식물플랑크톤은 여러 환경요인들의 변화와 해역의 해양학적 특성에 따라서 매우 다른 형태의 군집구조를 나타내고(Legendre and Legendre,1978), 물리적, 화학적 환경요인의 변동에 따라 종조성이나 출현수에 있어서 뚜렷한 변동을 보이므로 생태계의 구조와 기능을 이해하는데 중요한 역할을 한다(Smayda,1978). 식물플랑크톤의 군집구조는 해양생태구조 파악이나 해역의 환경지표 및 효율적 해역이용관리를 위해 무엇보다 우선 파악되어야하며(Gou and Zang, 1996), 생태계의 구조와 기능을 이해하기 위해서는 식물플랑크톤의 분포양상 및 군집구조를 환경요인과 같이 연구하는 것이 필수적이다. (중략)
초미소플랑크톤은 빈영양해역의 중요한 일차생산자로서, 동해에서도 전체 식물플랑크톤의 생체량에 큰 기여를 하는 것으로 알려져 있다. 동해는 전 세계 평균에 비해 표층 수온이 가파르게 증가하여, 이에 따른 해양생태계의 다양한 변화가 보고되고 있다. 그러나, 기후변화에 따른 동해 생태계의 변화 중 가장 기본적인 일차생산자의 군집구조의 변동성에 대한 연구는 매우 부족한 까닭에 식물플랑크톤 군집 조성의 장기적인 변동성을 모니터링할 필요가 있다. 따라서 우리는 동해 남서부해역에서의 환경 변화에 따른 초미소플랑크톤의 생체량 기여도와 식물플랑크톤 군집구조의 변화를 알기 위해, 2011, 2013, 2015년 가을철에 초미소플랑크톤(<$3{\mu}m$)의 전체 식물플랑크톤에 대한 기여도를 측정하였다. 크기별 분급 결과, 초미소플랑크톤의 전체 Chl a 생체량에 대한 평균 기여도는 각각 2011년 약 38%, 2013년 59%, 2015년 7%로 연변동성이 크게 나타났다. 각 연도 별, 환경요인 중 평년대비 수온 변화(${\Delta}T$)는 2013년에 $+1.6^{\circ}C$로 최고치를, 그리고 2015년에 $-0.9^{\circ}C$로 가장 낮게 나타났다. 동해 남부 해역의 표층수온과 식물플랑크톤 군집 구조에 대한 초미소식물플랑크톤의 기여도 사이에 밀접한 양의 상관관계를 확인하였다($R^2$>0.9). 향후 기후 변화에 의한 동해에서의 해수 수온 증가가 미치는 일차생산자의 군집구조의 장기 변화에 대한 지속적인 모니터링과 이해가 필요하다고 판단된다.
경기만 식물 플랑크톤의 군집구조와 천이현상을 규명하기 위하여 군집의 다양성과 우정도, 군집사이의 유사도 및 종성분에 의한 주성분 분석등이 연구되었고 군집변화에 영향을 미치는 환경요인을 알기 위하여 주성분 분석이 이루어졌다. 다양성지수와 우정도 분석에 의하면 경기만내 식물 플랑크톤 군집은 큰 물리적 환경변화와 오염수의 유입으로 인하여 불안정한 환경하에 놓여있는 것으로 나타났다. 조사수역은 군집간의 유사도 분석에 의하면 강수유입에 영향을 받는 지역, 오염수의 영향을 받는 지역, 비교적 오염수의 영향을 덜 받으나 조석주기에 의해 변화가 큰 지역등으로 구분되었다. 전체 식물 플랑크톤 군집은 춘계형, 하계형, 추계형, 추 동계형의 4계절 양상으로 뚜렷하게 변화하며 천이하였다. 춘 하 추를 대표하는 하계군집들은 주로 일반적인 식물 플랑크톤들로 구성되었으며 온도와 광조건에 크게 영향을 받는 것으로 나타났고 늦가을 부터 초봄까지 많이 나타나는 동계군집들은 일시 부유성 저서 규조류로 주로 구성되어 있으며 부유퇴적물과 영양염의 높은 농도와 밀접한 관계를 보였다.
강진만은 삼천포수도, 노량수도와 지족수도를 통하여 유입되는 조류(tidal current)에 의해 해양생태계의 구성인자들이 영향을 받고 있다. 이중 강진만북부 입구와 만에서는 피조개와 굴양식이 활발히 행하여지고 있는 해역이다. 또한, 삼천포수도와 노량수도 입구에는 삼천포 하동화력 발전소가 위치하여 직, 간접적으로 온배수의 영향이 이들 해역의 생산력에 영향을 미칠 수 있으므로, 강진만의 일대 주변해역 식물플랑크톤의 현존량 및 군집구조로 이들 영향을 조사하였다. (중략)
본 연구는 영산강 하구에 위치한 세 호수들에서 식물플랑크톤 군집의 분포 양상 및 호소 간 군집 유사성을 확인하고 군집 구조의 차이에 영향을 미치는 요인들을 확인하고자 2014년 3월부터 2017년 11월까지 분기별 조사를 시행하였다. 조사 결과, 식물플랑크톤의 종 다양성은 영산호에서 가장 높았고, 평균 개체수는 금호호에서 가장 높았으며, 영암호는 다른 호수들에 비해 식물플랑크톤의 종수와 개체수가 낮은 것으로 확인되었다. NMDS 분석 결과, 영산호와 금호호의 식물플랑크톤 군집 분포는 뚜렷한 차이를 나타냈고, 세 호수의 식물플랑크톤 군집 분포에 영향을 미치는 요인은 수온, DO, T-N, NO3-N, 전기전도도 등으로 확인되었다. Random Forest 분석을 통해 각 호수의 식물플랑크톤 군집에 영향을 미치는 요인을 확인한 결과, 세 호수 모두 공통적으로 NO3-N의 영향력이 높았다. Indicator species analysis를 통해 확인된 각 호소별 지표종은 총 24종으로, 영산호에서 13종으로 가장 많았고, 영암호에서 2종으로 가장 적었으며, 호소별 지표종의 분류군이 구별되었다. SIMPER 분석 및 ANOSIM 결과, 영산호와 영암호의 식물플랑크톤 군집은 유사성을 나타내었고, 금호호의 경우 다른 호수와의 식물플랑크톤 군집이 다소 차이가 있는 것으로 확인되었다. 또한 각 호수의 지점별 식물플랑크톤 군집 유사성은 지점에 따라 차이가 있어 식물플랑크톤 군집 형성에 대해 연락수로의 영향력은 낮은 것으로 조사되었다.
식물플랑크톤은 해양생태계 내에서 일차 생산자로서 먹이그물의 기초를 이루며 해양환경의 특성을 파악하는데 지표생물로서 중요한 역할을 한다. 그리고 연안에서 식물플랑크톤의 종조성은 해양환경의 시공간 변화에 따라 다양하게 나타난다. 그러므로, 여자만에 생육하는 해초 생태계에서 식물플랑크톤의 변동 특성을 파악하고, 환경요인인 영양염, 클로로필, 수온, 염분과 용존산소를 측정하였다. 그 결과 식물플랑크톤의 군집구조는 조사시기 및 장소와 해초의 유무에 따라 차이를 보였다.
본 연구는 보성강 유역에 위치한 호수들에서 식물플랑크톤 군집의 시공간적 차이를 비교하고 이러한 군집 구조의 차이에 영향을 미치는 요인들을 확인하고자 2014년 3월부터 2017년 11월까지 분기별 조사를 시행하였다. 조사 결과, 보성호는 다른 호수들에 비해 식물플랑크톤의 다양성이 풍부하고 밀도 역시 높은 수준으로 확인되어 시공간적으로 큰 차이를 보였다. 또한 3월 조사에서 확인된 식물플랑크톤 군집은 다른 조사시기와 우점종을 포함한 규조류와 녹조류의 군집에서 구분되는 특성을 나타냈다. Indicator species analysis를 통해 확인된 각 그룹 간 지표종을 확인한 결과, 계절에 따른 식물플랑크톤 천이와 영양 농도에 따른 다양성 및 밀도 변화를 반영한 것으로 산출되어 호수들의 식물플랑크톤 군집이 시공간적으로 구분되었음을 나타냈다. Non-metric multidimensional scaling을 통해 보성강 유역 내 호수들의 식물플랑크톤 군집 구조에 있어 Secchi depth, 수온, 전기전도도, DO 등이 중요한 요인임을 확인하였고, 영양염을 포함한 다양한 환경요인과 함께 식물플랑크톤 군집 차이에 영향을 끼친 것으로 분석되었다.
진해만 광역해역에서 하계 식물플랑크톤의 수평적 군집 구조를 파악하기 위해서 16개 정점에서 식물플랑크톤 개체수 밀도와 환경요인을 조사하였다. 식물플랑크톤은 총 66종이 출현하였고, 전체의 80% 이상이 규조류의 점유율을 보였고, 다음으로 와편모조류와 라피도조류순으로 관찰되었다. 규조류의 우점종은 Chaetoceros affinis, C. didymus, C. pseudocurvisetus, Leptocylindrus danicus, Pseudo-nitzchia pungens, Skeletonema costatum으로 나타났고, 와편모조류는 Cochlodinium polykrikoides, Gymnodinium impudicum, Karenia mikimotoi, Prorocentrium minimum, Protoperidium bipes, Scrippsiella trochoidea로 관찰되었다. 각 정점별 식물플랑크톤의 군집구조를 바탕으로 한 MDS와 Cluster 분석에서 하계 진해만 광역해역은 크게 2그룹으로 나누어졌다. 제1그룹은 마산만 내측 정점으로 담수기원으로 높은 영양염 농도와 낮은 염분농도의 영향을 강하게 받은 곳이다. 제2그룹은 나머지 다른 외측 정점으로 구분되었다. 정준대응을 근거로 한 분석(CCA)에서도 만 내측에 우점 출현한 크기가 작은 와편모조류 K. mikimotoi, P. minimum, P. bipes, S. trochoidea와 중심목 규조류 S. costatum, C. pseudocurvisetus는 DIN (암모니윰, 질산염, 아질산염)과 상관관계를 보였다. 이러한 결과는 본 해역에서 만 내측과 외측의 정점으로 식물 플랑크톤의 군집조성이 확연히 구분되고 있고, 특히 만내측에서 높은 Chl.a농도와 더불어 식물플랑크톤의 현존량이 높게 나타나고 있다는 것을 의미한다. 결과적으로 내만의 얇은 수심에서 하계 식물플랑크톤의 대증식을 유발할 수 있었던 것은 높은 질소기원의 영양염과 수온에 의한 영향으로 사료된다.
호수 생태계내의 생물군집은 생산자로서의 식물플랑크톤과 소비자로서의 동물플랑크톤 및 어류가 주된 위치를 차지하고 세균은 분해자로서 기능한다는 것은 일반적으로 알려진 사실이다. 그러나 1970년대에 들어 세균군집이 생태계내에서 먹이사슬을 연계하는 2차 생산자로서도 기능한다는 사실이 제기되어, 오늘날에는 생태계내에서 세균군집의 역할이 보다 강조되고 있다(6,40,41,42,50). 먹이사슬에 대한 관심은 많은 연구결과들을 생산하였지만 복잡한 먹이사슬 구조는 아직까지 부분적인 이해만을 허락하고 있다. 특히, 어류, 동물 플랑크톤, 식물플랑크톤, 미생물의 각 분야가 서로 구분되어 발전해 왔기 때문에 이들간의 상호작용을 정확하게 밝히는 데에는 많은 한계가 있어 왔다. 1970년대 이래로 담수생태계의 부영양화를 해결하기 위한 방안으로서 생태계내의 먹이 사슬을 이용하는 생물조작의 개념이 대두되었으며, 각 분야의 통합적 연관성을 필요로 함으로써 생태계 이해에 많은 지식을 제공하였다. 이 글에서는 담수생태학의 한 분야로서 생물군집간의 상호작용인 먹이사슬의 연구동향을 생물조작 개념을 중심으로 기술하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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