낙동강 하구역에서 2013-2015년 식물플랑크톤의 시·공간분포 특성 The Characteristics of Spatio-Temporal Distribution on Phytoplankton in the Nakdong River Estuary, during 2013-2015원문보기
낙동강 상류지역 건설사업 이후, 식물플랑크톤의 시 공간 분포특성을 파악하기 위해 2013년 2월부터 2015년 12월까지 낙동강 하구둑에서 가덕도 동편에 이르는 수역에서 격월로 환경요인과 식물플랑크톤을 조사하였다. 환경요인은 연간 유의한 차이를 보이지 않았으나, 상 하부수역 및 계절적 차이가 나타났다. 상부수역은 돌말류, 녹조류, 남조류가 하부수역보다 높았고, 특히 담수돌말류와 남조류가 우점하였다. 반면 하부수역은 와편모류가 주로 출현하였다. 상관분석 결과, 상부수역은 Stephanodiscus spp., Asterionellopsis formosa, Microcystis spp.가 주로 담수방류에 의한 인위적인 유입과 관련성이 나타났다. 우점종과 상관관계가 나타난 환경요인은 수온, 풍속, DIP, DIN 등으로 나타났다. 하부수역에서 상위종으로 출현한 와편모류는 대부분 영양염류 및 바람과 상관성이 나타났다. 특히 하부수역에서 Prorocentrum donghaiense은 DIN, 풍속, 강풍발생 일수와 음의 상관성이 나타났고, 하계시기에 집중적으로 출현한다. 유사도와 PCA분석에서도 상부수역은 시기적인 구분이 뚜렷하지 않은 반면 하부수역에서는 계절적인 차이가 발생하였다. 하부수역은 2014년 일부시기를 제외하고, 크게 와편모류가 증가하는 6-8월과 돌말류가 우점하는 10-4월로 구분되었다. 이는 지리적 특성에 의한 담수 방류의 영향범위 차이가 담수종과 영양염류의 유입을 변화시켜 식물플랑크톤 군집특성에 영향을 미치고 있음을 의미한다.
낙동강 상류지역 건설사업 이후, 식물플랑크톤의 시 공간 분포특성을 파악하기 위해 2013년 2월부터 2015년 12월까지 낙동강 하구둑에서 가덕도 동편에 이르는 수역에서 격월로 환경요인과 식물플랑크톤을 조사하였다. 환경요인은 연간 유의한 차이를 보이지 않았으나, 상 하부수역 및 계절적 차이가 나타났다. 상부수역은 돌말류, 녹조류, 남조류가 하부수역보다 높았고, 특히 담수돌말류와 남조류가 우점하였다. 반면 하부수역은 와편모류가 주로 출현하였다. 상관분석 결과, 상부수역은 Stephanodiscus spp., Asterionellopsis formosa, Microcystis spp.가 주로 담수방류에 의한 인위적인 유입과 관련성이 나타났다. 우점종과 상관관계가 나타난 환경요인은 수온, 풍속, DIP, DIN 등으로 나타났다. 하부수역에서 상위종으로 출현한 와편모류는 대부분 영양염류 및 바람과 상관성이 나타났다. 특히 하부수역에서 Prorocentrum donghaiense은 DIN, 풍속, 강풍발생 일수와 음의 상관성이 나타났고, 하계시기에 집중적으로 출현한다. 유사도와 PCA분석에서도 상부수역은 시기적인 구분이 뚜렷하지 않은 반면 하부수역에서는 계절적인 차이가 발생하였다. 하부수역은 2014년 일부시기를 제외하고, 크게 와편모류가 증가하는 6-8월과 돌말류가 우점하는 10-4월로 구분되었다. 이는 지리적 특성에 의한 담수 방류의 영향범위 차이가 담수종과 영양염류의 유입을 변화시켜 식물플랑크톤 군집특성에 영향을 미치고 있음을 의미한다.
To understand the characteristics of the spatio-temporal distribution of phytoplankton after barrage construction in the Nakdong River Estuary, this study investigated relevant environmental parameters and phytoplankton status based on bi-monthly samples collected from the Nakdong River Estuary itse...
To understand the characteristics of the spatio-temporal distribution of phytoplankton after barrage construction in the Nakdong River Estuary, this study investigated relevant environmental parameters and phytoplankton status based on bi-monthly samples collected from the Nakdong River Estuary itself from February 2013 to December 2015. Environmental parameters did not differ significantly across these years but did vary between zones and seasons. The results suggested that the upper zone was dominated by fresh-water diatoms, green algae, and blue-green algae, whereas the lower zone was mostly dominated by dinoflagellates. The presence of Stephanodiscus spp., Asterionellopsis formosa, and Microcystis spp. in the upper zone was related to the inflow of freshwater discharge by artificial control of dyke gates. The dominant phytoplankton species in this zone were dependent on temperature, wind speed, DIP, and DIN, while those in the lower zone were mostly dependent on nutrients and wind speed. In addition, at the lower zone, there were negative correlations between Prorocentrum donghaiense, DIN, and wind speed, with its abundance being higher during the summer than other seasons. Analysis of temporal variations did not indicate any significant differences in the upper zone but did reveal variations among seasons at the lower zone. Except in 2014, the lower zone could be divided into periods dominated by diatoms (October-April) and dinoflagellates (June-August). These results suggest that the characteristics of the phytoplankton community were influenced by changes in the inflow of freshwater species and nutrients given the difference in the range affected by freshwater discharge.
To understand the characteristics of the spatio-temporal distribution of phytoplankton after barrage construction in the Nakdong River Estuary, this study investigated relevant environmental parameters and phytoplankton status based on bi-monthly samples collected from the Nakdong River Estuary itself from February 2013 to December 2015. Environmental parameters did not differ significantly across these years but did vary between zones and seasons. The results suggested that the upper zone was dominated by fresh-water diatoms, green algae, and blue-green algae, whereas the lower zone was mostly dominated by dinoflagellates. The presence of Stephanodiscus spp., Asterionellopsis formosa, and Microcystis spp. in the upper zone was related to the inflow of freshwater discharge by artificial control of dyke gates. The dominant phytoplankton species in this zone were dependent on temperature, wind speed, DIP, and DIN, while those in the lower zone were mostly dependent on nutrients and wind speed. In addition, at the lower zone, there were negative correlations between Prorocentrum donghaiense, DIN, and wind speed, with its abundance being higher during the summer than other seasons. Analysis of temporal variations did not indicate any significant differences in the upper zone but did reveal variations among seasons at the lower zone. Except in 2014, the lower zone could be divided into periods dominated by diatoms (October-April) and dinoflagellates (June-August). These results suggest that the characteristics of the phytoplankton community were influenced by changes in the inflow of freshwater species and nutrients given the difference in the range affected by freshwater discharge.
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제안 방법
Table 3. Spearman rank correlation between top rank species of phytoplankton and environmental parameters in the Nakdong River estuary. Environmental parameters: T = temperature, S = salinity, WS = wind speed, U = u component, V = v component, Pre = precipitation; ** = p<0.
(1990), Shim(1994), Tomas(1997) 등을 참조하여 동정 및 계수하였다. 계수된 자료는 cells ml-1로 환산하였고, 총 현존량의 10 % 이상을 차지하는 종을 우점종으로 분류하였다. 그 후, 분석된 자료는 각 수역의 군집구조를 파악하기 위해 상부수역과 하부수역에서 총 현존량의 0.
계수된 자료는 cells ml-1로 환산하였고, 총 현존량의 10 % 이상을 차지하는 종을 우점종으로 분류하였다. 그 후, 분석된 자료는 각 수역의 군집구조를 파악하기 위해 상부수역과 하부수역에서 총 현존량의 0.5 % 이상을 자치한 종을 상위종으로 분류하였다.
현장조사는 2013년 2월부터 2015년 12월까지 총 18회에 걸쳐 격월로 수행하였고, 조사정점은 담수방류의 영향을 고려한 총 9개 정점을 Chung and Youn (2013)에 의한 염분 분포범위를 기준으로 상부수역(St.1-3; upper zone)과 하부수역(St.4-9; lower zone)으로 구분하였다(Fig. 1). 수온, 염분은 보정된 측정장비(SBE 19plus)를 이용하여 표층에서 측정하였다.
대상 데이터
강수량과 풍향·풍속 자료는 조사지역과 가장 가까운 김해기 상대의 측정자료를 이용하였고, 풍향·풍속 자료로 바람의 벡터성분(U, V)을 구하였다.
데이터처리
Significant differences are analyzed using Kruscal-Wallis H-test (for year, month and season) and Mann-Whitney U-test (for upper and lower zone) (α = 0.05).
환경요인과 식물플랑크톤의 단변량 변수 대부분이 정규성(Kolmogorov-Smirnov's test)과 등분산성(Leven's test)을 만족하지 못하여 비모수적 통계방법인 Kruska-Wallis H-test와 Mann-Whitney U-test를 이용하여 시·공간적 변동의 통계적 유의성을 검증하였다. 또한 환경요인과 식물플랑크톤의 생태학적 관계를 이해하기 위해 상관분석(Spearman rank correlation), 주성분 분석(Principal Component Analysis, PCA)을 수행하였고, 집괴분석(Bray Curtis similarity)으로 유연관계를 파악하였다. 모든 통계분석은 SAS Enterprise Guide 4.
환경요인과 식물플랑크톤의 단변량 변수 대부분이 정규성(Kolmogorov-Smirnov's test)과 등분산성(Leven's test)을 만족하지 못하여 비모수적 통계방법인 Kruska-Wallis H-test와 Mann-Whitney U-test를 이용하여 시·공간적 변동의 통계적 유의성을 검증하였다.
이론/모형
농축시료는 Sedwick-Rafter Chamber를 이용하여 광학현미경(Nikon eclipse Ni-U)하에서 Rines and Hargraves(1988), Round et al.(1990), Shim(1994), Tomas(1997) 등을 참조하여 동정 및 계수하였다. 계수된 자료는 cells ml-1로 환산하였고, 총 현존량의 10 % 이상을 차지하는 종을 우점종으로 분류하였다.
와 같은 와편모류가 우점하여 출현하는 양상을 명확하게 규명하였다. 결론적으로 낙동강하구유역은 간헐적으로 담수방류의 영향을 받고 있지만, 낙동강 상류지점의 보 건설 이후 방류량의 감소로 인해 낙동강 하구언 방조제 아래 정점인 상부수역으로 제한적으로 영향을 미치고 있고, 하부수역은 연안 내만의 특성을 보여, 식물플랑크톤의 분포 양상이 명확하게 구분되는 특성을 보였다.
따라서 낙동강 하구는 다양한 건설사업의 영향으로 환경변화가 급격히 또는 지속적으로 발생하였고, 이로 인해 식물플랑크톤의 시·공간분포특성이 지속적으로 변화하고 있음을 확인할 수 있었다.
8). 따라서 상부수역은 시기적으로 크게 담수성 돌말류가 우점하는 2-4월과 남조류가 증가하는 8월에 식물플랑크톤 군집의 급격한 종 천이가 발생 하였고, 이는 상관분석과 같이 계절변화에 따른 하구둑 상류지역의 우점종 특성에 따라 변화하고 있었다(Fig. 8). 하부수역의 제 1 축은 Microcystis spp.
보 건설 후(2013-2015년), 상부수역은 총 18회 조사기간동안 염분이 25 이상인 시기가 단 3회(평균 19.7)로 강수량과 상관없이 담수방류의 영향이 지속적으로 나타났다. 특히 시기적으로는 2월과 8월에 평균 염분이 각각 14.
본 조사유역의 상부수역(하구방조제 인근정점, St.1-3)은 상류지역의 보 건설 이후 지속적으로 방류량이 감소하였으나, 적은 수량의 담수가 지속적으로 유입되어 고착화된 저염분 환경으로 인해 담수성 돌말류, 남조류, 녹조류가 우점 하는 양상을 보였고, 특히 동계에 담수성 Stephanodiscus spp.가 극우점 출현하였다.
상·하부수역의 주성분 분석(PCA) 결과, 상부수역이 1-4축이 총 변동량의 73.3 %를 설명하였고, 하부수역도 1-4축이 73.2 %를 설명하였다(Fig. 8).
01). 상부수역은 담수방류의 영향으로 하부수역보다 염분이 평균 11.6이 낮았고, DIN이 평균 4.5배가 높았다(Fig. 2, 3). 또한 상부수역에서 DIN은 시기적으로 동·춘계(12-4월)에 평균 63.
, 1987, Table 4). 식물플랑크톤은 돌말류와 와편모류가 주요 분류군으로 출현하였고, 돌말류가 동계에, 와편모류가 하계에 주로 출현하는 일반적인 연안특성을 보였다. 일부 정체수역에선 녹조와 남조류가 제한되어 출현하였고, 대표적인 연안종인 Skeletonema spp.
연안하구는 개방 하구와 닫힌 하구에 따라 환경적 차이를 보이며, 특히 닫힌 하구에서 담수방류에 따른 영향이 장·단기적으로 식물플랑크톤의 군집변화를 조절하는 주요 요인으로 나타났다.
6). 이 시기의 하부수역은 주로 돌말류, 와편모류, 남조류 및 편모류가 높았고, 특히 와편모류가 평균 147 cells ml-1로 유의한 차이를 보였다.
이로 인해 식물플랑크톤은 담수성 돌말류와 남조류가 대량출현(>103 cells ml-1)하였고, 시기적으로 주요 종이 2월과 8월에 각각 돌말류(Stephanodiscus spp.)와 남조류(Microcystis spp.)로 구분되었다.
6월에 하부 수역은 4월대비 질산염(56 %), 인산염(55 %), N:Si ratio(85 %)가 크게 감소하였고, 수온이 평균 20℃로 높게 나타났다. 이로 인해 와편모류인 Prorocentrum donghaiense가 최상위종으로 출현하였다.
7)로 강수량과 상관없이 담수방류의 영향이 지속적으로 나타났다. 특히 시기적으로는 2월과 8월에 평균 염분이 각각 14.8과 16.2로 다른 시기보다 방류의 영향이 더욱 크게 나타났고, 이는 식물플랑크톤 군집특성 변화(PCA 결과)와 밀접한 관련성이 있었다(Fig. 8). 이로 인해 식물플랑크톤은 담수성 돌말류와 남조류가 대량출현(>103 cells ml-1)하였고, 시기적으로 주요 종이 2월과 8월에 각각 돌말류(Stephanodiscus spp.
후속연구
따라서 본 연구는 상류지역 건설사업 이후(2013-2015년) 환경 및 식물플랑크톤 시·공간분포 특성을 파악하여, 향후 닫힌 하구에서 식물플랑크톤의 장·단기 분포특성을 이해하는데 유용한 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
하구의 생산성은 어떠한가?
, 2009). 하구의 생산성은 제한적인 분포 면적에도 불구하고 해양생태계에서 가장 높은 지역 중 하나이다(Costanza et al., 1997; Brito et al.
하구란?
하구는 담수와 해수가 만나는 전이지대로, 물리·화학적 환경변화가 큰 대표적인 지역이며(Benyoucef et al., 2013), 특히 염분의 공간적 구배가 뚜렷한 특성을 지닌다(UNESCO, 1978; Lehman, 2007).
하구에서 식물플랑크톤은 담수종, 기수종, 해수종 등 다양한 특성을 지닌 종이 혼재되어 출연하고 있는 이유는?
하구는 담수와 해수가 만나는 전이지대로, 물리·화학적 환경변화가 큰 대표적인 지역이며(Benyoucef et al., 2013), 특히 염분의 공간적 구배가 뚜렷한 특성을 지닌다(UNESCO, 1978; Lehman, 2007). 이로 인해 주요 일차생산자인 식물플랑크톤은 담수종, 기수종, 해수종 등 다양한 특성을 지닌 종이 혼재되어 출현하고 있다(Cloern and Dufford, 2005; Muylaert et al.
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