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문제 정의
- 따라서 이 논문은 식물플랑크톤의 종조성, 출현 세포 밀도 및 생물량 등 식물플랑크톤 군집의 시 · 공간적 분포로부터 남해 중앙부 연안해역의 생물해양학적 환경 특성을 파악하여, 다양하게 활용되는 해양산업적 이용은 물론 해양환경오염 발생에 대한 대책 및 해양환경 보전, 그리고 해역이용과 관리를 위한 계획수립 등에 이용할 수 있는 기초자료를 제공하고자 한다.
제안 방법
- 고정한 해수는 실험실에서 24시간 이상 정치시켜 상등액을 제거하여 침전시키는 방법을 반복하여 최종농도가 10 mL가 되도록 농축하였다. 검경은 마이크로피펫을 이용하여 농축시료 0.1~1.0 mL를 0.5mm 간격의 봉선이 삽입된 계수판에 취하여 커버글라스를 하여 DIC가 장착된 광학현미경(Nikon, Eclipse TE300/ Nikon Eclipse 80i)을 사용하여 100X-400X 배율에서 종 동정과 계수를 실시하였다. 종 동정은 [9-14] 및 최근의 분류 문헌을 참고하였다.
- 주성분분석은 SPSS 프로그램을 이용하여 누적기여율 70%를 기준으로 계산하였다[16]. 계산된 인자부하량으로 식물플랑크톤의 출현 특성을 파악하였고, 득점에 의해 해역을 구분하였다.
- 4%로 고정하였다[8]. 고정한 해수는 실험실에서 24시간 이상 정치시켜 상등액을 제거하여 침전시키는 방법을 반복하여 최종농도가 10 mL가 되도록 농축하였다. 검경은 마이크로피펫을 이용하여 농축시료 0.
- 그리고 계절별 표층 식물플랑크톤 우점종를 이용하여 주성분분석을 실시하였다. 주성분분석은 SPSS 프로그램을 이용하여 누적기여율 70%를 기준으로 계산하였다[16].
- 남해 중앙부 연안해역의 식물플랑크톤 군집의 시 · 공간적 분포특성을 파악하기 위해 2012년 7월 30일(여름), 11월 19일(가을), 그리고 2013년 2월 14일(가을) 및 4월 15일(봄) 등 계절 조사를 실시하였다.
- 색소가 추출된 용매는 원심분리기(3000rpm, 15분)를 이용하여 용매와 불순물을 분리시킨다. 분리된 표본의 상등액을 취하여 분광광도계(Mecasys Co. Ltd., Optizen2120UV)를 사용하여 복수 파장에 대한 비색을 측정한다[15]. 측정된 복수 파장의 흡광도는 보정 이후 경험식에 의해 Chl-a 농도를 계산하였다.
- 식물플랑크톤 우점종을 대상으로 계산된 주성분분석에서 누적기여률은 봄을 제외하면 모두 제2주성분까지로 65% 이상을 나타내고 있기 때문에 각 주성분에 대한 인자부하량 및 득점은 제2주성분까지의 결과로 고찰하였다. 여름 주성분분석 결과는 누적기여율 79.
- 저층은 정점에 따른 수심이 매우 불규칙하기에 생략하고, 모든 정점에서 공통으로 측정된 5m 수심의 Chl-a 농도로 제시하였다. 즉 5m 수층은 여름 0.
- 표본 채집은 채수법에 의한 정성, 정량분석을 실시하였다[7]. 채수는 3L 용량의 반돈 채수기를 이용하여 표층과 저층보다 1m 위 수층(저층, B+1m)의 해수를 채수하였고, 정점의 위치는 휴대용 GPS 또는 선박에 장착된 플로터에 의해 확인하였다. 다만, 4계절 중 가을은 황천으로 남해도 남동해역의 7개 정점은 조사가 되지 않았다.
- , Optizen2120UV)를 사용하여 복수 파장에 대한 비색을 측정한다[15]. 측정된 복수 파장의 흡광도는 보정 이후 경험식에 의해 Chl-a 농도를 계산하였다.
- 해역의 잠재생물 생산성을 평가하기 위한 식물플랑크톤 생물량 지표로 Chlorophyll a (Chl-a) 농도는 현장에서 직접적으로 연속 측정이 가능한 잠수형형광광도계(JFE Advantech Co., Ltd, ASTD102)를 이용하여 각 정점의 표층에서 저층까지 1m 단위로 측정하였다. 다만 필요에 따라 Chl-a 농도의 보정은 일부 정점의 표층 해수를 채수하여, 실험실에서는 채수된 해수 500 mL를 취하여 박막여과지(pore size; 0.
대상 데이터
- 남해 중앙부 연안해역의 식물플랑크톤 군집의 시 · 공간적 분포특성을 파악하기 위해 2012년 7월 30일(여름), 11월 19일(가을), 그리고 2013년 2월 14일(가을) 및 4월 15일(봄) 등 계절 조사를 실시하였다. 조사는 소형선박을 이용하여 남해 연안해역의 20개 정점을 대상으로 하였다(Fig. 1). 표본 채집은 채수법에 의한 정성, 정량분석을 실시하였다[7].
데이터처리
- 그리고 계절별 표층 식물플랑크톤 우점종를 이용하여 주성분분석을 실시하였다. 주성분분석은 SPSS 프로그램을 이용하여 누적기여율 70%를 기준으로 계산하였다[16]. 계산된 인자부하량으로 식물플랑크톤의 출현 특성을 파악하였고, 득점에 의해 해역을 구분하였다.
이론/모형
- 종 동정은 [9-14] 및 최근의 분류 문헌을 참고하였다. 또한 최근 식물플랑크톤의 분류체계는 매우 급격하게 변화되기에 객관성 확보를 위해 World Register of Marine Species (WoRMS, www.marinespecies.org)에 준하여 정리하였다.
- 5mm 간격의 봉선이 삽입된 계수판에 취하여 커버글라스를 하여 DIC가 장착된 광학현미경(Nikon, Eclipse TE300/ Nikon Eclipse 80i)을 사용하여 100X-400X 배율에서 종 동정과 계수를 실시하였다. 종 동정은 [9-14] 및 최근의 분류 문헌을 참고하였다. 또한 최근 식물플랑크톤의 분류체계는 매우 급격하게 변화되기에 객관성 확보를 위해 World Register of Marine Species (WoRMS, www.
- 1). 표본 채집은 채수법에 의한 정성, 정량분석을 실시하였다[7]. 채수는 3L 용량의 반돈 채수기를 이용하여 표층과 저층보다 1m 위 수층(저층, B+1m)의 해수를 채수하였고, 정점의 위치는 휴대용 GPS 또는 선박에 장착된 플로터에 의해 확인하였다.
성능/효과
- curviseriata와 Chaetoceros spp., Pn.pungens가 우점하는 남해 중앙부 서쪽해역(○)를 포함하는 Ⅰ그룹과 특정 우점종 없이 다양한 생물이 출현하는 기타 해역인 Ⅱ그룹(■,◆)으로 구분되었다(Fig. 9).
- curvisetus, Ch. affinis, Guinadia flaccida와Guinadia striata가 4%대 우점율을 보였다.
- 9). 가을 역시 여름과 같이 최우점종 및 일부 낮은 우점율의 우점종에 우점되는 남해 중앙부 서쪽해역(●) 및 최우점종 Eucampia zodiacus에 우점돠는 남해 중앙부 서쪽 연안해역(○)을 포함하는 Ⅰ그룹과 특별한 우점종이 없는 기타해역인 Ⅱ그룹(■, ◆)으로 구분되었다(Fig. 9). 겨울은 최우점종 E.
- costatum-ls와 Asterionelopsis glacialis가 5% 이상 우점하였다(Table 2). 가을은 표․저층 모두 중심규조 E. zodiacus가 각 우점율 75.2%와 66.4%로 극우점하였다. 기타 낮은 우점율의 우점종은 표층에Ch.
- 9%의 점유율이었다. 계절별로는 여름이 69종으로 다양하였고, 봄과 가을이 42종으로 낮았다(Fig. 2). 분류군별로는 규조류가 연중 높은 출현 종을 보였고, 와편모조류를 포함한 식물성 편모조류는 여름에 집중적으로 출현하였다.
- 1%의 우점율을 보였다. 기타 우점종은 표층에 우상규조, Thalassionema nitzschioides와중심규조, L. danicus가 우점율 10% 이상을 차지한 반면, 저층은 유독 우상규조인 Pseudo-nitschia pungens와 가을과 겨울에 최우점종인 E. zodiacus, 그리고 T.nordenskioeldii가 우점율 10% 이상으로 출현하였다. 기타는 Ch.
- 남해 중앙연안부에서 계절조사 결과 출현이 확인된 식물플랑크톤 종은 52속 87종으로 규조류가 35속 54종으로 62.1%의 출현율을, 와편모조류를 포함한 식물성 편모조류가 17속 33종으로 37.9%의 점유율이었다. 계절별로는 여름이 69종으로 다양하였고, 봄과 가을이 42종으로 낮았다(Fig.
- 남해 중앙부 연안해역의 식물플랑크톤 군집에서 전체정점 평균으로 약 5% 이상의 우점율를 보이는 우점종은 계절에 따른 천이가 관찰되어 4계절 우점종으로 출현하는 종은 없었다. 다만 중심규조인 Eucampia zodiacus가 가을에서 봄까지 낮은 수온시기에 우점하였고, 특히 가을과 겨울에는 전체 수층에서 최우점하였다. 광양만 등 내만에서 연중 우점 출현하는 규조류 Skeletonemacostatum-ls는 봄에만 우점 출현하였다(Table 2).
- 또한 분류군별 식물플랑크톤 세포밀도 점유률은 표층에서 여름 와편모조류를 포함한 식물성 편모조류 점유율이 16.7%를 차지한 것을 제외하면 기타 모든 계절에 규조류가 95% 이상 차지하였다. 저층은 표층보다 규조류점유률이 높아, 여름도 95% 이상, 기타 계절은 99.
- 2). 분류군별로는 규조류가 연중 높은 출현 종을 보였고, 와편모조류를 포함한 식물성 편모조류는 여름에 집중적으로 출현하였다. 이러한 계절변화는 한국 남해연안 및 내만해역에서 일반적으로 관찰되는 현상이라 할 수 있다[17, 18].
- 식물플랑크톤 우점종을 대상으로 계산된 주성분분석에서 누적기여률은 봄을 제외하면 모두 제2주성분까지로 65% 이상을 나타내고 있기 때문에 각 주성분에 대한 인자부하량 및 득점은 제2주성분까지의 결과로 고찰하였다. 여름 주성분분석 결과는 누적기여율 79.0%를 나타내는 제3 주성분까지로 Z = 4.982Z1 + 1.884Z2 +1.038Z3로 계산되었다. 제1 주성분의 기여율은 49.
- 광양만 등 내만에서 연중 우점 출현하는 규조류 Skeletonemacostatum-ls는 봄에만 우점 출현하였다(Table 2). 우점종의계절변화는여름표층에유독성와편모조류인Gymnodiniumcatenatum 및 야광충 Noctiluca scintillans가 혼합되어 적조를 발생하였으나, 이들 적조생물이 포르마린 고정표본에서는 상당부분 파괴되어 과소평가 됨과 동시에 일정 해역에 패치분포를 하기에 정점 평균으로 표현한 최 우점종은 중심규조인 Chaetoceros curvisetus로서 26.4%의 우점율을 보였다. 기타 우점종은 중심규조, Chaetoceorodebilis, Chaetoceros affinis가 5% 이상 우점하였다.
- 이러한 주성분분석의 인자부하량 분포로부터 남해 중앙부 연안해역에서 중심규조와 우상규조 및 와편모조류 사이에는 출현을 지배하는 환경특성에는 차이가 있어, 종간경쟁으로 상호배타적 관계가 있는 것으로 판단되며, 우상규조와 와편모조류 사이에는 상호의존적 출현 관계를 가지는 것으로 이해할 수 있었다. 이러한 결과는 동해 울진연안해역[21] 및 서해 고군산도 해역[22]의 식물플랑크톤 군집에서도 유사한 경향이 관찰되고 있다.
- 인자부하량 분포에서 여름 제1주성분은 우점 규조류에 강한 양의 관계를 보이나, 약하지만 와편모조류, Gymnodinium catenatum과 음의 관계를 보였다. 제2주성분은 와편모조류, Prorocentrum triestinum과 강한 양의 관계를, 그리고 Chaetoceros curvisetus와 Ch.
- 기타 우점종은 중심규조, Chaetoceorodebilis, Chaetoceros affinis가 5% 이상 우점하였다. 저층도 최우점종 및 차우점종은 우점률에 다소 차이를 보일뿐 동일하였고, 표층에 우점하지 않는 S. costatum-ls와 Asterionelopsis glacialis가 5% 이상 우점하였다(Table 2). 가을은 표․저층 모두 중심규조 E.
- 0 ㎍/L 이상 높은 농도를 보였다. 저층은 전체적으로는 표층보다 높은 농도로 표층의 높은 농도를 보였던 해역보다 중앙부 개방해역에서 2.0㎍/L 이상으로 높았다(Fig. 7). 가을 표층은 앵강만에서 2.
- 038Z3로 계산되었다. 제1 주성분의 기여율은 49.8%로 비교적 높았으며, 제2 주성분까지 기여율은 68.6%로 2/3 이상의 특정값이 제1 및 제2 주성분에 집약되었다(Table 3). 가을은 누적기여율 74.
- 5%로 계속하여 우점하였다. 제2우점종도 표․저층모두 중심규조, Thalassiosira curviseriata가 각 우점율24.8%와 21.3%로 높았다. 기타 낮은 우점율이지만 표․저층 모두 중심규조, Leptocylindrus danicus와 우상규조, A.
- 봄은 극우점하는 종이 없이 낮은 우점율로 다양한 우점종이 출현하였다. 주성분분석 결괴에도 이러한 내용이 반영되어, 높은 기여율로 집약되는 특성값은 없었으며, 누적기여율 70%를 기준이로 하였을 때 제4 주성분까지 계산되지만, 제3 주성분까지를 정리하면, Z =3.878Z1 + 2.999Z2 + 1.447Z3로 계산되었다. 기여율은 제1 주성분이 29.
- 즉 5m 수층은 여름 0.66 ~ 5.02 ㎍/L 범위에서 1.82 ± 1.23 ㎍/L 변동 폭을, 가을은 0.79~ 4.70 ㎍/L 범위에서 1.42 ± 1.05 ㎍/L 변동 폭을, 겨울은 0.54 ~ 4.40 ㎍/L 범위에서 1.48 ± 1.21 ㎍/L 변동 폭을, 그리고 봄은 0.79 ~ 3.41 ㎍/L 범위에서 1.64 ± 0.69㎍/L 변동 폭으로 표층보다 다소 높은 Chl-a 농도를 보였다(Fig. 6).
- 출현종의 계절천이 특성은 동일종에 대해서도 계절에 따른 세포밀도 차이가 크고, 4계절 출현한 종은 규조, Chaetoceros affinis, Ditylum brightwellii, Eucampiazodiscus, Guinadia flaccida, G. striata, Leptocylindrusdanicus, Nitzschia longissima, Paralia sulcata, Pleurosigmanormanii, Proboscia alata, Pseudo-nitzschia pungens,Pseudosolenia calcar-avis, Rhizosolenia setigera, Skeletonemacostatum-ls, Stephanophyxis turris, Thalassionema niztschioides16종과 식물성 편모조, 의 Tripos kofoidii, Noctiluca scintillans,Protoperidinium pentagonum 3종, 그리고 유글레나조류인 Eutreptiella gymnastica 1종을 포함하여 20종이었다(Table 1). 이들 종은 우리나라 연안해역에서도 비교적 쉽게 관찰된다.
후속연구
- 한편으로는 다양한 선박의 빈번한 왕래로 소형 어선과 대형 화물선 사이에 충돌사고는 물론 유류유출 사고도 빈발하는 해역이다. 때문에 이들 해역에서 다양한 해양산업을 위한 해역이용과 관리, 그리고 해양사고에 대한 신속한 대책수립을 위해서도 내만의 섬진강을 통한 담수 유입은 물론, 남해 개방해역에 영향을 미치는 쓰시마난류, 중국대륙연안수 및 황해저층냉수를 포함한 한국고유연안수의 거동에 대한 확실한 변동양상과 생물생산 기구의 파악이 우선되어야 할 것으로 판단된다.
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