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문제 정의
- 결과적으로 본격적인 강우기에 접어드는 6월 중순까지 상대적으로 낮은 영양염류가 해역에 잔존하여 식물플랑크톤의 성장을 둔화시킬 수 있는 잠재적 요인으로 작용가능하다는 결론이다. 따라서 본 연구에서는 양영염류가 상대적으로 낮은 농도가 유지되는 5월 진해만에서 필수 영양염 (질산염 및 인산염)을 농도별로 첨가하여 식물플랑크톤의 성장반응 및 영양염 제한 특성을 살펴보았다. 이러한 결과는 진해만에서 만성적으로 발생하는 유해유독 미세조류의 성장에 직접적인 영향을 미치는 영양염류의 유입에 대한 관리방안을 제시할 수 있는 기초자료로 활용 가능할 것으로 기대된다.
제안 방법
- 영양염에 대한 반응을 조사하기 위해 질산염 첨가군(+N), 인산염첨가군(+P)으로 설정하였고, 질산염은 KNO3, 인산염은 KH2PO4분말을 이용하였다. +N의 최종농도는 0, 1, 5, 10, 20, 50, 100 µM, +P의 최종농도는 각각 0, 0.2, 0.5, 1, 2, 5, 10 µM로 설정하였다. 그리고 +N의 실험군에서는 P의 제한을 방지하기 위해서 인산염 10 µM로 균일하게 하였고, 반대로 +P 실험군에서는 질산염을 각각 100µM을 주입하여 실험구의 영양염 제한이 발생하지 않도록 하였다.
- 본 연구는 Wasmund et al.[7]의 해역을 구분하는 영양단계와 손과 백[8]의 진해만의 영양염농도 차이에 근거하여 포괄적으로 해역을 구분하였다. 2010년에는 영양염농도가 높은 정점(부영양화수계)과 낮은 정점(빈영양화수계) 2곳 (정점 1, 22)을 선정하여 영양염 농도구배에 따른 식물플랑크톤의 성장반응을 파악하였다.
- 생물검정실험에서 식물플랑크톤의 성장률은 각 실험 구의 최고 성장기를 기준으로 계산하였다.
- 온도조건은 2010년에는 현장조사의 결과와 유사한 15℃로 설정하였으나, 2011년에는 현장수온이 17℃ 전후 값을 보여, 잠재적으로 수온 상승효과를 추이하기 위해서 20℃로 설정하였다. 생물량의 변동은 2일 간격으로 in vivo 상태의 형광값을 Fluorometer (Turner design 10-AU, USA)로 총 14일간 측정하였고, 식물플랑크톤 군집조성을 조사하기위해 2일 간격으로 1 mL씩 subsample하여 Lugol용액으로 최종농도 1%로 고정하여 보관하였다. 식물플랑크톤의 군집분포는 최고성장기의 주요 우점종을 중심으로 분석하였고, 백분율(%)로 환산하여 결과에 반영하였다.
- 실험에서 각 정점의 시료를 50mL의 시험관 (Φ22 mm x 200 mm, PYREX)에 균일하게 분주하여 식물플랑크톤 개체수 밀도를 동일하게 유지시켰다. 영양염에 대한 반응을 조사하기 위해 질산염 첨가군(+N), 인산염첨가군(+P)으로 설정하였고, 질산염은 KNO3, 인산염은 KH2PO4분말을 이용하였다. +N의 최종농도는 0, 1, 5, 10, 20, 50, 100 µM, +P의 최종농도는 각각 0, 0.
대상 데이터
- [7]의 해역을 구분하는 영양단계와 손과 백[8]의 진해만의 영양염농도 차이에 근거하여 포괄적으로 해역을 구분하였다. 2010년에는 영양염농도가 높은 정점(부영양화수계)과 낮은 정점(빈영양화수계) 2곳 (정점 1, 22)을 선정하여 영양염 농도구배에 따른 식물플랑크톤의 성장반응을 파악하였다.
- 아울러, 2011년에는 이들 2곳 정점을 포함하고 상대적으로 중간정도의 영양염 농도가 관찰된 1곳(중영양화수계; 정점19)과 고농도로 관찰된 1곳 (정점 5) 등 총 4개의 정점에서 N, P영양염 농도를 일정량 첨가하는 실험을 수행하였다. 각 조사정점에서 채집한 표층해수를 mesh (200 µm pore size)로 자연여과하여 동물플랑크톤을 제거한 후 1L의 멸균팩에 옮겨 담아 실험실로 운반하였다.
데이터처리
- ; 최고성장기의 생물량, T; 최고성장기까지의 배양기간(day)으로 나타내었다. 계산된 성장률은 SPSS통계 프로그램을 이용하여 비선형회귀분석(nonlinear regression)을 실시하여, 질산염과 인산염 농도별 성장률의 차이를 파악하였다.
성능/효과
- 반면, 진해만 중앙해역에서는 해수의 순환이 원활하여 일정의 낮은 영양염농도가 지속적으로 유지되는 환경하에서 갑작스러운 영양염류가 공급되면 식물플랑크톤이 곧바로 반응하는 것이 아니라 성장의 지연현상을 나타낸 후 점차적으로 높은 밀도를 유지할 것이라 생각된다. 결과적으로 본 연구를 통하여, 영양염 첨가에 따른 식물플랑크톤의 우점종의 점유율은 해역별로 다르게 나타났고, 이는 해역 및 정점에 따라서 현장에서 출현하는 우점종 및 종구성이 일정하게 차이를 보이고 있다는 것을 잘 대변하는 결과로서 판단된다. 이와 같은 결과는 진해만 광역해역을 통합적으로 관리하고, 수산물의 공급에 중요한 먹이의 에너지 흐름을 유추하는데 중요한 정보로 활용 가능할 것으로 판단된다.
- 진해만에서 식물플랑크톤의 대발생은 상대적으로 수온이 낮고 광량이 증가하는 2월과 3월에 빈번하게 발생하여 [4], 수계내 영양염류를 고갈시키는 경향이 강하다. 결과적으로 본격적인 강우기에 접어드는 6월 중순까지 상대적으로 낮은 영양염류가 해역에 잔존하여 식물플랑크톤의 성장을 둔화시킬 수 있는 잠재적 요인으로 작용가능하다는 결론이다. 따라서 본 연구에서는 양영염류가 상대적으로 낮은 농도가 유지되는 5월 진해만에서 필수 영양염 (질산염 및 인산염)을 농도별로 첨가하여 식물플랑크톤의 성장반응 및 영양염 제한 특성을 살펴보았다.
- 진해만에서 2010년과 2011년 해역의 특성이 다른 정점에서 영양염 첨가가 식물플랑크톤의 군집조성에 어떠한 영향을 미치는지 살펴본 결과, 만성적 부영양화 해역인 마산만의 정점1과 진해 속천항의 정점5에서도 추가적으로 영양염이 공급되면, 곧바로 식물플랑크톤이 반응하여 높은 현존량을 유지할 수 있을 것으로 파악하였다. 반면, 진해만 중앙해역에서는 해수의 순환이 원활하여 일정의 낮은 영양염농도가 지속적으로 유지되는 환경하에서 갑작스러운 영양염류가 공급되면 식물플랑크톤이 곧바로 반응하는 것이 아니라 성장의 지연현상을 나타낸 후 점차적으로 높은 밀도를 유지할 것이라 생각된다. 결과적으로 본 연구를 통하여, 영양염 첨가에 따른 식물플랑크톤의 우점종의 점유율은 해역별로 다르게 나타났고, 이는 해역 및 정점에 따라서 현장에서 출현하는 우점종 및 종구성이 일정하게 차이를 보이고 있다는 것을 잘 대변하는 결과로서 판단된다.
- 가 높은 점유율을 보였다. 본 실험을 통하여 영양염 첨가에 따른 해역별 식물플랑크톤의 우점양상은 해역별 현장에서 출현하는 현존량과도 일정의 상관성이 있는 것으로 나타났다. 아울러, 각 정점별 우점양상의 차이는 영양염 농도구배에 따른 각 생물의 영양염 농도 적응정도에 따른 생리학적 특성에 기인된 것으로 판단되었다.
- 4]. 영양염 농도구배별로 식물플랑크톤의 성장률을 비선형 회귀분석한 결과, 모든 정점에서 N, P 영양염 농도의 증가와 더불어 성장률이 기하급수적으로 증가하였으나, 일정의 영영염농도 (N:10 µM, P:1.0 µM; 2011년 정점1제외)에서 포화되는 양상을 명확하게 관찰할 수 있었다(P<0.001). 2010년에는 질산염 농도에 따른 정점 1과 정점 22의 성장률 차이는 나타나지 않았으나, 인산염 첨가군에서는 정점1에서 0.
- 진해만에서 2010년과 2011년 해역의 특성이 다른 정점에서 영양염 첨가가 식물플랑크톤의 군집조성에 어떠한 영향을 미치는지 살펴본 결과, 만성적 부영양화 해역인 마산만의 정점1과 진해 속천항의 정점5에서도 추가적으로 영양염이 공급되면, 곧바로 식물플랑크톤이 반응하여 높은 현존량을 유지할 수 있을 것으로 파악하였다. 반면, 진해만 중앙해역에서는 해수의 순환이 원활하여 일정의 낮은 영양염농도가 지속적으로 유지되는 환경하에서 갑작스러운 영양염류가 공급되면 식물플랑크톤이 곧바로 반응하는 것이 아니라 성장의 지연현상을 나타낸 후 점차적으로 높은 밀도를 유지할 것이라 생각된다.
후속연구
- 해역에서는 복잡 다양한 환경인자가 서로 연관되어 있어 공급된 영양염(=실험에서는 영양염첨가)은 해류 등의 요인으로 빠르게 희석 될 수 있지만, 이를 효과적으로 이용하는 식물플랑크톤 군집의 동태는 폐쇄된 실험실이나 실제 현장해역이 유사한 결과를 보일 것으로 판단된다. 다만, 현장에서는 개체 수의 빠른 희석효과가 있을 것으로 판단되지만, 폐쇄생태계에서는 이와 같은 점을 과대 해석할 수 있는 단점이 있으므로 추후 이와 같은 것을 보안하는 평가가 중요할 것으로 판단된다.
- 따라서 본 연구에서는 양영염류가 상대적으로 낮은 농도가 유지되는 5월 진해만에서 필수 영양염 (질산염 및 인산염)을 농도별로 첨가하여 식물플랑크톤의 성장반응 및 영양염 제한 특성을 살펴보았다. 이러한 결과는 진해만에서 만성적으로 발생하는 유해유독 미세조류의 성장에 직접적인 영향을 미치는 영양염류의 유입에 대한 관리방안을 제시할 수 있는 기초자료로 활용 가능할 것으로 기대된다.
- 결과적으로 본 연구를 통하여, 영양염 첨가에 따른 식물플랑크톤의 우점종의 점유율은 해역별로 다르게 나타났고, 이는 해역 및 정점에 따라서 현장에서 출현하는 우점종 및 종구성이 일정하게 차이를 보이고 있다는 것을 잘 대변하는 결과로서 판단된다. 이와 같은 결과는 진해만 광역해역을 통합적으로 관리하고, 수산물의 공급에 중요한 먹이의 에너지 흐름을 유추하는데 중요한 정보로 활용 가능할 것으로 판단된다.
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