• 한국해양학회지:바다
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• 제16권4호
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• pp.180-195
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• 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
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• 제34권2호
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• pp.239-251
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• 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.

• Water Engineering Research
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• 제1권3호
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• pp.199-208
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• 2000

The relationship between areal total phosphorus(TP) and areal hydraulic loading was identified and used as defining the trophic state of the reservoir. And three simple, conceptual TP models were tested against the measured in-reservoir TP concentration. The analyses were based on water quality data measured in the Ki Heung reservoir for two years. The results showed that Ki Heung reservoir has undergone eutrophic state, and Dillon's and Vollenweider's TP models were in close agreement with the measured annual mean TP concentration. However, the OECD's model understimated the measured annual mean TP concentration in the Ki Heung reservor. A discussion is given for the hypothetical application of TP loading plot which might be useful for establishing the TP control program in the resavoirs/lakes.

• 한국수산과학회지
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• 제36권4호
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• pp.389-401
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• 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.

• 한국해양학회지:바다
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• 제13권1호
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• pp.15-26
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• 2008

NEMURO 모델은 태양복사에너지와 표층수온자료를 사용하여 해양의 하위영양단계의 인자들 사이의 상호작용을 효과적으로 이해하기 위하여 개발된 모델이다. 본 연구에서 영양염과 플랑크톤의 계절적 변동을 분석하였으며, 2002년부터 2005년 사이의 플랑크톤 생산량과 생체량을 추정하였다. 모델 내에서 식물플랑크톤이 직접적으로 이용하는 영양염인 $NO_3$, $NH_4$ 및 $Si(OH)_4$는 식물플랑크톤의 대번식시기 이전에 높은 농도를 나타내었다. 플랑크톤의 사망이나 배설에 의해 재생되는 영양염인 DON, PON 및 Opal은 플랑크톤의 대번식시기와 동시에 높은 농도를 나타내었다. NEMURO 모델에서 추정된 식물과 동물플랑크톤은 3월과 8월에 높은 생체량을 보인다. 이는 모델이 적용된 지역에서 관측된 chlorophyll a와 유사한 형태를 나타내었다. 식물플랑크톤의 생체량은 동물플랑크톤보다 더 컸으며, 포식형 동물플랑크톤의 연평균 생체량은 소형과 대형 동물플랑크톤보다 크게 나타내었다.

• Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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• 제22권3호
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• pp.179-199
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• 2018

The paper explores a tri-trophic food chain model with density dependent mortality of intermediate predator. To analyze this aspect, we have worked out the local stability of different equilibrium points. We have also derived the conditions for global stability of interior equilibrium point and conditions for persistence of model system. To observe the global behaviour of the system, we performed extensive numerical simulations. Our simulation results reveal that chaotic dynamics is produced for increasing value of half-saturation constant. We have also observed trajectory motions around different equilibrium points. It is noticed that chaotic dynamics has been controlled by increasing value of density dependent mortality parameter. So, we conclude that the density dependent mortality parameter can be used to control chaotic dynamics. We also applied basic tools of nonlinear dynamics such as Poincare section and Lyapunov exponent to investigate chaotic behaviour of the system.

• 환경생물
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• 제26권3호
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• pp.252-263
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• 2008

본 연구는 연구의 목적은 총질소(TN), 총인(TP), 엽록소(Chl), 투명도(SD)의 변수를 이용하여 호수의 영양상태(Trophic state)를 평가하였고, 전기전도도에 따르면 부유물질(SS)의 역동성을 비교 평가하여 총질소-엽록소(TN-Chl), 총인-엽록소(TP-Chl), 엽록소-투명도(Chl-SD)의 경험적 모델을 분석하였다. 호소의 영양상태 분석에 따르면, 36개 인공호 중 절반이상이 부영양-과영양화 상태 (Eutrophy-Hypertrophy)로 나타났다. 총인의 월 변이(% Variation)가 최고 500%까지 상회하였으며 특히 8월에는 연중 최고치를 보였다. 한편 총질소의 월 변이는 90% 이하로 나타났으며, 모든 호수에서 평균 총질소 농도는 1.2 mg L$^{-1}$ 이상을 상회하여, 배경 농도가 높은 것으로 나타났다(부영양-과명양화상태). 경험적 모델 분석에 따르면 투명도의 변이는 총인(R$^2$=0.15, p<0.001) 및 총질소 (R$^2$=0.20, p<0.001)보다 주로 엽록소 (R$^2$=0.31, p<0.001)에 의해 설명되는 것으로 나타났다 총인, 총 질소의 비 (TN : TP ratio)의 분석에 따르면, 대부부의 인공호는 조류 생장에 있어 잠재적인 인(P)의 영향을 시사하였다. 따라서 식물성 플랑크톤 성장은 질소보다 인에 의하여 조절 되는 것으로 나타났다. 수질 변수의 연 평균값에 로그-전환(Log$_{10}$ transformation)한 후 실시한 선형 회귀분석에 따르면 엽록소는 총인 및 총질소에 의해 각각 30%, 15% 설명되어, 연관성이 극히 낮은 것으로 나타났다. 그러나 개별 호소에 대한 선형 회귀분석 일부 총인-엽록소가 강한 정 상관관계 (R$^2$=0.62, p=0.002, n=12)를 총질소-엽록소에서는 유의성이 없는 것으로 나타났다(p=0.892, n=12). 상기 연구를 종합해보면 경험적 모델 분석 시 자료의 평균효과(Averaging effect)는 모델의 변이성을 설명하는 데 중요한 것으로 나타났다.

• 환경영향평가
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• 제9권4호
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• pp.291-300
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• 2000

Juam lake is a major water reservoir for the industrial and agricultural activities as well as the residental life of Kwangju and Chonnam regions. However, the water quality of the lake is getting worse due to a large quantity inflowing to the lake. The excessive growth of algae by the overfertilization may result in water treatment problems and also the interference with desirable water uses of navigation, aesthetics, recreation, and aquatic ecosystem. Thus the purpose of this study is to investigate the species and their amount of planktons in the lake and the relationship between the P loading amount and the chlorophyll-a used as a primary productivity index. The results of the investigation show that (1) the predominant species of algae are Microcystis aeruginosa, Anabaena affinis, Melosira granulata, Synedra acus, and Coelastrum cambricum, (2) the trophic state of the lake can be classified as eutrophic, and (3) there is close relation between the P loading amount and the chlorophyll-a.

• 환경생물
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• 제26권4호
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• pp.292-302
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• 2008

본 연구는 Ecopath 모델을 이용하여 유수생태계인 낙동강 하류 생태계의 영양구조와 에너지 흐름을 알아보고자 하였다. 이를 위해 2007년 갈수기(5월)와 풍수기(8월)에 낙동강 하류 삼랑진 일대의 6개 지점에서 조사를 실시하였으며, 어류의 각 어종별 밀도와 자원량 자료를 위해 2007년 3월에서 11월까지 매달 2회씩 조사를 실시하였다. 낙동강 하류 생태계는 수온이 $20.9\sim31.4^{\circ}C$, 전기전도도 $135\sim364{\mu}s\;cm^{-1}$, 용존산소 $9.0\sim10.5mg\;L^{-1}$, pH는 10.4$\sim$10.7, TOC 2.3$\sim$2.7 mg L$^{-1}$, DOC 2.2$\sim$2.6 mg L$^{-1}$, 수심 0.5$\sim$9.0 m, 투명도 0.3$\sim$0.5 m등의 범위를 보이는 것으로 조사되었다. 낙동강 하류 생태계는 크게 3단계 즉, 생산자와 1차 소비자, 2차 소비자로 나누어지는 영양단계를 보였다. 생산자에 해당하는 생물군은 유기패설물, 식물플랑크톤, 대형수생식물이었고, 1차 소비자는 동물플랑크톤, 저서동물, 잉어, 누치, 기타어류 등이었으며, 2차 소비자는 배스였다. 낙동강 하류 생태계의 총에너지량은 2.7 kg m$^{-2}$로 나타났으며, 52.0%는 섭식으로, 9.1%는 이출, 18.0%는 호흡, 20.9%는 유기쇄설물로 전환되는 것으로 나타났다. 또한, 혼합영양영향(MTI)결과 최고포식자로 추정된 배스의 생체량 증감은 배스와 기타 어류에게는 음의 효과를, 누치와 잉어, 저서동물, 동물플랑크톤, 식물플랑크톤 등에게는 양의 효과를 직 간접적으로 미치는 것으로 나타났으며, 각 그룹의 생체량증가는 각 생물그룹별 생체량을 감소시키는 음의 효과를 보이는 것으로 나타났다.

• 해양환경안전학회지
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• 제26권5호
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• pp.493-505
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• 2020

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.