조석에 따른 영산강 하구의 물리적 환경 및 식물플랑크톤 크기구조: 소조기 Tidal Influence on Physical Parameters and Phytoplankton Size Structure in Youngsan River Estuary during Neap Tide원문보기
To understand the changes in physical parameters and phytoplankton size structure caused by tides, a fixed station in the Youngsan River estuary was monitored at 2-h intervals, on April 28, 2012 and August 12, 2012. No clear relationship was observed between the temperature and salinity changes and ...
To understand the changes in physical parameters and phytoplankton size structure caused by tides, a fixed station in the Youngsan River estuary was monitored at 2-h intervals, on April 28, 2012 and August 12, 2012. No clear relationship was observed between the temperature and salinity changes and tidal levels in April. However, in August, temperature decreased during the ebb tide and increased during the flood tide, while salinity showed the opposite trend. In addition, there was no specific change in the phytoplankton biomass corresponding to tidal levels in April. In August, the total chlorophyll a and the biomass of net phytoplankton (>$20{\mu}m$) increased almost 20 times during the ebb tide and decreased during the flood tide. The biomass of nanophytoplankton (<$20{\mu}m$) showed a similar variation in response to tidal level changes. In April, the relationship between percent contributions of phytoplankton size structure and tidal levels was not clear. In August, the net phytoplankton was dominant in the early stage and nanophytoplankton was dominant in the later stage, while contribution of nanophytoplankton and net phytoplankton increased at high tide and low tide, respectively. Therefore, in April, other factors such as freshwater discharge were more important than the tide, whereas in August, when no freshwater discharge was recorded, the changes in semidiurnal tides influenced the physical parameters and phytoplankton dynamics. These results could contribute to the understanding of phytoplankton dynamics in the Youngsan River estuary.
To understand the changes in physical parameters and phytoplankton size structure caused by tides, a fixed station in the Youngsan River estuary was monitored at 2-h intervals, on April 28, 2012 and August 12, 2012. No clear relationship was observed between the temperature and salinity changes and tidal levels in April. However, in August, temperature decreased during the ebb tide and increased during the flood tide, while salinity showed the opposite trend. In addition, there was no specific change in the phytoplankton biomass corresponding to tidal levels in April. In August, the total chlorophyll a and the biomass of net phytoplankton (>$20{\mu}m$) increased almost 20 times during the ebb tide and decreased during the flood tide. The biomass of nanophytoplankton (<$20{\mu}m$) showed a similar variation in response to tidal level changes. In April, the relationship between percent contributions of phytoplankton size structure and tidal levels was not clear. In August, the net phytoplankton was dominant in the early stage and nanophytoplankton was dominant in the later stage, while contribution of nanophytoplankton and net phytoplankton increased at high tide and low tide, respectively. Therefore, in April, other factors such as freshwater discharge were more important than the tide, whereas in August, when no freshwater discharge was recorded, the changes in semidiurnal tides influenced the physical parameters and phytoplankton dynamics. These results could contribute to the understanding of phytoplankton dynamics in the Youngsan River estuary.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 조석 주기별로 영산강 하구의 물리적 환경인자를 조사하고, 식물플랑크톤 크기 구조 변동을 파악함으로써 조석주기에 따른 식물플랑크톤의 반응을 파악하고자 하였다.
제안 방법
사용된 필터들을 90% Acetone 8 mL가 담긴 차광 시험관에 넣고 12시간이 지난 후 24시간 이내에 10-AU Fluorometer (Turner Designs®)로 측정하였다. 각 측정된 chlorophyll a의 농도 차이를 이용하여 크기별 chlorophyll a를 계산하였다.
1). 모니터링은 소조 기인 2012년 4월 28일과 8월 12일에 24시간 동안 2시간 간격으로 실시하였다. 식물플랑크톤 분석을 위해 조사 정점에서 Niskin 채수기를 이용하여 해수 표면 1 m아래 수심에서 채수하였다.
물리적 환경인자인 수온, 염분, 탁도는 YSI-Model 6600 v2 장비를 사용하여 현장에서 측정하였다.
사용된 필터들을 90% Acetone 8 mL가 담긴 차광 시험관에 넣고 12시간이 지난 후 24시간 이내에 10-AU Fluorometer (Turner Designs®)로 측정하였다.
모니터링은 소조 기인 2012년 4월 28일과 8월 12일에 24시간 동안 2시간 간격으로 실시하였다. 식물플랑크톤 분석을 위해 조사 정점에서 Niskin 채수기를 이용하여 해수 표면 1 m아래 수심에서 채수하였다. 조사 기간 동안 조위는 목포항을 기준으로 국립해양조사원(http://www.
식물플랑크톤 크기 구조 파악을 위해 대형 식물플랑크톤(net-plankton; > 20μm )과 미소 식물플랑크톤(nano-plankton; <20μm )으로 분류하였다.
영산강 하구에서 조석에 따른 물리적 환경 및 식물 플랑크톤 크기구조를 파악하기 위하여 2012년 4월 28일과 8월 12일에 24시간 동안 2시간 간격으로 모니터링을 실시하였다. 4월 조사에서 수온과 염분, 탁도는 조위에 따른 뚜렷한 분포를 보이지 않았으며 식물플랑크톤 생체량과 크기구조에도 뚜렷한 경향을 나타내지 않았다.
전체 chlorophyll a는 시료 적당량을 GF/F filter와 펌프(<120 mmHg) 를 사용하여 여과하였고, 크기 분류를 위해 20μmmesh(Nytex®)를 이용하였다.
대상 데이터
본 연구에서는 조석에 따른 영산강 하구의 물리적 환경과 식물플랑크톤 크기 구조 변동을 파악하기 위해 식물플랑크톤의 생체량(chlorophyll a)이 높게 나타나는 정점(MT)을 선정하였다(Fig. 1). 모니터링은 소조 기인 2012년 4월 28일과 8월 12일에 24시간 동안 2시간 간격으로 실시하였다.
식물플랑크톤 분석을 위해 조사 정점에서 Niskin 채수기를 이용하여 해수 표면 1 m아래 수심에서 채수하였다. 조사 기간 동안 조위는 목포항을 기준으로 국립해양조사원(http://www.khoa.go.kr, 2012) 자료를 참고하였고, 일조량, 강수량은 기상청 자료(http://www.kma.go.kr, 2012), 영산강 담수 방류량은 한국농어촌공사(http://www.ekr.or.kr, 2012) 의 자료를 이용하였다.
데이터처리
환경인자와 전체 및 크기별 식물플랑크톤의 연관성을 파악하기 위해 SPSS 18.0을 이용하여 상관분석(Pearson’s correlation analysis)을 실시하였다.
성능/효과
결론적으로, 조사 2일전에 담수 유입이 있었던 4월의 식물플랑크톤 및 물리학적 환경 변동은 조석보다는 담수 유입과 같은 다른 요인의 영향이 더 큰 것으로 확인되었고, 담수 유입의 영향이 없었던 8월의 경우에는 조석변화가 식물플랑크톤 및 물리학적 변동을 결정하는 주요인자가 되는 것으로 나타났다. 특히 반일 주조기 동안 식물플랑크톤의 생체량 변화폭이 매우 컸으며 이러한 식물플랑크톤의 크기 구조 및 생체량의 변동은 상위소비자인 동물플랑크톤이나 저서생물의 생태에 영향을 미칠 수 있을 것으로 사료된다.
, 1971). 따라서 8월 조사에서 19시 05분 이후에 미소 식물플랑크톤의 기여율이 높은 것은 창조 시 조류로 인해 들어온 외해의 미소 식물플랑크톤 유입의 영향이거나 혹은 동물플랑크톤의 의한 세포크기가 큰 대형 식물 플랑크톤에 대한 선택적인 포식이 기여율 변화에 영향을 미쳤을 가능성이 있을 것으로 사료된다.
따라서 본 연구에서는 4월 조사 시 조석의 영향보다 담수방류(조사 2일 전)와 같은 다른 요인의 영향이 더 큰 것으로 사료되고, 담수유입이 없던 8월 조사에 서는 반일주조의 조석 변화가 물리학적 및 식물플랑크톤 변동에 영향을 미친 것으로 사료된다.
(1988)의 연구 결과에 의하면 식물플랑크톤 생체량 변동은 담수유입에 의한 염분의 변화에 영향을 받는다고 제시하였다. 따라서 조석의 영향보다는 4월 조사 2일 전 지속적으로 유입된 담수에 영향이 식물플랑크톤 변동에 영향을 미친 것으로 사료된다.
반일주조가 영산강 하구의 물리적 환경과 식물플랑크톤에 미치는 영향을 조사한 본 연구의 조사 결과에서 4월의 물리적 변동을 보면, 수온과 염분, 탁도 모두 조석에 따른 변동을 보이지 않았으며(Fig. 3-A1, B1, C1) 조위와 환경인자와의 상관분석 또한 유의한 상관성을 나타내지 않았다(Table 1). 반면 8월의 경우, 수온은 조위와 유사한 변동을 보였으며(Fig.
4-A1). 상관분석 결과 생체량은 조위와 유의한 상관성은 보이지 않았으나 염분과 유의한 음의 상관성을 나타냈다(Table 2). Fisher et al.
3. 조석변화에 따른 전체 및 크기별 식물플랑크톤과 환경인자와의 상관성
상관분석 결과, 4월 조사 시에는 수온의 경우 미소 식물플랑크톤과 유의한 양의 상관성을 보였으며 전체, 대형식물플랑크톤은 염분과 유의한 음의 상관성을 나타냈다(Table 1)
. 탁도는 대형식물플랑크톤과 유의한 양의 상관성을 보였다.
식물플랑크톤의 크기 구조 변동 분석 결과, 대형 식물플랑크톤 생체량(net chlorophyll a)은 4월과 8월 조사 시 각각 0.21~1.00, 0.30~108.42 μg/L로 나타났다 (Fig. 4-B1, B2).
전체 식물플랑크톤에 대한 크기별 식물플랑크톤 기여율을 보면 4월 조사 시 대형 식물플랑크톤 기여율이 높았으며(Fig. 3-D1) 4월 조사와는 다르게 8월 조사에서는 전반기에는 대형 식물플랑크톤이 후반기에는 미소 식물플랑크톤의 기여율이 높게 나타났다(Fig.3-D2). 조석변화에 따른 기여율 분석 결과, 4월은 뚜렷한 경향을 보이지 않았지만 8월 조사의 경우 창조 시 미소 식물플랑크톤 기여율이 증가하는 경향을 나타냈고, 낙조 시 대형 식물플랑크톤 증가하는 경향을 보였다.
8월 조사에서 수온은 낙조 시 감소하고 창조 시 증가하는 경향을 보였으며 염분의 경우 수온과 반대의 경향을 나타냈다. 전체와 대형식물플랑크톤 생체량은 낙조 시 약 20배 증가하였다가 창조 시 다시 감소하는 경향을 보였다. 특히 반일주조 동안 식물플랑크톤 생체량의 변화폭이 매우 크게 나타났다.
조사기간 동안 전체 식물플랑크톤 생체량(totalchlorophyll a)은 4월 조사 시 0.49~1.51 μg/L로 3배의 농도 분포를 보였고 8월 조사 시 5.54~116.13 μg/L로약 20배의 농도 변동을 나타냈으며 4월보다 8월 조사 시에 가장 높은 농도를 보였다(Fig. 4-A1, A2).
탁도의 경우 염분과 유의한 음의 상관성을 보였다. 조석변화에 따라 전체 및 대형식물플랑크톤이 유의한 음의 상관성을 보인 반면 미소 식물플랑크톤은 유의하지는 않지만 양의 상관성을 보였다. 미소 식물플랑크톤은 또한 환경인자 염분과도 유의한 음의 상관성을 나타냈다.
3-D2). 조석변화에 따른 기여율 분석 결과, 4월은 뚜렷한 경향을 보이지 않았지만 8월 조사의 경우 창조 시 미소 식물플랑크톤 기여율이 증가하는 경향을 나타냈고, 낙조 시 대형 식물플랑크톤 증가하는 경향을 보였다.
4-A1, A2). 조석변화에 따른 전체 식물플랑크톤 변동을 살펴보면, 4월 조사 시에는 뚜렷한 경향을 보이지 않았고, 8월 조사의 경우, 낙조 시 증가하였으며 창조 시 감소하는 경향을 나타냈으나 19시 05분 이후에는 뚜렷한 경향을 보이지 않았다.
후속연구
3-B2) 아산만에서는 조위와 유사한 분포를 보였다. 이는 조사 정점의 아래에 위치한 하수 처리장에서 나온 방출수나 영암호와 금호호에서 방류되었던 담수로 인해 낮아진 염분을 가진 해수가 창조시 유입되었을 가능성이 있는 것으로 추정되지만 추가적인 조사가 필요할 것으로 사료된다.
현재까지 본 영산강 하구에서 조석에 의한 식물플랑크톤의 크기 구조 변동에 대한 연구 보고가 시행되지 않았다는 점을 고려할 때 본 연구 결과는 영산강 수생태계에 대한 이해와 효율적인 수질관리를 위한 자료로 활용될 수 있을 것이다. 하지만 향후 영산강 하구의 조석 영향 연구에서는 영양염과 동물플랑크톤 동태 분석도 함께 공간적인 조사도 병행되어야 할 것이며 또한 대조기, 소조기와의 변동 비교연구도 필요할 것으로 사료된다.
현재까지 본 영산강 하구에서 조석에 의한 식물플랑크톤의 크기 구조 변동에 대한 연구 보고가 시행되지 않았다는 점을 고려할 때 본 연구 결과는 영산강 수생태계에 대한 이해와 효율적인 수질관리를 위한 자료로 활용될 수 있을 것이다. 하지만 향후 영산강 하구의 조석 영향 연구에서는 영양염과 동물플랑크톤 동태 분석도 함께 공간적인 조사도 병행되어야 할 것이며 또한 대조기, 소조기와의 변동 비교연구도 필요할 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
연안 하구에서 식물플랑크톤은 어떠한 역할을 담당하는가?
하구는 조석, 파랑, 담수유입 등에 의해 담수와 해수의 혼합이 발생하여 물리, 화학, 생물, 지질학적으로 매우 복잡한 해양 환경의 특성을 보이는 환경이다. 연안 하구에서 식물플랑크톤은 1차 생산자로서 동물플랑크톤과 어류와 같은 상위 영양단계에 영향을 미치며 탄소와 영양염류의 순환에도 중요한 역할을 담당하고 있으며(Boynton et al., 1982; Coffin et al.
하구는 어떠한 환경인가?
하구는 조석, 파랑, 담수유입 등에 의해 담수와 해수의 혼합이 발생하여 물리, 화학, 생물, 지질학적으로 매우 복잡한 해양 환경의 특성을 보이는 환경이다. 연안 하구에서 식물플랑크톤은 1차 생산자로서 동물플랑크톤과 어류와 같은 상위 영양단계에 영향을 미치며 탄소와 영양염류의 순환에도 중요한 역할을 담당하고 있으며(Boynton et al.
영산강 하구에서 담수가 해수역으로 유입되는 형태로 바뀌어 나타난 결과는?
특히 담수역의 수위에 따라 인위적인 수문조작으로 담수가 해수역으로 유입되는 형태로 바뀌었다. 이로 인해 해수 유동이 차단될 뿐만 아니라 유속이 감소하였으며(Kang and Ihm, 1998; Kim, 1999), 조간대 감소 및 조석 특성도 변화한 것으로 보고되었다(Lee, 1994; Kang et al., 1998). 또한 조류속 감소로 인해 체류시간이 증가하면서 오염물질이 집적되어 하구 내 환경오염이 예상되는 해역이다(Kang, 1996; Park, 1997).
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