• Journal of Ecology and Environment
• /
• 제31권2호
• /
• pp.125-129
• /
• 2008

To predict Daphnia secondary productivity along a trophic gradient indexed as total phosphorus (TP) concentration, we estimated energy transfer efficiencies from food quality for Daphnia such as eicosa-pentaenoic acid (EPA) or docosahexaenoic acid (DHA) content. Eleven flow-through Daphnia magna growth experiments were conducted with seston from 9 lakes, ponds and river waters. Primary productivities were estimated from food supply rates in the flow-through experiments, producing energy transfer efficiencies from seston to D. magna. We found DHA content was the best predictor of energy transfer efficiencies among the essential fatty acids. An asymptotic saturation model explained 79.6% of the variability In energy transfer efficiencies. Based on empirical data in this study and empirical models from literature, we predict that Daphnia productivity would peak in mesotrophic systems by decreasing food quality and Increasing food quantity along trophic gradient.

• 한국수산과학회지
• /
• 제38권3호
• /
• pp.184-195
• /
• 2005

A preliminary quantitative model of the trophic structure in Gwangyang bay, Korea was obtained using ECOPATH and data from relevant studies to date in the region. The model integrates and analyzes biomass, food spectrum, trophic interactions and the key trophic pathways of the system. The bay model comprises 9 groups of benthic primary producer, phytoplankton, zooplankton, benthos, bivalve, pelagic fish, demersal fish and piscivorous fish. The total system throughput was estimated at $2.4\;kgWW/m^2/yr$, including a consumption of $41\%$, exports of $9\%$, respiratory flows of $24\%$ and flows into detritus of $26\%$. All of which originate from primary producers measured at $52\%$ and detritus of $48\%$. The total biomass was seen to be high compared to the levels of Somme, Delaware, Chesapeake Bays and Seine Estuary. This seems to be possibly due to artificial bivalve aquaculture and overestimation of benthos and benthic primary producer groups. The deviation can be calibrated by neglecting aquaculture and decreasing the habitat area for the groups. The trophic network of the bay shows a low level of recycling and organization as indicated by Finn's cycling index $3.3\%$, Ascendancy $3.1\;kgC/m^2/yr$ bits, Capacity $5.1\;kgC/m^2/yr$ bits and Redundancy $2.2\;kgC/m^2/yr$ bits. A high relative ascendancy of $62\%$ and a low internal relative ascendancy of $18\%$ indicate the system is not fully organized and stable towards disturbances, depending upon external connections. Although the model should be continuously provided with field data and calibrated further in depth, this study is the first trophic model applied to the region. The model can be a useful tool to understand the ecosystem in a quantitative manner.

• 한국해양학회지:바다
• /
• 제16권4호
• /
• pp.180-195
• /
• 2011

1994년 신지도 해양생태계에서 관측된 자료를 이용 Ecopath 영양흐름 모델을 구축하였다. 모델은 생체량과 먹이 조성 자료를 이용하여 우점종의 개체군 역학, 주요 영양흐름의 경로, 생태적 특성을 해석하여 다른 해양 생태계와 비교하였다. 계를 구성하는 그룹은 17개로서 해조류, 식물플랑크톤, 동물플랑크톤, 복족류, 다모류, 이매패류, 극피동물, 갑각류, 두족류, 망둑어, 양태, 홍어, 보구치, 베도라치, 장어, 가자미 및 유기쇄설물을 포함한다. 실험결과 영양단계는 일차생산자와 유기쇄설물로부터 최고 소비자인 가자미 그룹에 이르기까지 1.0~4.0의 범위를 보였다. 계의 총생체량(B)은 0.1 $kgWW/m^2$, 총순일차생산량(PP)과 총통과흐름(TST)은 각기 1.6, 3.4 $kgWW/m^2/yr$이며, TST는 총소비 7%, 총이출 43%, 총호흡(TR) 4%, 총유기쇄설물전환 46%의 합으로 구성된다. PP/TR은 0.012, PP/B는 0.015, 잡식지수는 0.12, 핀순환지수는 0.7%, 평균경로거리는 2.15, 지배용량(A)과 발전용량(C)은 각기 4.1과 8.2 $kgWW/m^2/yr$ bits이며, 상대지배용량(A/C)은 51%를 보였다. 특히 본 연구는 영양상호영향 해석에서 간접적인 경로를 통한 영향을 4가지 형태로 구분하여 기술하였다. 총통과흐름 기운데 총이출이 높은 것은 계가 반폐쇄된 만과 다르게 물질 교환이 크다는 의미이며, 연구해역이 신지도, 조약도, 생일도로 둘러싸인 수로를 통해 강한 조류가 미치는 지역임을 보아 쉽게 알 수 있다. 생태계 이론 및 순환지수 가운데 총생체량, 총통과흐름, PP/TR, 핀순환지수, 평균경로 거리, 잡식지수는 비교적 낮게 산출되었는데, 이는 오덤의 이론에 따라 계가 충분히 성숙하지 못한 근거로 해석되었고, 정보지수인 상대지배용량이 크게 산출된 것은 계가 최대로 발전할 수 있는 용량이 작다는 것으로 해석되었다. 이상의 결과로 보아 연구해역은 영양물질의 외부 유출이 커 계가 발전할 수 있는 가능성은 한정되고 현재 발전하고 있는 단계인 것으로 판단되었다. 본 연구는 신지도 해양생태계의 영양흐름 구조와 생태계 특성을 해석한 시험연구로서 향후 생태계의 변화를 비교하거나 관리에 유용할 것으로 판단된다.

• Ocean and Polar Research
• /
• 제34권2호
• /
• pp.239-251
• /
• 2012

The food web dynamics in a coastal ecosystem of Korea were predicted with Ecosim, a trophic flow model, under various scenarios of primary productivity due to ocean warming and ocean acidification. Changes in primary productivity were obtained from an earth system model 2.1 under A1B scenario of IPCC $CO_2$ emission and replaced for forcing functions on the phytoplankton group during the period between 2020 and 2100. Impacts of ocean acidification on species were represented in the model for gastropoda, bivalvia, echinodermata, crustacean and cephalopoda groups with effect sizes of conservative, medium and large. The model results show that the total biomass of invertebrate and fish groups decreases 5%, 11~28% and 14~27%, respectively, depending on primary productivity, ocean acidification and combined effects. In particular, the blenny group shows zero biomass at 2080. The zooplankton group shows a sudden increase at the same time, and finally reaches twice the baseline at 2100. On the other hand, the ecosystem attributes of the mean trophic level of the ecosystem, Shannon's H and Kempton's Q indexes show a similar reduction pattern to biomass change, indicating that total biomass, biodiversity and evenness shrink dynamically by impacts of climate change. It is expected from the model results that, after obtaining more information on climate change impacts on the species level, this study will be helpful for further investigation of the food web dynamics in the open seas around Korea.

• 한국수산과학회지
• /
• 제36권4호
• /
• pp.389-401
• /
• 2003

The changes in structure and abundance of taxon or species groups in the East Sea ecosystem were compared between pre- and post-Climatic Regime Shift (CRS) occurred in the mid 1970s using an ECOPATH model. Although the East Sea ecosystem consisted of primary producers, primary consumers, secondary consumers and terminal consumers most species groups were classified as secondary consumers. The mean trophic level between pre- and post-CRS increased from 3.09 during the pre-CRS period to 3.28 during the post-CRS period. Total biomass of the species groups in the East Sea ecosystem increased by $9\%$ due to the CRS, and total catch increased by $48\%.$ The most significant differences between pre- and post-CRS models occurred at the mid/high trophic levels occupied by fishes and cephalopods. Relative contribution of the different species groups to the total energy flow was calculated for the trophic level III. As a result, the status by the dominant species in the East Sea ecosystem shifted from cephalopods to walleye pollock due to the CRS. Relative contribution of 5 species, which were commercially important, such as Pacific saury, Pacific sardine, filefish, walleye pollock and sandfish in trophic level III, were also changed due to the CRS. Finally, the CRS turned out to cause large variations in biomass and catch of fisheries resources as well as the status and role of the major species.

• 한국시뮬레이션학회논문지
• /
• 제20권1호
• /
• pp.97-105
• /
• 2011

하천에서, 생물막은 녹갈색의 얇은 막의 형태로 돌, 식물, 그리고 기타 구조물의 표면에 부착되어 있다. 생물막은 주로 영양물의 순환, 수질정화, 바닥 침전물 제거, 그리고 먹이사슬내의 에너지 흐름에 매우 중요한 역할을 한다. 본 연구에서, 우리는 유체 흐름 안에서, 독소-생산 종과 독소-민감 종의 복합적 생물막을 전산 모사하는 모델을 개발하였다. 유체 흐름으로는 균일한 흐름과 불 균일한 흐름 두 가지를 고려하였다. 균일한 흐름은 확률 프로세스로 구현되었으며, 불 균일한 흐름은 나비어-스톡스 방정식으로 구현되었다. 모델에서, 독소-생산종과 독소-민감종 간의 상호작용을 고려하기 위해, 종 개체의 번식률과 사망률이 고려되어졌다. 우리는 서로 다른 두 유체 흐름 내에서 전산 모사 되어진 생물막의 구조적 형상에 대해서 간략히 논의 하였다.

• 해양환경안전학회지
• /
• 제24권6호
• /
• pp.750-763
• /
• 2018

본 연구는 울진 바다목장해역에 서식하는 생물을 대상으로 바다목장 관리를 위한 해양생태계의 영양구조와 에너지흐름을 파악하기 위한 목적으로 2013년 3월부터 10월까지 총 4회 현장조사를 실시하였다. 본 연구에서 개별 생물종들의 생태학적 특징에 따라 유사도에 근거한 비계량형다차원척도법을 사용하여 최고포식자, 바다새, 대형 및 소형유영어류, 볼락류, 가자미류, 저서어류, 반저서어류, 두족류, 저서섭이자, 표서동물, 이매패류, 전복, 자포동물, 동물플랑크톤, 부착성해조류, 미소해조류, 식물플랑크톤, 유기쇄설물 등 총 19가지로 생물그룹핑되었다. Ecopath 모델의 입력변수인 각 생물군들의 생체량, 생산량/생체량의 비, 섭식량/생체량의 비, 피식-포식관계 자료를 사용하여 울진 바다목장해역의 영양구조와 에너지 흐름을 추정하였다. 연구해역에서 각 생물군들의 영양단계는 1 ~ 5.687 범위로 파악되었다. 울진 바다목장 해역에 서식하는 모든 생물그룹들의 전체 소비량의 합은 $229.7t/km^2/yr$, 생물그룹들의 전체 이출량은 $3,432.4t/km^2/yr$이었다. 모든 생물그룹들의 총 에너지량은 $6,796.2t/km^2/yr$, 전체 생산량은 $3,613.1t/km^2/yr$로 추정되었다. 울진 바다목장 해역에서의 순 생태계 생산량은 $3,490.3t/km^2/yr$, 전체 생물군의 생체량은 $167.3t/km^2/yr$으로 추정되었다.

• 한국물환경학회지
• /
• 제34권3호
• /
• pp.270-284
• /
• 2018

Paldang is a river reservoir located in the Midwest of Korea, with a water volume of $244{\cdot}10^6m^3$ and a water surface area of $36.5km^2$. It has eutrophied since the construction of a dam at the end of 1973, and the phosphorus concentration has decreased since 2001. Average hydraulic residence time of the Paldang reservoir is about 10 days during the spring season and 5.6 days as an annual level. The hydraulics and water quality of the reservoir can differ greatly, both temporally and spatially. For the spring period (March to May) in 2001 ~ 2017, the reservoir mean total phosphorus concentration calculated from the budget model based on a plug-flow system (PF) and a continuous stirred-tank reaction system (CSTR) was 13 % higher and 10 % lower than the observed concentration, respectively. A composite flow system (CF) was devised by assuming that the transition zone was plug flow, and that the lacustrine zone was completely mixed. The mean concentration calculated from the model based on CF was not skewed from the observed concentration, and showed just 6 % error. The retention coefficient of the phosphorus derived from the CF was 0.30, which was less than those of the natural lakes abroad or river reservoirs in Korea. The apparent settling velocity of total phosphorus was estimated to be $93m\;yr^{-1}$, which was 6 ~ 9 times higher than those of foreign natural lakes. Assuming CF, the critical load line for the total phosphorus concentration showed a hyperbolic relation to the hydraulic load in the Paldang reservoir. This is different from the previously known straight critical load line. The trophic state of the Paldang reservoir has recently been estimated to be mesotrophic based on the critical-load curve of the phosphorus budget model developed in this study. Although there is no theoretical error in the newly developed budget model, it is necessary to verify the validity of the portion below the inflection point of the critical-load curve afterwards.

• 생태와환경
• /
• 제55권4호
• /
• pp.259-273
• /
• 2022

먹이망은 군집의 종구성과 종간 관계를 나타내줄 뿐만 아니라 먹이망을 구성하는 요소를 정량화하여 구조를 분석하고 이해하는 데 유용하다. 먹이망에 관한 연구는 군집의 영양 패턴, 피식자와 포식자 사이의 개체군 동태, 생태계 안정성, 생태계 내 물질/에너지 흐름 등의 이해에 도움을 준다. 먹이망 모델은 생태계 군집의 종간 관계 복잡성을 이상적으로 표현해 주며 자연 생태계에서 관찰된 유형에 대한 정보를 제공해주므로, 먹이망 모델은 대상 군집의 특성과 동태를 연구하는 도구로 사용될 수 있다. 본 연구에서는 국내외에서 사용되는 주요 먹이망 모델을 정적 모델과 동적 모델의 유형으로 구분하여 주요 모델의 특성과 적용 사례를 고찰하였다. 정적 모델로 Ecopath 모델이 많이 사용되고 있고 이는 동적 모델인 Ecosim과 연계되어 Ecopath with Ecosim으로 통합되어 사용되고 있다. 또한 동적 모델로 독성물질 특성 등의 영향을 분석하고자 하는 경우 AQUATOX 모델이 많이 사용되고 있다. 효율적인 먹이망 모델을 구축하기 위해서는 대상 생태계의 생물 요소들 사이의 섭식선호성 관계가 충분히 파악되어야 하고 또한 주요 환경인자들이 이들 생물에 미치는 영향에 대한 기초자료 수집이 필요하다. 효율적인 생태계 관리를 위해서는 환경변수만을 고려하는 관리가 아닌 환경과 생물 특성과 관계, 그리고 먹이망을 같이 고려하는 생태계 수준의 연구가 요구된다.

• 한국물환경학회지
• /
• 제34권5호
• /
• pp.470-486
• /
• 2018

This study is to investigate the allochthonous load and water quality of a typical river-reservoir, Paldang during spring (March ~ May) of 17 years (2001 ~ 2017). Phosphorus loading from point sources seems to have been reduced by 74 % in the 2010s. As a result, trophic state of the Paldang reservoir, eutrophic during the 2000s, has returned to the lmesotrophic state. Along with decrease in phosphorus concentration, standing crops of algae (Chl.a) decreased, and concentration of biodegradable organic material decreased to the past level. Concentration of total suspended solids has decreased, and it is due to the decrease of phytoplankton standing crops since the mid-2000s. As transparency increased, it is estimated that euphotic area increased by 22 % and euphotic capacity expanded by 27 %. In the river/transition zone of Paldang, concentration of organic matter increases slightly due to algal growth, but concentration of all water quality items decreases in the lacustrine zone. Although algal growth rate revealed positive correlation with concentration of phosphorus, it was insignificant. Algal growth appeared to be dependent on renewal of phosphorus by flow, than either flow rate or phosphorus concentration. The empirical model including inflow phytoplankton concentration fit well with observed values, and indicates the Paldang reservoir is greatly influenced by allochthonous loads.