Summer Dynamics of Phytoplankton Taxonomic Composition in a Coastal Estuarine System of Asan Bay

200

[Note]

아산만 연안하구 식물플랑크톤의 2006년 하계 종조성 변화

이향화·신용식*·양성렬¹·박 철²

목포해양대학교 해양시스템공학부

1

광주대학교 공과대학 환경공학과

2

충남대학교 자연과학대학 해양학과

Summer Dynamics of Phytoplankton Taxonomic Composition in a Coastal Estuarine System of Asan Bay

HYANGHWA YI, YONGSIK SHIN*, SUNGRYULL YANG

AND CHUL PARK

Division of Ocean System Engineering, Mokpo National Maritime University, Mokpo 530-729, Korea

1

Department of Environmental Engineering, College of Engineering Kwangju University, Kwangju 503-703, Korea

2

Department of Oceanography, College of Natural Sciences, Chungnam National University, Deajeon 305-764, Korea

아산만 식물플랑크톤의 하계 종조성 변화를 조사하기 위하여 2006년 6월, 7월, 8월에 매달 두 번씩 실시하였으며 조사 정점은 공간적 분포를 나타내는 5개 정점을 선정하여 조사하였다. 6월과 7월에 염분은 내만에서 감소하는 경 향을 보였다. 영양염은 6월과 7월에 높았으나 8월에 낮은 경향을 보였다. 2006년 여름철 아산만에서 식물플랑크톤 군집은 규조류(62.8%), 와편모조류(17.3%), 은편모조류(14.8%), 유글레나류(1.0%), 남조류(0.9%), 녹조류(0.4%) 등 6종과 확인되지 않은 종(2.8%)이 포함되었다. 6월에는 와편모조류(주요하게 Prorocentrum sp.(29.6%))가 우점 하였 고 총 현존량의 43.5%를 차지하였지만 7월과 8월에는 규조류(주요하게 Leptocylindrus sp.(21.4%), Chaetoceros

sp.(27.6%))가 우점 하였으며 각각 총 현존량의 69.1%, 89.9%를 차지하였다. 이와 같이 하계에도 강우에 따라 아산 만 각 정점에서의 우점속의 변화가 발생하였으며 이는 강우에 따른 담수유입이 하계 아산만 식물플랑크톤 종조성 변화에 영향을 미치고 있음을 암시한다.

Phytoplankton community was investigated in Asan Bay, South Korea. Samples were collected at 5 stations along Asan Bay axis during wet season from June to August, 2006. In June and July, salinity decreased espe- cially at inside stations. Nutrients were high in June and July, however, decreased in August. We observed the community of phytoplankton including diatoms(62.8%), dinoflagellates(17.3%), cryptophytes(14.8%), eugle- nophytes(1.0%), cyanophytes (0.9%), chlorophytes(0.4%), and some of unidentified taxa(2.8%) during summer 2006 in Asan Bay. In June, dinoflagellates (mainly Prorocentrum sp.(29.6%)) were dominated, accounting for about 43.5% of total cell number, whereas in July and August diatoms (mainly Leptocylindrus sp.(21.4%), Chaetoceros sp.(27.6%)) were dominated occupying 69.1% and 89.9%, respectively. The results suggest that freshwater inputs affected phytoplankton community in the Asan Bay ecosystem.

Keywords: Asan Bay, Prorocentrum sp., Leptocylindrus sp., Chaetoceros sp., phytoplankton community

서 론

식물플랑크톤은 수중 생태계의 일차생산자로서 , ^{수질환경변화}

에 민감하며 수환경의 변화 양상 파악을 위한 요소 중의 하나로

중요한 역할을 한다 ( ^{정 등} , 2001). ^{식물플랑크톤 군집은 수중 내}

자체유기물 생산의 중요한 역할을 하고 , ^{수중 생태계 다른 구성요}

인들의 변화에 따라 종천이 및 현존량의 변화를 일으키며 (James,

1979), 특히 수온 , 염분 , 영양염 등과 같은 요인들에 의해 군집구

조 및 우점종 천이를 나타내는 것이 일반적이다 (Reynolds et al ., 1983; Sommer et al. , 1986).

식물플랑크톤의 현존량 그리고 우점종은 상향식과 하향식조절 인자에 의해서 민감하게 변화하기 때문에 수질에 대한 지표로 의

미가 있다 (UNESCO, 1978). ^{식물플랑크톤의 종 구성이나 현존량}

은 환경의 시공간 변화에 따라 다르게 나타났으며 ( ^{문과 최} , 1991;

김 등 , 1998; ^{이과 부} , 1998), ^{염분 차이가 큰 하구역에서는 염분}

과 계절에 따라서도 종의 구성이 다르게 나타났다 (Marshall and

Raymond, 1990; 심 등 , 1991; 권 등 , 2004). 따라서 종의 구성이 바뀌었다는 것은 수온 , 수괴의 안정성 등의 환경인자가 변화하였 음을 의미하기도 한다 .

식물플랑크톤 종은 계절과 공간에 따라 변동하는데 일반적으로 여름에 와편모조류가 우점하고 겨울에 규조류가 우점한다 . ^와편모

*Corresponding author: [email protected]

조류는 해양생태계에서 규조류 다음으로 해양 식물플랑크톤의 중 요한 구성요인이다 ( ^{심 등} , 1981). ^{따라서 와편모조류의 분류는 식}

물플랑크톤을 연구하는데 중요하고도 기본적인 연구과제이다 . ^우

리나라에서 해산와편모조류에 관한 기록은 박 (1956) ^{이 한국해협}

에서와 하기 남해안에서의 플랑크톤조성을 연구한 결과 Ceratium

속 및 Peridinium 속의 몇몇 종이 처음으로 기록되었다 . 그 이후에

유 (1960) 에 의해서 용호만에서 이매패인 불통의 식이 연구결과

Dinophysis sp. 와 Prorocentrum sp. 의 기록을 남겼으며 박과 김

(1967) ^{에 의해 진해만에서} Gymnodinium sp. ^와 Noctiluca sp. ^{가 기}

록되었다 . ^최 (1967) ^{는 한국연안수역에서} Pyrophacus sp. ^{를 관찰하}

였고 김과 조 (1970) ^{는 금강하구에서} Glenodinium foliaceum 의 출 현을 기록했으며 심과 이 (1979) 에 의해서 천수만에서 Gonyaulax polygramma 와 Gonyaulax Polyedra 가 기록되었다 . 우리 나라에서 적조를 일으키는 식물플랑크톤은 주로 와편모조류와 규조류였는 데 특히 우리 나라 연안에서 수산생물을 직접 죽일 수 있는 와편 모조류에 속하는 Gymnodinium mikimotioi 란 종이 1981 년도에 가 장 먼저 출현하였고 Cochlodinium polykrikoides 란 종은 1982 ^년도

부터 매년 수산피해를 일으키고 있으며 그리고 1992 ^년도에는 Gyrodinium sp. 라는 세계 신종이 수산피해를 일으켰다 ( 김과 주 , 2000). Alexandrium tamarense 는 Hiroshima 만에서 처음 적조를 발

생시킨 이래 매년 Hiroshima 의 굴 양식장에 패독을 발생시켜 많

은 피해를 주고 있다 (Asakawa et al ., 1993; 1995).

지금까지 아산만 내 크기구조를 고려한 군집구조와 우점속에 관

한 연구 ( ^{이 등} , 2005) ^{가 이루어졌지만 여름철에 강우에 따른 식물}

플랑크톤의 생태지수 변화와 우점속 및 환경변화와의 연관성에 대 한 연구는 미흡하다 . ^{따라서 본 연구는 풍수기인 하계의 식물플랑}

크톤 군집 동역학을 분석함으로써 아산만 식물플랑크톤 생태 연 구의 기초자료로 활용하고자 하였다 .

재료 및 방법 조사지역

조사 해역인 아산만은 길이 40 km, ^너비가 2.2 km ^이며 , ^평균조

차가 6.1 m ^최대 9.6 m ^{에 달하는 우리나라에서 조석 간만의 차가}

큰 개방형만으로서 , ^{겨울에는 대륙성 기후} , ^{여름에는 해양성 기후}

의 영향이 뚜렷하다 . ^{그리고 삽교} , ^{아산 및 대호 방조제등이 건설}

되었으며 , ^{앞으로도 연안유역을 따라서 대규모 국가 산업단지가}

들어설 전망이어서 많은 연안환경의 변화가 예상되어지는 해역이 다 . 특히 방조제 건설이후 우기에는 저장되었던 담수가 일시에 방 출되어 만내 환경 및 생물상에 영향 미칠 것이라 사료된다 ( 문 등 , 1993). 조사일자는 2006 년 6 월 16 일 , 6 월 23 일 , 7 월 13 일 , 7 월 24

일 , 8 월 11 일 , 8 월 25 일로 월 2 회 조사하였으며 조사 정점은 공간 적 분포를 나타낼 수 있는 5 ^{개 정점을 선정하여 조사하였다} (Fig. 1).

조사방법

채수는 5 l 니스킨 (Niskin) 채수기와 반돈 (Van Don water sampler) 채수기를 이용하여 해수 표면 1 m 아래 수심 ( 표층 ) 에서 채 수하였다 .

조사기간 동안 강우량 및 일조시간은 천안시 기상청 자료를 이 용하였고 강의 방출량은 삽교로부터 방출되는 양을 이용하였다 .

수온 , ^염분 (Salinity) ^{및 용존산소는} YSI-Model 85 S-C-T ^측정

장비를 이용하여 , ^수면에서 1 m ^{아래 수심에서 측정하였으며} , ^투

명도는 Secchi disk 를 이용하여 측정하였다 .

영양염은 Niskin 채수기를 이용하여 시료를 채수한 후 일정량

을 Whatman

25 mm GF/F filter 를 통과시켜 여액을 20 ml plastic scintillation vial 에 넣어 dry ice 에 냉동 운반하여 -20

C 냉동보관 후 Parsons et al. (1984) 에 준하여 Autoanalyzer(Bran Luebbe

) 를 이용하여 측정하였다 .

식물플랑크톤을 2 ^{개의 크기 즉 대형식물플랑크톤} (Netplankton

> 20 ^µ m), ^{소형식물플랑크톤} (Nanoplankton < 20 ^µ m) ^{으로 분류하}

였는데 이를 위해 20 µ m Nytex

mesh 를 이용하였다 . 채수된 해 수 시료 적당량 (100 ml) 을 20 µ m Nytex

mesh 로 거른 후 펌프

(<120 mmHg) 를 사용해서 여과 되어진 여액을 유리 섬유 여과지

(GF/F filter, 직경 25 mm, Whatman

, pore size 0.7 µ m) 로 여과 하였으며 , 전체클로로필 (chlorophyll a ) 은 채수된 해수시료 100 ml

를 유리 섬유 여과지로 필터 하였다 . ^{사용된 필터들을 클로로필}

추출용액인 90% ^아세톤 (Acetone) 8 ml ^{가 담긴 차광 시험관에 넣}

고 12 ^{시간이 지난 후} 24 ^{시간 이내로} Turner Designs

10-AU

Fig. 1. Sampling stations in the Asan

Bay.

fluorometer ^{를 사용하여} chlorophyll a 를 측정하였다 . ^{한 두 방울}

의 HCl(2N) ^{를 추가해 산성화에 따른} pheopigments ^{의 양을 측정}

하였다 . ^{일반적으로 포식자들이 식물플랑크톤을 섭식한 후 혹은}

자가 산화로 인해 클로로필 a 가 pheopigments ^{로 전환되기 때문에}

클로로필 a 와 pheopigments 의 비를 통해 섭식의 활발도 ( 포식압 )

내지는 자가 산화 정도를 간접적으로 측정할 수 있다 (Welschmeyer and Lorenzen, 1985).

식물플랑크톤의 계수 및 동정을 위해 Lugol’s solution(Sourinia, 1978) ^{으로 고정시킨 후} Sedgewick-Rafter Chamber ^{에 넣어 계수}

하였다 . ^현장에서 1 l 채수병에 해수 시료 900 ml ^와 Lugol’s solution

5 ml ^{를 넣어 잘 혼합하여 암실에서 약} 2-3 ^{일 정도 자연 침전시킨}

다 . 순환 펌프를 이용해서 자연 침전 시킨 시료의 상등액을 제거 하고 , 남은 여액 200 ml 를 잘 혼합한 후 , 50 ml 용 시험관 (Conical

tube) 에 넣고 약 1-2 일 정도 농축시킨 다음 다시 45 ml 상등액을

제거하고 남은 5 ml 중 1 ml 를 S-R Chamber 에 넣고 계수하였다 .

동정은 영상 분석 장치 시스템 (colored image analyzer) 을 갖춘

Axioskop 2 MAT(ZEISS) ^{를 이용하였다} . ^{군집구조의 분석은 조사}

정점별로 출현한 분류군의 수를 비교하여 출현 개체수 , ^우점종 , ^군

집지수 - 종다양성지수 (i.e. Shannon-Weiner index), 풍부도지수 (i.e.

Margalef index), 균등도지수 (i.e. Pielou index), 우점도지수 (i.e.

Simpson index) 를 계산하였으며 , 각 지수는 다음식에 의해 산출하

였다 (Simpson, 1949; Margalef, 1958; Whittaker, 1972; Ludwig and Reynolds, 1988).

Shannon-Weiner index:

Margalef index:

Pielou index:

Pi: i 번째 종의 점유율

S: 출현종수

Simpson index:

N: ^{총 개체수}

n

: i ^{번째 우점종의 개체수}

결과 및 고찰

환경요인 2006 년 아산만의 강우량 분포를 보면 갈수기인 가을과 겨울에 적고 풍수기인 여름에 많았으며 7 월에 가장 많은 경향을 보였다

(Fig. 2A). ^{월 합 일조시간은 대체적으로 봄과 가을에 길고 여름과}

겨울에 짧은 계절적 분포를 나타내었다 (Fig. 2A). 2006 ^{년 아산 및}

삽교 방조제로부터 만내로 유입되는 담수 유입량은 장마 등에 의 해서 강우량이 많았던 7 월에 4994.0( 천톤 ) 이었고 6 월에는 1389.8 ( 천톤 ) 이 유입되었다 (Fig. 2B).

조사기간 동안 염분 변화를 보면 6 월 16 일에 19.4-31.0 psu, 6

월 23 일에는 25.9-30.5 psu 를 나타내었고 7 월 13 일에 21.4-30.9 psu, 7 월 24 일에는 24.2-27.7 psu 를 나타내었다 (Fig. 3A-B). 8 월에는 각 각 27.4-28.9 psu. 28.7-30.7 psu ^{를 나타내었고} (Fig. 3C) ^대부분 2 ^{차 조사에서} 1 ^{차 조사 시보다 높은 경향을 나타내었는데 특히 강}

우량이 많은 7 월에 가장 낮은 분포를 보였다 (Fig. 3A-C). 염분의

공간적 분포를 보면 내측해역에서 낮고 외측해역으로 갈수록 증

가하는 경향을 보였는데 (Fig. 3A-C) 이는 담수 유입의 영향임을

알 수 있다 .

수온의 변화를 보면 6 월에는 각각 15.9-19.1

C, 17.9-19.9

C 를 나타내었고 7 ^{월에는 각각} 17.5-21.9

C, 19.5-20.6

C ^{를 나타냈으}

며 8 ^{월에는 각각} 22.0-23.3

C, 23.3-25.4

C ^{를 나타내었는데 시간}

적으로 증가하는 경향을 보였다 (Fig. 3D-F). ^{공간적으로는 거의 외}

측해역이 내측해역보다 높은 분포를 보였다 (Fig. 3D-F).

투명도는 조사기간 동안 외측해역으로 갈수록 증가하는 경향을 보였고 , 6 월에는 각각 1.0-3.4 m, 1.9-3.1m 의 범위를 나타내었고

7 월에는 각각 0.5-2.8 m, 1.1-2.8 m 의 범위를 나타내었으며 8 월에 는 각각 0.8-2.8 m, 0.8-4.2 m 의 범위를 나타내었다 (Fig. 3G-I).

H ′ P

∑

^ln ( ) P

=

S S = ( – 1 ) ⁄ ln ( ) N J H = ′ ⁄ ln ( ) S

D n

( n

– 1 )

N N ( – 1 ) ---

i 0=

∑

=

Fig. 2. Photo-period (monthly sum), precipitation(daily and monthly sum) and freshwater river discharge (monthly sum) from the Asan and

Sapkyo embankment.

7 ^월과 8 ^{월의 내측해역에서 낮은 투명도는 담수의 유입에 의한 탁}

도 물질 증가에 의한 것으로 사료된다 .

용존산소농도는 6 월에 각각 6.6-8.2 mg l

, 5.7-8.5 mg l

의 범위 를 나타냈고 7 월에는 각각 5.3-7.6 mg l

, 5.9-8.1 mg l

의 범위를 나타냈으며 8 월에는 각각 7.5-9.8 mg l

, 8.6-10.2 mg l

의 범위를 나타내었다 (Fig. 4A-C). 공간적으로 6 월과 7 월에 내측해역에서 낮 은 분포를 보였다 .

영양염의 농도변화를 보면 6 ^{월에는 암모니아를 제외하고 모두}

2 ^{차 조사에서 높은 농도를 보였고} 7 ^월과 8 ^{월에는 반대인 경향을}

보였으며 모두 내측해역에서 외측해역으로 갈수록 감소하는 경향

을 보였다 . 8 월의 영양염 농도가 6, 7 월에 비해 상대적으로 낮았

는데 이는 강우의 영향으로 판단된다 (Fig. 4). 6 월과 7 월의 암모니

아 농도는 외측해역으로 갈수록 감소하는 경향을 보였고 8 월에는 내측해역이 외측해역보다 다소 높은 농도를 보였지만 공간적으로

큰 차이를 보이지 않았다 (Fig. 4D-F). ^아질산 + ^{질산과 인산염의 농}

도는 8 ^{월을 제외하고 외측해역으로 갈수록 감소하는 경향을 보였}

으며 (Fig. 4G-L), ^{규산염의 농도 역시} 8 ^{월을 제외하고 조사기간 동}

안 외측해역으로 갈수록 감소하는 경향을 보였다 (Fig. 4M-O). 공 간적으로 저염분 분포인 내측해역에서 고농도의 영양염 분포는 담

수 유입의 증가 ( 현 , 2006) 에 따라 영양염이 공급되었기 때문으로

판단된다 . 담수의 유입에 따른 영얌염의 공급은 여수 돌산 해역

( ^이 , 2002) ^{과 섬진강 하구역} ( ^{권 등} , 2004) ^{에서도 보고되었다} . Chlorophyll a : Pheopigments ratio ^{는 환경 악화로 인한 식물플}

랑크톤의 노화 혹은 식물플랑크톤의 포식자인 동물플랑크톤의 배

설물 등에서 생성되며 식물플랑크톤의 포식율 (grazing rate) ^{을 간}

접적으로 알아보는 지표로 사용되어진다 . Ratio ^{가 낮을수록 포식}

율이 높고 환경악화로 인한 식물플랑크톤의 사멸이 많다는 것을 의미하는데 일반적으로 순수한 Chlorophyll a 의 경우 비율은 2.2

이며 (Holm-Hansen et al ., 1965), 생리적으로 활발하게 성장하는 식물플랑크톤인 경우 보통 1.7 이상으로 알려져 있다 (Yentsch and

Menzel, 1963). ^{즉 담수의 유입에 의한 탁도의 증가} , ^{급속한 염분}

의 변화 및 유속 (flushing rate) ^{의 증가는 식물플랑크톤의 서식 환}

경을 악화 시켜서 식물플랑크톤의 성장을 생리적으로 억제할 것 으로 사료된다 . 실제로 조사 기간 동안 Chl:Pheo 가 8 월 11 일에

1.16-1.92 의 범위 (Fig. 5E) 로 다른 조사 시보다 낮게 나타났고 식

물플랑크톤 생체량도 높지 않으며 내측해역에서 염분도 다소 높 아진 것을 보아 식물플랑크톤에 대한 섭식보다 환경 악화에 의한 영향이 컸을 것으로 판단된다 . 6 월 16 일 정점 3 의 대형식물풀랑 크톤 분포를 제외하고 크기별 식물플랑크톤의 공간적인 변화가 작 게 나타났다 (Fig. 5A). 6 ^월 23 ^일 , Chl:Pheo ^{의 변화를 보면 내측해}

역 정점 1, 2 ^{는 소형식물플랑크톤이 높게 나타났고 외측해역으로}

갈수록 대형식물플랑크톤이 높은 경향을 보였으며 소형식물플랑 크톤은 공간적인 변화가 작았다 . 대형식물플랑크톤은 정점 3 에서 가장 높았고 , 정점 1 에서 가장 낮았다 (Fig. 5B). 7 월 13 일에 Chl:Pheo

의 변화는 6 월 16 일에 Chl:Pheo 의 변화와 비슷한 경향을 보였다

(Fig. 5C). 7 ^월 23 ^{일 대형식물플랑크톤의} Chl:Pheo ^{는 정점} 3 ^에서

가장 높았고 , ^정점 2 ^{에서 가장 낮았으며 소형식물플랑크톤의}

Chl:Pheo ^{는 외측해역으로 갈수록 감소하는 경향을 나타냈다} (Fig. 5D).

Fig. 3. Spatial variations of salinity, water temperature, secchi disk depth during June, July and August in the Asan Bay.

8 월 11 일에 대형식물플랑크톤 Chl:Pheo 는 7 월 23 일에서의 변화와 비슷한 경향을 나타내었고 소형식물플랑크톤의 Chl:Pheo 는 외측

해역으로 갈수록 다소 증가하는 경향을 보였다 (Fig. 5E). 8 ^월 23

일 대형식물플랑크톤의 Chl:Pheo ^{는 내측해역이 다소 높은 경향을}

보였고 소형식물플랑크톤의 Chl:Pheo 는 공간적인 변화가 작게 나 타났다 (Fig. 5F). 조사기간 동안 Chl:Pheo 는 담수 유입 시 낮은 분 포를 보였지만 대부분 1.7 이상으로 식물플랑크톤의 성장에 양호 한 환경임을 알 수 있다 . 일부시기에 정점 3 에서 대형식물플랑크

톤의 Chl:Pheo 가 높았으나 동시에 생체량도 높게 나타났으며 (Fig. 6)

종조성에서도 대형크기 (micro-sized) ^{인 사상군체의} Skeletonema costatum , Leptocylindrus sp . , Chaetoceros sp . 가 우점했던 것으로

보아 낮은 포식압이 정점 3 에서 높은 net-size 의 chl:pheo 에 영향

을 미쳤을 것으로 예상된다 . 특히 8 월에는 Chl:Pheo 의 공간분포

는 생체량의 분포와 서로 상반되는 결과를 보였는데 이는 포식압 이나 기타 환경인자들이 생체량 분포에 미친 영향을 암시한다고 할 수 있다 .

크기별 식물플랑크톤 생체량 및 기여율 분포

6 월 16 일에 전체식물플랑크톤 (whole-chlorophyll a ) 과 소형식물 플랑크톤 (nano-chlorophyll a ) 의 생체량은 내측해역에서 정점 3 까 지 증가하다가 외측해역으로 갈수록 감소하는 경향을 보였다 (Fig.

6A, 6C). ^{대형식물플랑크톤} (net-chlorophyll a ) ^{의 생체량 분포를 보}

Fig. 4. Spatial distributions of dissolved oxygen, ammonia, nitrite+nitrate, phosphate and silicate in the surface water during June, July,

August in the Asan Bay.

Fig. 5. Spatial variations of size-fractionated chlorophyll

: pheopigments during June, July, August in the Asan Bay.

Fig. 6. Spatial variations of size-fractionated chlorophyll

(whole, net- and nano-sized) in the surface water during June, July, August in

the Asan Bay.

면 정점 3 에서 가장 높았고 다른 정점에서는 비슷한 분포를 보였 다 (Fig. 6B). 6 ^월 16 ^{일에 정점} 3 ^{을 제외하고 소형식물플랑크톤의}

기여율이 높은 공간적인 분포변화를 보였다 (Fig. 7A).

6 ^월 23 ^{일에 전체식물플랑크톤 생체량 분포는} 6 ^월 16 ^{일과 반대}

인 경향을 나타내었다 (Fig. 6A). 대형식물플랑크톤 생체량은 공간

적으로 변화가 작았으며 (Fig. 6B) 소형식물플랑크톤 생체량은 6 월

16 일에 비해 증가하였고 공간적으로도 외측해역으로 갈수록 다소

증가하는 경향을 보였다 (Fig. 6C). 이 시기 대형식물플랑크톤의 기

여율은 역시 낮았고 소형식물플랑크톤의 기여율이 높게 나타났다

(Fig. 7B). ^정점 3 ^에서 6 ^월 16 ^{일에 대형식물플랑크톤의 기여율이}

높다가 6 ^월 23 ^{일에 소형식물플랑크톤의 높은 기여율은 정점} 3 ^의

전체 클로로필 농도가 6 월 16 일 6.82 µ g l

에서 23 일에 3.88 µ g l

로 감소한 영향도 있으나 소형식물플랑크톤의 농도가 1.42 µ g l

에서

1.78 µ g l

로 증가하였기 때문이다 .

7 월 13 일에는 전체식물플랑크톤의 생체량은 2.02-2.87 µ g l

의 범위로 6 월 비해 낮게 나타났고 전체식물플랑크톤과 대형식물플 랑크톤은 공간적인 변화가 크게 나타나지 않았으며 소형식물플랑 크톤은 내측해역에서 정점 3 ^{을 기준으로 증가하다가 감소하는 경}

향을 보였다 (Fig. 6D-F). 대형식물플랑크톤의 기여율은 외측해역

에서 높은 분포를 보였고 소형식물플랑크톤의 기여율이 높게 나 타났으며 공간적으로 내측해역에서 다소 높은 분포를 보였다 (Fig. 7C).

7 월 24 일 식물플랑크톤 생체량은 6 월과 7 월 13 일에 비해 모두

높게 나타났다 (Fig. 6D-F). 전체식물플랑크톤과 대형식물플랑크톤

은 외측해역에서 높게 나타나는 경향을 보였고 소형식물플랑크톤

은 정점 1 ^{에서 높은 분포를 보였다} (Fig. 6E-H). ^{기여율의 분포를}

보면 전반적으로 소형식물플랑크톤이 높은 경향을 나타냈으며 외

측해역에서 대형식물플랑크톤의 기여율도 상대적으로 높게 나타 났다 (Fig. 7D).

8 ^월 11 ^{일 전체식물플랑크톤과 대형식물플랑크톤 생체량은 외측}

해역으로 갈수록 증가하는 경향을 보였고 소형식물플랑크톤은 공

간적인 변화를 보이지 않았다 (Fig. 6G-I). 기여율의 분포를 보면

대형식물플랑크톤의 기여율이 우점 하였고 외측해역으로 갈수록

증가하는 경향을 보였다 (Fig. 7E).

8 월 25 일 식물플랑크톤은 높은 생체량을 보였고 전체식물플랑 크톤과 대형식물플랑크톤 생체량은 8 ^월 11 ^{일 조사 시와 반대로 외}

측해역으로 갈수록 감소하는 경향을 보였고 소형식물플랑크톤의

생체량은 역시 공간적인 변화를 보이지 않았다 (Fig. 6G-I). ^정점 1

의 높은 생체량은 7 월말에 많은 강우와 삽교로부터 유입된 담수 의 유입 때문일 것이라고 판단된다 . 대형식물플랑크톤의 기여율은 내측해역에서 80% 이상으로 높은 분포를 보였고 생체량 분포와 마찬가지로 외측해역으로 갈수록 감소하는 경향을 보였으며 반면 소형식물플랑크톤의 기여율은 외측해역으로 갈수록 증가하는 경 향을 보였다 (Fig. 7F).

시간적인 변동을 보면 전체식물플랑크톤의 생체량은 8 ^{월에 높}

은 농도를 나타냈으며 , 대형식물플랑크톤은 역시 기여율이 높았던

8 월에 높은 생체량을 보였고 소형식물플랑크톤은 6, 7 월에 비슷한 생체량을 나타내었다 (Fig. 6).

식물플랑크톤 우점속 및 그룹 분포

조사기간 동안 총 6 ^{개의 분류군} - ^규조류 (Diatoms), ^{은편모조류}

(Cryptophytes), ^남조류 (Chlorophytes), ^녹조류 (Cyanophytes), ^유글

레나류 (Euglenophytes), ^{와편모조류} (Dinoflagellates) ^중에서 6 ^월에

Fig. 7. Spatial variations of percentage contribution(%) of size-fractionated class (net-, nano-sized) to the total chlorophyll

in the surface

water during June, July, August in the Asan Bay.

와편모조류 (Dinoflagellates) ^{가 우점 하였고} 7 ^월 , 8 ^{월에는 규조류}

(Diatoms) 가 높은 우점율을 보였는데 특히 8 월에는 85% 이상으로

높았다 (Table 1).

6 월에는 6 월 23 일에 암모니아 , 아질산염 + 질산염 , 인산염 , 규산 염의 농도가 6 월 16 일 조사 시보다 높은 경향을 보였지만 7 월에 는 7 월 13 일에 영양염 농도가 7 월 24 일 조사 시보다 높은 경향을 보였으며 모든 시기에 내측해역에서 외측해역으로 갈수록 감소하

는 경향을 보였다 (Fig. 4). ^{그리고 내측해역에서의 낮은 염분 분포}

를 보면 퇴적층에서 박테리아와의 광물질화작용에 의한 영향 보 다는 조사 며칠 전부터 내린 강우에 의한 육상기원 영양염의 유

입된 결과라고 사료된다 ( 현 , 2006). 6 월 16 일에 전체식물플랑크톤

과 대형식물플랑크톤의 생체량이 높았던 정점 3 에서 굵고 기다란 주변 돌기환으로 세포들이 연결되어 사상군체를 이루는 Skeletonema costatum, 정점 2 ^에서 Leptocylindrus sp . 가 우점으로 나타났다 . 6

월 16 ^{일 정점} 2 ^{에서의 상대적으로 높은 수온과 높은 암모니아 농}

도가 Leptocylindrus sp. ^{에 영향을 준 것으로 판단된다} . ^정점 1, 4,

5 는 1 개의 과와 2 개의 판으로 구성된 각을 갖고 있으며 우측판 뒤

쪽 끝에 유입구를 형성한 와편모조류의 Prorocentrum sp. 이 우점 을 보였다 (Table 2). Prorocentrum 속은 진해만 ( 박 , 1980; 이 등 , 1981; 유와 허 , 1982; 한과 유 , 1983; 유 , 1984) 그리고 총무항 ( 심

등 , 1984), ^{여수 근해} ( ^{심 등} , 1981) ^{에서 많이 출현 되었다} . 6 ^월 23

일에는 중형식물플랑크톤의 기여율이 높은 정점 2 에서 은편모조 류의 Cryptomonas sp. 의 우점을 제외하고 기타 지역에서는 여전 히 Prorocentrum sp. 가 우점으로 출현하였다 . 와편모조류는 증식 과 에너지 유지를 위해 충분한 영양염류와 일조량의 공급이 요구 되는데 많은 종류의 와편모조류는 이를 위해 주간에는 저층으로 이동하여 충분한 영양염을 공급받는 수직일주운동을 한다 . ^종에

따라서는 수직일주운동의 양상이 조금씩 다른데 Cochlodinium polykrikoides 의 경우 주간에는 대부분 3 m 이내의 표층에만 존재 하면서 세포들이 강한 띠 (patch) 를 형성하나 Alexandrium 속은 표 , 중

층에 주로 존재하고 강한 띠를 형성하지 않는다 ( 김과 주 , 2000).

Cryptomonas sp. 는 영양염을 소모하면서 광합성을 할 때 박테리

아로부터 질소와 인을 이용하여 영양염을 대체한다 (Jotaro et al. ,

2000). 6 ^월 26 ^일에 25~33 psu ^{의 염분 농도 범위와} 20

C ^이상의

수온 (Fig. 3), ^{그리고 담수에 인한 영양염 유입으로 와편모조류의}

Prorocentrum sp. ^{가 우점을 보이는 것으로 판단된다} . 6 ^월 16 ^일에

정점 3 에서 규조류의 Skeletonema costatum 이 우점하다가 6 월 23

일에는 와편모조류의 Prorocentrum sp. 가 우점으로 나타났는데 이 는 6 월 16 일의 낮은 인산염으로 하여 성장이 제한되었을 것이라 고 판단된다 . 일본 하리마해역에서 영양염 농도와 식물플랑크톤

Table 1. Seasonal composition (%) of phytoplankton group during the sampling period from the study sites of the Asan Bay

아산만 식물 플랑크톤 그룹별 분포 (%)

Month Bacillariophyceae Cryptophyceae Dinophyceae Euglenophyceae Chlorophyceae Cyanophyceae Other

Jun-16 39.00 9.89 45.05 0.58 0.19 2.02 3.27

Jun-23 22.08 28.51 42.08 2.71 0.90 1.00 2.71

Jul-13 59.20 8.43 17.74 1.11 2.88 5.54 5.10

Jul-24 71.77 22.03 4.13 1.06 0.06 0.00 0.95

Aug-11 90.43 5.57 0.32 0.00 0.00 0.00 3.68

Aug-25 89.49 5.57 1.24 0.00 0.00 0.00 3.71

Table 2. Dominant genera of phytoplankton community during the sampling periods at the 5 stations of the Asan Bay

식물 플랑크톤의 우점속 분포

Month Station Dominant sp. Percentage(%) Month Station Dominant sp. Percentage(%)

St. 1

sp. 32.26 St. 1

sp. 28.87

St. 2

sp

41.00 St. 2

sp. 37.07

June-16 St. 3 Skeletonema costatum. 46.00 June-23 St. 3

sp. 35.00

St. 4

sp. 53.00 St. 4

sp. 45.00

St. 5

sp. 57.00 St. 5

sp. 43.00

St. 1

sp

Leptocylindrus

sp

16.35

16.35 St. 1 Skeletonema costatum. 27.64

St. 2 Skeletonema costatum. 36.23 St. 2

sp. 21.52

Jul-13 St. 3

sp

21.61 Jul-24 St. 3

sp

47.81

St. 4

sp

17.02 St. 4

sp

36.69

St. 5

sp. 24.04 St. 5

sp

27.79

St. 1 Skeletonema costatum. 34.07 St. 1

sp

52.63

St. 2

sp

30.00 St. 2

sp

43.53

Aug-11 St. 3

sp

36.00 Aug-25 St. 3 Eucampia zodiacus 36.76

St. 4 Skeletonema costatum. 34.84 St. 4 Eucampia zodiacus 34.52

St. 5

sp

40.54 St. 5 Eucampia zodiacus 26.04

증식량과의 관계를 파악하기 위한 배양실험과 생리분석 실험을 통 해서 Skeletonema costatum 의 성장에 있어 인이 중요한 제한 영 양염으로 작용하였음을 보고한바 있으며 ( ^岡市友利 , 1986) ^국내의

배양실험에서도 인산염의 첨가계에서 상대적으로 높은 농도를 보 고하고 있다 ( 권 등 , 2002).

7 월에는 와편모조류가 감소하고 규조류가 증가하는 경향을 보 였다 (Fig. 8, Table 1). 7 월 13 일에는 외측해역인 정점 5 에서 와편 모조류인 Prorocentrum sp. 가 우점종으로 출현하였고 정점 1 과 정 점 3 ^{에서는 규조류중에서 피침형으로 끝이 뾰족한} Nitzschia sp . 가 우점종으로 출현하였으며 정점 2 ^는 Skeletonema costatum, 정점 4

는 독성 와편모조류의 Alexandrium sp . 가 우점종으로 출현하였다

(Table 2). 이때 소형식물플랑크톤의 기여율이 높았으며 외측해역

으로 갈수록 감소하였다 (Fig. 7). Alexandrium 속중의 Alexandrium tamarense 등의 독성을 가지는 조류는 적조를 일으켜 수생태계 및

수산업에 치명적인 피해를 입히기도 한다 ( 김과 주 , 2000). 7 월 24

일에는 정점 1 에서 규조류의 Skeletonema costatum, 정점 2 에서 은편모조류의 Cryptomonas sp. ^{가 우점으로 나타났고 정점} 3, 4, 5

즉 외측해역에서는 모두 규조류의 Leptocylindrus sp . 가 우점을 하 였다 . Skeletonema costatum 가 7 월 13 일 조사에서는 정점 2 에서 우점을 보였지만 7 월 24 일에는 정점 1 에서 우점을 보였는데 이때 수온의 분포를 보면 각각 20.5

C, 20.6

C 였다 . Skeletonema costatum 와 기타 규조류의 배양실험을 통해서 규조류의 성장은 와 편모조류의 성장에 비해 빠르고 , 이런 증식력은 수온의 요인에 의

해 영향을 받을 수 있다 (Yoder, 1979). ^따라서 7 ^월 24 ^일에

Skeletonema costatum 의 공간적 변화와 개체수의 변화는 수온의 영향에 의한 것이라 판단된다 . ^{내측해역에서} 6 ^월 23 ^{일에 와편모}

조류가 우점 하다가 7 월에 규조류가 우점 하는 이런 변화는 집중 된 강우로 인한 염분의 저하와 수온의 영향 , 그리고 내측해역에서 의 높은 규산염이라 사료된다 .

8 월 규조류의 군집은 6 월 , 7 월에 비해 현저하게 증가하였는데

85% 이상을 나타냈다 (Table 1). 8 월 25 일에 식물플랑크톤의

Chlorophyll a 농도는 기타 조사 시보다 높은 분포를 보였고 대형

식물플랑크톤의 기여율이 높았으며 내측해역에서 80% ^{이상을 보}

였다 (Fig. 7). 8 월 11 일 조사에는 정점 1 과 정점 4 에서 규조류의

Skeletonema costatum 가 우점을 보였고 기타 정점들에서는 모두 규조류의 Chaetoceros sp . 가 우점을 보였으며 8 월 25 일에서는 내 측해역인 정점 1 과 정점 2 에서 규조류의 Chaetoceros sp . 가 우점 을 보였고 외측해역에서 모두 규조류의 Eucampia zodiacus 가 우 점을 보였다 . 8 ^{월에 수온 분포를 보면} 6 ^월 , 7 ^{월보다 높았으나 영}

양염의 농도 분포는 6 ^월 , 7 ^{월에 비해 낮았다} . Chaetoceros sp . 는 영광 , ^울진 , ^고리해역 ( ^{강 등} , 2003), ^광양만 ( ^{조 등} , 1994) ^{에서도 우}

점종으로 출현하였다 . Eucampia zodiacus 와 Skeletonema costatum

은 한국 남해연안에서 각각 2 ^월과 4 ^{월에 우점종으로 출현하였고} Chaetoceros 속은 8 월에 우점속으로 나타났다 ( 박과 이 , 1990).

이 등 (2005) 의 연구에 따르면 아산만에서 겨울 (2 월 ) 에는 규조류

의 Skeletonema costatum 와 Thalassiosira sp., 봄 (5 월 ) 에는 역시 규조류의 Rhizosolenia spp. 와 Pseudo-nitzschia spp., 여름 (7 월 ) 에는

Oscillatoria spp. ^와 Skeletonema costatum , ^가을 (9 ^월 ) ^에는 Chaetoceros

sp . 가 우점 하는 경향을 보였는데 본 논문은 하계동안 intensive

sampling ^{을 통해 담수의 유입에 따른 우점종 분포와 개체수 변화}

를 확인할 수 있었다 . 조사기간 동안 6 월에 주로 와편모조류인

Prorocentrum sp. 가 우점하였고 7 월에 주로 규조류의 Leptocylindrus sp . 가 우점하였으며 8 월에는 주로 규조류의 Chaetoceros sp . 과

Eucampia zodiacus 가 우점하였는데 담수 유입으로 인한 환경적인 변화가 하계 우점종 및 개체수분포의 변동에 영향을 미친 것으로 보인다 . ^{이런 식물플랑크톤 우점종은 모두 적조를 일으킬 수 있으}

며 해양에서 자주 출현하는 식물플랑크톤이다 . ^{장마 시는 육상으}

로부터 영양염류 등의 공급이 증대되어 증식을 촉진시키나 일조 량 부족으로 증식이 억제되고 , 갈수기에는 일조량이 풍부하여 광 합성작용은 활발하나 영양원이 부족하여 증식이 억제된다 . 적조생 물이 대번식을 하기 위해서는 수온 , 염분 , 조도 등과 같은 물리적 환경요인이 적절하고 , 영양염류가 풍부해야 하는데 이에 대해 적 조생물은 종마다 제각기 다른 특성을 갖고 있으며 , ^{매년 적조발생}

시기와 출현종이 반복성을 띠는 이유는 환경요인에 따른 성장특

성이 종마다 다르기 때문이다 ( ^{김과 주} , 2000). ^{식물플랑크톤의 군}

집구조 및 우점종 천이는 물리화학적 요인 외에 생물학적 요인 영 향도 받는데 그중에서도 viruses, algalcidal bacteria 등의 영향에 대한 추가조사가 필요할 것으로 사료된다 .

종들의 생물다양성 집합체인 종다양성은 생태계의 안정과 아주 밀접한 관계를 갖고 있다 (McNaughton, 1977; Pimm, 1984; Tilman and Dowing, 1994; Tilman, 2000). ^{각 조사 정점별 군집지수의 변}

화를 보면 종다양도지수 (H') ^{는 출현한 각 종의 개체수와 전체 출}

현 개체수의 상대적인 출현도를 나타내는 것으로 지수 값이 높을 수록 다양한 종이 안정적으로 서식하고 있음을 의미한다 . 정점별 로는 정점 1 이 6 월 16 일 , 23 일 , 7 월 13 일 조사 시에 높은 종다양 성지수 값을 나타내었다 (Table 3). 6 월에는 외항으로 갈수록 감소 하는 경향을 보였고 강우가 많았던 7 월 24 일에는 외항으로 갈수 록 다소 증가하는 경향을 보였다 . ^{우점도지수} (D) ^{는 가장 근본적이} Table 3. phytoplankton species diversity during the sampling periods at the 5 stations of the Asan Bay

Month

Station Shannon-Weiner index (H') Simpson index (D) Pielou index (J) Margalef index (R)

St. 1 St. 2 St. 3 St. 4 St. 5 St. 1 St. 2 St. 3 St. 4 St. 5 St. 1 St. 2 St. 3 St. 4 St. 5 St. 1 St. 2 St. 3 St. 4 St. 5

Jun-16 2.08 1.61 1.22 1.06 1.38 0.13 0.28 0.38 0.52 0.33 0.21 0.17 0.16 0.16 0.22 3.75 2.73 2.06 2.11 2.38

Jun-23 2.02 1.78 2.00 1.77 1.77 0.16 0.24 0.18 0.26 0.2 0.19 0.18 0.18 0.17 0.17 3.67 3.19 3.81 3.52 2.48

Jul-13 2.52 2.30 2.40 2.35 2.35 0.08 0.15 0.10 0.08 0.10 0.21 0.22 0.19 0.24 0.22 4.09 4.25 4.32 3.38 4.25

Jul-24 1.75 1.87 1.82 2.01 2.14 0.21 0.16 0.26 0.19 0.16 0.16 0.21 0.16 0.16 0.16 2.48 2.06 2.66 3.09 3.45

Aug-11 1.86 2.05 2.04 1.81 1.85 0.18 0.12 0.17 0.20 0.23 0.21 0.27 0.19 0.16 0.16 2.88 3.23 2.99 2.09 2.37

Aug-25 1.29 1.50 1.78 2.00 1.76 0.37 0.31 0.21 0.17 0.13 0.15 0.16 0.19 0.18 0.25 1.96 2.75 2.44 2.93 1.73

mean 1.92 1.85 1.88 1.83 1.88 0.19 0.21 0.22 0.24 0.19 0.19 0.20 0.18 0.18 0.20 3.14 3.04 3.05 2.85 2.78

고 고전적인 지수로서 지수 값이 높을수록 특정종이 차지하는 비 율이 높음을 나타내는 지수이다 . ^{즉 지수 값이} 1 ^{에 가까울수록 생}

태계 내의 군집이 매우 단순함을 의미하며 , ^{반대로 생물다양성과}

안정성이 높은 생태계에서의 우점도지수는 낮게 나타난다 . 6 ^월 16

일 , 정점 4 에서 0.52 로 가장 높게 나타났고 7 월 13 일 정점 1 에서

0.08 로 가장 낮게 나타났다 (Table 3). 균등도지수 (J) 는 종의 다양 성을 나타내는 한가지이고 , 종조성이 어느 정도 균일한가를 보여 주는 것으로 안정적인 생태계에서는 높은 값을 나타낸다 . 즉 어느 장소에서 분포하는 종들이 완전히 균등하다면 그 값은 1 ^{이 되며} ,

이는 해양생태계에 서식하고 있는 생물종이 이루고 있는 군집구 조가 안정화된 것으로부터 기인한다고 볼 수 있다 . ^{조사 기간 동}

안 균등도 지수는 7 월 13 일에 모두 비슷한 분포를 보였고 8 월 25

일에 외항에서 다소 높은 분포를 보였지만 기타 조사 시기에는 모

두 내항에서 높은 분포를 보였다 (Table 3). 풍부도지수 (R) 는 종 다

양성을 나타낼 수 있는 다른 한가지 구성요소이고 , 종의 밀도라고 도 하며 출현한 생물의 총 종수와 총 개체수를 고려하여 존재하 는 종의 구성이 어느 정도 풍부한가를 가늠하는 척도가 되는 지 수로 종 다양성지수와 마찬가지로 값이 높을수록 생물종에 의한 생태적 안정성이 높음을 의미한다 . 종 다양성지수와 비교할 때 민 감도가 뛰어나 공간적으로 여러 곳에 위치하는 군집의 생물다양 성을 상호 비교하는 것에 매우 유용한 지수이다 . 7 월과 8 월 25 일 을 제외하고 다른 시기에는 모두 내항에서 높은 풍부도지수를 보 였다 . 예상과는 달리 환경변화가 심한 내만에서 군집구조가 안정 된 것으로 나타났고 이러한 결과에 대한 정확한 해석은 계절적인 분포를 포함한 현장조사와 통계 분석과 같은 추가적인 조사를 통 해 이루어질 필요가 있다고 본다 .

결 론

6 월 16 일에 외측해역에서 와편모조류 Prorocentrum sp. 의 높은 분포는 낮은 수온과 높은 염분에 의한 영향으로 판단된다 . 많은 담수 유입으로 인해 염분이 낮았던 7 ^월 13 ^{일에는 소형식물플랑크}

톤이 평균 73.81% ^{의 기여율을 보였으며} , ^{대형식물플랑크톤은 평}

균 26.19% ^{의 기여율을 보였다} . ^{내측해역에서 규조류가 우점을 보}

였고 외측해역에서는 와편모조류가 우점을 보였다 . 7 월 24 일 조 사에는 내측해역에서 소형식물플랑크톤의 기여율이 높았고 외측 해역에서는 대형식물플랑크톤의 기여율이 높았으며 규조류의

Leptocylindrus sp . 가 새로운 우점종으로 나타났다 . 8 월 11 일 조사 에서는 내측해역보다 외측해역에서 전체식물플랑크톤과 대형식물 플랑크톤의 생체량이 높았고 따라서 우점종인 규조류의 Skeletonema costatum 와 Chaetoceros sp . 의 분포도 역시 높았는데 이는 내측해 역보다 낮은 수온에 의한 영향으로 판단된다 . ^{전체식물플랑크톤과}

대형식물플랑크톤의 생체량이 높았던 8 월 25 일 조사에는 규조류

Chaetoceros sp . 과 Eucampia zodiacus 가 우점 하였으며 특히 내 측해역에서 높은 개체수와 높은 우점종 분포를 보였는데 이는 외 측해역보다 상대적으로 높은 영양염 농도에 의한 영향으로 판단 된다 . ^{이와 같이 아산만에서는 담수 유입으로 인한 환경적인 변화}

가 하계 우점속 및 개체수분포의 변동에 영향을 미쳤으며 이러한 우점속의 변화가 곧 식물플랑크톤의 군집 변동을 야기한 것으로 판단된다 .

감사의 글

이 연구는 한국과학재단 목적기초연구 ( ^과제번호 R012003-000-

10080-0) ^{지원으로 수행되었습니다} . ^{본 논문을 심사해주신 심사위}

원님들과 현장조사와 실험에 도움을 준 목포해양대학교 해양환경 미생물실험실원들께 감사드립니다 .

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2007년 6월 29일 원고접수

2007년 8월 14일 수정본 채택

담당편집위원: 강성호