Planktivorous fish which limit zooplankton grazing have been predicted to increase algal biodiesel production in wastewater fed open reactors. In addition, tanks with higher algal diversity have been predicted to be more stable, more productive, and to more fully remove nutrients from wastewater. To test these predictions, we conducted a 14-week experiment in Houston, TX using twelve 2,270-L open tanks continuously supplied with wastewater. Tanks received algal composition (monocultures or diverse assemblage) and trophic (fish or no fish) treatments in a full-factorial design. Monocultures produced more algal and fatty acid methyl ester (FAME) mass than diverse tanks. More than 80% of lipids were converted to FAME indicating potentially high production for conversion to biodiesel (up to $0.9T\;ha^{-1}y^{-1}$). Prolific algal growth lowered temperature and levels of total dissolved solids in the tanks and increased pH and dissolved oxygen compared to supply water. Algae in the tanks removed 91% of nitrate-N and 53% of phosphorus from wastewater. Monocultures were not invaded by other algal species. Fish did not affect any variables. Our results indicated that algae can be grown in open tank bioreactors using wastewater as a nutrient source. The stable productivity of monocultures suggests that this may be a viable production method to procure algal biomass for biodiesel production.
The seasonal variation and vertical distribution of the marine algal community were investigated using the quadrat method from February 2006 to January 2007 at 10 sites in Gwangyang Bay, Korea. In total, 48 red, 17 brown, and 13 green algal taxa were identified. The algal vertical distribution in the intertidal zone was characterized by Ulva pertusa, while the upper tidal zone was dominated by Gelidium divaricatum. The middle zone was primarily composed of Enteromorpha linza, Sargassum thunbergii, and Chondracanthus intermedia, whereas Hizikia fusiformis, Sargassum thunbergii, Gelidium amansii, and Corallina pilulifera characterized the low tidal zone. Results of cluster analysis indicated that algal composition fell into two groups, which were composed of species in the inland and open sea. In conclusion, the number of species, diversity, and abundance of vegetation in this area were remarkably reduced compared to previous studies in Gwangyang Bay.
The benthic marine algal flora and community structure were examined at five sites of the Taean Peninsula, Korea, during July-August 2005. Ninety-six algal species were Identified, including 14 green, 21 brown, and 60 red algae, and 1 marine plant. The common species that occurred at the five sites were Sargassum thunbergii, Gelidium divaricatum, Caulacanthus okamurae, Gracilavia vermiculophylla, and Neorhodomela aculeata. Sthunbergii was the dominant species in terms of coverage and biomass at ail of the study sites. The average biomass varied from $23.72g/m^2$ in dry weight at Chaeseokpo to $66.43g/m^2$ at Padori. The species could be divided into six functional groups in terms of morphological characteristics: 41 coarsely branched forms, 25 filamentous forms, 16 sheet forms, 7 thick leathery forms, including the marine plant Phyllospadix iwatensis, 4 crustose forms, and 3 Jointed calcareous forms. The seaweed communities at the five study sites were unstable and the environmental conditions were bad or very bad. Among the five study sites, the ecological evaluation index (EEI) and diversity index (H') were maximal at Padori at 2.29 and 1.98, respectively. By contrast, the dominance index (DI) was minimal at Padori (0.55) and maximal at Baramarae (0.96). Therefore, we conclude that the rocky shore at Padori has the best environment among the five study sites, although the species richness and biomass of seaweeds have declined continuously over the last 10 years.
Seaweed community of the sub tidal rocky habitats along the coast of Geumo Archipelago in the central South Sea of Korea is described. This area is characterized by archipelago in which islets are separated by shallow bottom sediments (primary, muddy sand), and turbidity is generally high due to the resuspension of bottom sediments. The hard substrata available for algal attachment are limited to less than 10 m in depth. Thirty sites were randomly chosen along the coast from August 2003 to September 2003 and a 50 m long transect was established at each site. The transect began at a depth of 1 m and ended at the depth of 9 m. The percent cover of all species other than crustose coralline algae was estimated at 2 m depth intervals along the transect using a 0.25 m$^2$ PVC quadrat with 25 squares. Thirty-six species were identified including 6 Chlorophyta, 10 Phaeophyta and 20 Rhodophyta. Species with more than 5% mean bottom cover were Gelidium amansii, Corallina pilulifera, Amphiroa dilatata and Carpopeltis cornea, which formed dense turf-forming algal assemblages at 1-5 m depth. At all sites except S11-S15 located in the western coast of Sorido, bottom covers of seaweed species at the depth deeper than 7 m were less than 6%. The lower limit of algal assemblages was 9 m in depth. We speculate that the limited water clarity and vertical extent of hard substrata available for the settlement of seaweed species are the direct cause of reducing the diversity, abundance and distributional extent of algal assemblages in the area.
Han, Su Jin;Hwang, Youg Hun;Son, Min Ho;Choi, Han Gil;Jang, Jae Gil
Korean Journal of Fisheries and Aquatic Sciences
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v.51
no.5
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pp.571-578
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2018
Seasonal variability in algal community structure of the subtidal zone was examined at four study sites on the southeastern coast of Korea from February to November 2016. A total of 81 species of algae (8 green, 12 brown, and 61 red) were indentified. During the study period, the greatest number of species was observed at Sinamri (57 species) followed by Daesongri (50 species), Dongbaekri (47 species) and Gangyangri (42 species). Of the six functional seaweed forms, the coarsely-branched form was the most dominant, accounting for about 43% of the total species at Daesongri. The annual average biomass in wet weight varied from $700.59g/m^2$ at Sinamri to $1,712.45g/m^2$ at Daesongri. The parameters of seaweed community structures were as follows: dominance index (DI), 0.30-0.54; richness index (R), 4.92-7.05; evenness index (J'), 0.54-0.72; and diversity index (H'), 2.05-2.91.
Studies of the red algal genus Bostrychia over the last 15 years have made it a model system for many evolutionary processes within red algal species. The combination of newly developed, or first employed methods, in red algal species studies has made Bostrychia a pioneer genus in intraspecific studies. Bostrychia was the first genus in which a mitochondrial marker was used for intraspecific red algal phylogeny, and the first for which a 3-genome phylogeny was undertaken. The genus was the first red alga used to genetically show maternal plastid and mitochondria inheritance, and also to show correlation between cryptic species (genetically divergent intraspecific lineages) and reproductive incompatibility. The chemotaxonomic use, and physiological function of osmolytes, has also been extensively studied in Bostrychia. Our continuous studies of Bostrychia also highlight important aspects in algal species studies. Our worldwide sampling, and resampling in certain areas, show that intensive sampling is needed to accurately assess the genetic diversity and therefore phylogeographic history of algal species, with increased sampling altering evolutionary hypotheses. Our studies have also shown that long-term morphological character stability (stasis) and character convergence can only be correctly assessed with wide geographic sampling of morphological species. While reproductive incompatibility of divergent lineages supports the biological species nature of these lineages, reproductive incompatibility is also seen between isolates with little genetic divergence. It seems that reproductive incompatibility may evolve quickly in red algae and the unique early stages of fertilization (e.g., gametes covered by walls, active movement of spermatium nuclei to the distant egg nucleus), also well investigated in Bostrychia,. may be key to our understanding of this process.
Species composition, community structure and biodiversity of marine benthic community were studied in the rocky shore of Dongbaekseom, Busan. A total of 82 species of marine algae including 4 Cyanophyta, 11 Chlorophyta, 20 Phaeophyta and 47 Rhodophyta are listed. The dominant algal species were Ulva pertusa, Chondria crassicaulis, Corallina spp. and Melobesioidean algae. Sargassum thunbergii, Chondracanthus intermedia, Gelidium divaricatum and Ralfsia verrucosa were subdominant in cases of different seasons and vertical layers. Chthamalus challengeri, Littorina brevicula and Mytilus edulis were dominant zoobenthic species upper-middle layer of the intertidal zone. The community structure of this area seemed to be controlled by spatial competition with benthic marine algae. The species diversity indices estimated from different sources were quite different. Indices from coverage were 1.87, 3.98 from frequency, 2.26 from the average of total frequency and coverage and 2.15 from importance value. The similarity indices on the present study showed decreasing trends comparing to the previous benthic algal composition researches.
This study investigated the temporal and spatial dynamics of an epilithic algal community in the Hantan River in November 2001, February, May and August 2002. It was identified a total of an epiphlithic 301 taxa which were composed of 275 species, 16 varieties and 10 unidentified species. The standing crops ranged between 598,600-16,525,200 cells $\cdot$$cm^2$ and showed the temporal and spatial variations, A higher value was found at the lower station than the upper station in winter, but a higher value was found at the upper station than the lower station in summer due to the effects of typhoons. Chlorophyll concentrations ranged between 13.4-304.2 ${\mu}g$$\cdot$$cm^2$. Standing crops and chlorophyll showed similar trends in autumn and winter, but temporal dynamics were not apparent in the overgrowth of Lyngbya, Schizothrix and so others in Cyanophyceae in spring and summer. They were composed of species in Chlorophyceae-Bascillariophyceae-Cyanophyceae and no seasonal effect was detected. Low diversity index values probably indicated the effects of environmental stresses (water temperature, flow and current velocity) other than organic pollution. An assessment of organic pollution using epilithic diatoms (DAIpo) showed $\alpha$-oligosaprobic states at the upper- and mid- stations, and $\alpha$-mesosaprobic states at the lower- stations.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.25
no.2
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pp.212-219
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2019
This study was conducted to investigate marine algal community characteristics and the status of barren ground in the summer at study sites on Jeju Island, Korea. Sampling was carried out from July to September 2017 using a qualitative and quantitative survey (including coverage of non-geniculated coralline algae and density of grazer) by scuba diving. A total of 121 species were identified, including 11 (9.1 %) green algae, 24 (19.8 %) brown algae, and 86 (71.1 %) red algae. Hyeongjeseom had the greatest diversity, with 60 species, and Harye the least, with 18 species. The mean biomass at the study sites was $1,503.0g{\cdot}m^{-2}$, while the mean for the neighboring islets ($3,268.7g{\cdot}m^{-2}$) was higher than that of the main island ($914.7g{\cdot}m^{-2}$). Also, dominant species was identified: Sargassum macrocarpum at the neighboring islets, and Ecklonia cava at the main island, with differences showing not only in biomass but also species composition. In conclusion, the marine algal community status in summer at the study sites was evaluated based on the algal community characteristics (species composition, biomass, biomass ratio of kelp species), coverage of non-geniculated coralline algae, and density of grazer. As a result, both Hyeongjeseom and Marado require preservation and management to maintain their excellent marine algal communities, and other sites on the main island require the creation and/or restoration of marine algal communities. In addition, as the generation of barren ground accelerates, it is urgent not only to grasp existing monitoring research but also to identify the status of the marine algal community where it is not known at present.
The red algal genus Chondrus have long been used as raw materials for carrageenan and dietary fiber in health foods. Despite the importance of genetic information in safeguarding natural seaweed resources, knowledge of the population genetics of Chondrus in the northwest Pacific is limited. In this study, genetic diversity and phylogeographic structure of 45 populations (777 specimens) of Chondrus from Korea, China, and Japan were evaluated based on mitochondrial COI-5P gene sequences, and phylogenetic relationships were confirmed based on plastid rbcL gene sequences. Molecular analyses assigned the specimens in this study to three Chondrus species: C. nipponicus, C. ocellatus, and C. giganteus; phenotype-based species classification was impossible owing to their high morphological plasticity. We found moderate intraspecific genetic diversity and a shallow phylogeographic structure in both for C. nipponicus and C. ocellatus, and low intraspecific genetic diversity in C. giganteus. Each of the three species exhibited high-level intraspecific gene flow among regions based on the most common haplotypes (CN1 for C. nipponicus, CO1 for C. ocellatus, and CG1 for C. giganteus). Our comprehensive genetic information provides insights into the phylogeographic patterns and intraspecific diversity of the economically important Chondrus species. It also highlights the need to conserve existing natural Chondrus resources through continuous monitoring of genetic diversity and phylogeographic pattern.
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