의성을 검증하기 위하여 일원분산분석(one-way ANOVA)을 실시하였으며, 실험군간 차이는 Tukey’s HSD test를 사용하여 사후검정 하였고, 유의 수준은 P<0.05를 기준으로 하였다(SPSS Inc., v. 18.0.0).

성능/효과

결론적으로, CO₂ 농도의 증가는 식물플랑크톤 세포 성장을 촉진시켜 군집 밀도에 영향을 주며, 온도의 증가는 종의 천이를 유도하여 군집 구조 변화에 영향을 주었다. 본 연구의 결과는 저온기의 호수생태계 식물플랑크톤 군집에 대해 CO₂와 온도의 증가가 조류군집의 성장과 종 조성에 영향을 줄 수 있는 잠재성을 보여주었으며, 이와 관련하여 미래 기후변화에 대비하여 담수생태계의 변화를 효과적으로 관리하기 위한 지속적인 연구가 필요하다고 판단되었다.
전체 실험기간 동안 우점한 식물플랑크톤 분류군은 모든 실험군에서 규조류로 조사되었으며, 그 외 녹조류,남조류, 기타조류로서 유글레나, 황갈조류 등이 나타났다. 평균적으로 규조류가 85% 이상 우점하였고, 다음 녹조류가 약 10%, 기타조류가 약 2%의 평균 상대밀도를 나타내었으며, 고온조건을 처리한 실험군 T2, T3에서는 남조류가 약 2%의 평균 상대밀도를 나타내었다(Table 2).

후속연구

, 2003), 본 실험은 팔당호 식물플랑크톤의 성장 특성을 잘 나타낸다고 판단된다. 따라서 본 연구에서 나타난 수온증가에 따른 식물플랑크톤 군집 구조 변화는 팔당호 생태계의 특성으로 파악할 수 있다고 판단되나, 보다 정확한 이해를 위해서는 보다 심도 있는 비교적 장기간의 연구를 필요로 할 것이다.
농도의 증가는 식물플랑크톤 세포 성장을 촉진시켜 군집 밀도에 영향을 주며, 온도의 증가는 종의 천이를 유도하여 군집 구조 변화에 영향을 주었다. 본 연구의 결과는 저온기의 호수생태계 식물플랑크톤 군집에 대해 CO₂와 온도의 증가가 조류군집의 성장과 종 조성에 영향을 줄 수 있는 잠재성을 보여주었으며, 이와 관련하여 미래 기후변화에 대비하여 담수생태계의 변화를 효과적으로 관리하기 위한 지속적인 연구가 필요하다고 판단되었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	IPCC 보고서에 따르면 2100년경에 지구의 평균 기온이 얼마나 증가할 것으로 전망했는가?	또한 IPCC 보고서에 따르면, 지난 100년간(1906~2005) 지구의 평균 기온은 0.74oC 증가하였고, 현재의 추세대로 화석연료 의존적인 인간 활동이 지속된다면 2100년경에는 지구의 평균 기온이 6.4oC 증가할 것으로 전망했다. 우리나라의 경우도 지난 100년간 지구의 평균 기온증가의 2배가 넘는 1.
	지구온난화에 의한 수온증가의 악영향은 무엇인가?	특히 수생태계에서 온도변화는 물이라는 매질의 특성상 육상생태계보다 변화가 매우 느리지만 일단 영향이 나타나면 그 파급효과는 훨씬 크게 된다. 예를 들면,수온증가는 물의 물리화학적 특성에 가장 빠르고 민감하게 반응하는 1차생산자인 조류의 생리학적 상태를 변화시키고 나아가 생태학적으로 종조성과 천이에 영향을 미치며, 이에 따라 먹이사슬을 통해 최상위 영양단계에 있는 어류까지도 영향을 줄 수 있다(Noiri et al., 2005; Hutchins et al.
	UN 기후변화협약이 온실가스로 정의한 것은 무엇인가?	UN 기후변화협약이 온실가스로 정의한 이산화탄소(CO2), 메탄 (CH4), 아산화질소 (N2O), 수소불화탄소(HFC), 과불화탄소(PFC), 육불화황(SF6) 등은 기후변화를 유발하는 물질로서, 현재까지 보고된 많은 연구에 의해서 이들 온실가스에 의한 기후변화가 진행되고 있다는 것은 부정하기 어렵다. IPCC (Intergovernmental panel for climate change: 정부간 기후변화위원회)는 지구온난화에 의해 금세기 말까지 지구표면 온도가 1~4oC 증가할 것이며, 아울러 대기 중 CO2 농도는 750 ppm까지 증가할 것이라고 보고하였다(IPCC, 2007).

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표제어: PCR

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