[논문]하계 한반도 해역(동해, 서해, 남해 및 동중국해)의 하위영양단계 먹이망 구조 : 탄소 및 질소 안정동위원소 활용

민준오; 이창화; 윤석현

doi:10.7837/kosomes.2020.26.5.493

하계 한반도 해역(동해, 서해, 남해 및 동중국해)의 하위영양단계 먹이망 구조 : 탄소 및 질소 안정동위원소 활용
Food-Web Structures in the Lower Trophic Levels of the Korean Seas (East Sea, West Sea, South Sea, and East China Sea) during the Summer Season: Using Carbon and Nitrogen Stable Isotopes 원문보기

海洋環境安全學會誌 = Journal of the Korean society of marine environment & safety, v.26 no.5, 2020년, pp.493 - 505

민준오 (한양대학교 해양융합공학과) , 이창화 (부산대학교 해양학과) , 윤석현 (국립수산과학원)

초록
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본 연구는 2019년 8월 한반도 주변해역(동해, 서해, 남해, 동중국해)에서 탄소 및 질소 안정동위원소 기법을 활용하여 하위영양 단계에서의 먹이망 구조를 파악하였다. 입자성 유기물(POM)의 δ¹³C 범위는 -26.18 ~ 20.61 ‰, δ¹⁵N 범위는 5.36 ~ 15.20 ‰의 넓은 범위를 보였다. POM과 각 생물별 개체군 사이의 δ¹³C 분별작용의 결과는 대부분 micro-POM을 섭식하는 것으로 확인하였으나 해역 간 차이를 보였다. 각 생물별 영양단계는 chaetognaths (3.40±0.61)가 가장 높은 영양단계에 있음을 확인하였다. 동위원소 혼합모델을 적용한 결과에서 chaetognaths의 먹이원으로 copepods (13 ~ 48 %)와 euphausiids (20 ~ 51 %)가 가장 높은 기여도를 나타냈다. 본 연구결과 각 해역별 먹이원의 제한적 공급 및 다양성의 차이가 먹이망 구조 및 각 생물별 동위원소 비에 영향을 미친 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Food web structures in the lower trophic levels of the seas around the Korean peninsula were investigated in August 2019 using stable isotopes. There were variable ratios of the carbon (-26.18 ~ -20.61 ‰) and nitrogen stable (5.36 ~ 15.20 ‰) isotopes in the particulate organic matter (POM). Most of the organisms ingested micro-POM as a major food source, but this varied spatially. The chaetognaths (3.40 ± 0.61) occupied the highest trophic level. The isotope mixing model showed that the proportions (13 ~ 51 %) of some organisms (i.e., copepods and euphausiids) reflected the relative contributions as major food sources for chaetognaths at each site.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 한반도 주변 연근해역인 동해, 서해, 남해, 동중국해의 각 생물별 탄소 및 질소 안정동위원소를 비교 분석하였고, 각 해역별 먹이망 구조 및 영양단계를 파악하여 물질순환 및 에너지 흐름을 파악하는데 목적이 있다.

제안 방법

수직 채집된 시료는 광학 현미경을 이용하여 Copepods (large), Copepods(small), Amphipods, Chaetognaths, Euphausiids 분류군으로 구분 후 분석 시까지 냉동 보관하였다. Copepods의 크기별 구분 기준은 광학 현미경 관찰을 통해 체폭 0.5 mm 미만을 copepods(small)로 구분하였으며, 0.5 mm 이상을 copepods (large)로 구별하였다.
13C 및 δ¹⁵N 를 활용하여 동해, 서해, 남해, 동중국해역의 생태계 구조를 정량적으로 파악하였다. 각 생물별 δ13C는 해역별 넓은 범위를 보여 서식처의 환경특성에 따라 다양한 먹이원을 섭식하는 것으로 나타났다.

대상 데이터

본 연구는 하계 한반도 주변 연근해 동해, 서해, 남해 및 동중국해에서 국립수산과학원 정선 해양조사 체계를 활용하여 조사되었다. 시료는 각 해역(동해 : 105-05, 209-07; 서해 : 307-05, 309-09; 남해 : 314-07, 400-14; 동중국해 : 315-13, 317-21)에서 총 8개 정점에서 먹이망 조사를 위한 현장 관측 및 시료 채집을 실시하였다(Fig. 1).

이론/모형

3). 따라서 SIAR 기법을 활용하여 chaetognaths의 먹이원별 기여도를 파악하였다(Fig. 4).
해역별 먹이원에 대한 양적 기여율을 평가하기 위해 베이시안(bayesian) 기반의 혼합 모델(mixing model)인 SIAR v. 4.2(Stable Isotope Analysis in R; Parnell et al., 2010)를 사용하여 계산되었으며, Chang et al.(2016)에 의해 서술된 SIAR package 정량 분석방법을 적용하였다.

성능/효과

δ¹⁵N 를 이용한 영양단계 산출을 통해 해역별 섭식 특성의 차이를 보였으며, chaetognaths가 높은 영양단계를 차지하였다. chaetognaths는 동해, 동중국해역에서는 euphausiids를 각각 32 %, 51 %를 선호하는 것으로 나타났으며, 서해는 copepods(small) 48 %, 남해는 copepods(large) 24 %를 선호하는 것으로 나타났다.
각 생물별 δ13C는 해역별 넓은 범위를 보여 서식처의 환경특성에 따라 다양한 먹이원을 섭식하는 것으로 나타났다. δ¹⁵N 를 이용한 영양단계 산출을 통해 해역별 섭식 특성의 차이를 보였으며, chaetognaths가 높은 영양단계를 차지하였다. chaetognaths는 동해, 동중국해역에서는 euphausiids를 각각 32 %, 51 %를 선호하는 것으로 나타났으며, 서해는 copepods(small) 48 %, 남해는 copepods(large) 24 %를 선호하는 것으로 나타났다.
N 를 활용하여 동해, 서해, 남해, 동중국해역의 생태계 구조를 정량적으로 파악하였다. 각 생물별 δ13C는 해역별 넓은 범위를 보여 서식처의 환경특성에 따라 다양한 먹이원을 섭식하는 것으로 나타났다. δ¹⁵N 를 이용한 영양단계 산출을 통해 해역별 섭식 특성의 차이를 보였으며, chaetognaths가 높은 영양단계를 차지하였다.

후속연구

본 연구결과에서 제시된 생물별 δ¹³C 및 δ15N 와 각 해역별 생태계 구조 특성은 향후 한반도 주변해역의 생태계 반응평가, 잠재성 예측 및 에너지 흐름 연구에 활용될 수 있을 것으로 보인다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	먹이망이란?	먹이망(food web)은 기초생산자(primary producer)에 의해 합성된 에너지가 상위 영양단계(high trophic level)로 전달되는 과정을 의미하며 해양생태계(marine ecosystem)를 구성하는 기본 기능이다(Krumins et al., 2013; Schückel et al.
	Copepods의 역할은?	Copepods는 해양 동물플랑크톤 주요 구성요소이며 탄소순환과 동물 플랑크톤 군집 역학에 중요한 역할을 한다 (Mauchline 1998). 또한 pico-, micro size의 플랑크톤에 대한 크기별 선택적 섭식은 영양연쇄효과를 통해 낮은 영양 수준에서 개체군의 생물량 및 먹이 구조에 영향을 줄 수 있다 (Vargas et al.
	우리나라 해역의 해양생태계를 보존하고 잠재적 어업 생산력을 유지하기 위해서 먹이망 구조의 변화 및 각 해역별 먹이원 특성을 이해하는 것은 중요한 이유는?	최근 기후변화가 가속화됨에 따라 해양생태계 시스템이 변화되고 있으며 특히 해양의 수온 변화는 어획 대상종의 구성 변화, 어군의 서식지 이동, 어류의 성장률 등 어업생산에 있어 중요한 영향을 미치고 있음이 보고되고 있다(Lu and Lee, 2014). 이러한 변화는 일차 생산력의 분포와 속도에 변화를 주어 일차생산자로부터 먹이망을 통해 상위 소비자에게 연결되는 과정에 변화를 야기할 수 있으며(Kang et al., 2012), 해양생태계의 물질순환 및 어획량 감소에 영향을 미칠 수 있다(Eom et al., 2015). 따라서 우리나라 해역의 해양생태계를 보존하고 잠재적 어업 생산력을 유지하기 위해서는 먹이망 구조의 변화 및 각 해역별 먹이원 특성을 이해하는 것은 중요하다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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