해양생물 종별정량 자료의 정도관리

이원호,양은진,YIH, WONHO,YANG, EUN-JIN 한국해양학회 2021 바다 Vol.26 No.3

Iron-Limited Biomass Yields of Marine Phytoplankton Clones

이원호,래리 이 브랜드,YIH, WONHO,BRAND, LARRY E. The Korean Society of Oceanography 1993 韓國海洋學會誌 Vol.28 No.2

The final biomass yields of 16 marine phytoplankton clones were measured in media with different levels of iron and phosphorus concentrations. The biomass yields of oceanic clones were either only slightly limited or not limited by iron, and those of coastal clones were severely limited by iron in all photogenetic groups other than cyanobacteria. By contrast oceanic cyanobacteria clones as well as coastal clones required higher iron concentrations: minimum concentrations of iron addition for detectable growth of the Synchronous species were estimated to fall between $10^{-9}{\;}and{\;}10^{-8}{\;}M$. Not only the habitat differences (oceanic-coastal trends) but also the photogenetic differences of the oceanic phytoplankton species in the response to the iron enrichments deserve very careful attention before ocean iron fertilization.

한국의 지역해양학 발전을 위한 서지학적 노력

이원호,강동진,한상복,YIH, WONHO,KANG, DONG-JIN,HAHN, SANGBOK D. 한국해양학회 2019 바다 Vol.24 No.3

해양생태계 모니터링을 위한 식물플랑크톤 자료의 정도 관리 동향

이원호,박종우,성경아,박종규,유영두,김형섭,YIH, WONHO,PARK, JONG WOO,SEONG, KYEONG AH,PARK, JONG-GYU,YOO, YEONG DU,KIM, HYUNG SEOP 한국해양학회 2021 바다 Vol.26 No.3

1880년대에 들어서서 해양 식물플랑크톤의 기능적 중요성이 처음 주창된 이래, 전통적인 형태 관찰법 및 진보된 형태 자동분석 기술을 기반으로 하여 다량의 식물플랑크톤 종별 정량자료가 생산되었다. 최근에는 해수시료 중의 색소를 직접 분석하거나 원격탐사 자료를 해석하여 색소특성에 따른 분류군별 정량자료를 생산함으로써, 자료생산 방법이 점점 다양해지고 자료 확보 대상 정점에 대한 시공간적 접근성도 크게 개선되고 있다. 장기적인 해양생태계 모니터링에서 식물플랑크톤의 종별 정량자료가 생산된 경우도 적지 않아, 각각의 해역에서 중장기적인 해양 식물플랑크톤의 구조와 기능의 변동에 대한 중요한 증거로 활용될 수 있다. 그러나 모니터링 기간 전체에 걸친 연대별 자료 생산자 간의 차이로 인해 이러한 자료의 활용성이 제한될 수 있는데, 시료 처리 및 분석법, 종의 확인 및 분류, 분석이 완료된 시료의 관리 등의 다양한 측면에서 연대별 생산자 간의 편차가 적지 않다. 해양 식물플랑크톤의 종별 정량자료 값을 정확하게 구하기 위한 심도있는 연구는 1880년대 후반 Victor Hensen이 시작한 것으로 평가된다. 정확도를 포함한 해양 식물플랑크톤 자료의 정도 관리에 관한 국제적인 논의는 ICSU의 SCOR Working Group 33을 중심으로 1969년에 시작되었다. 첫 결실로 UNESCO 해양과학기술보고서 제18편이 1974년 출판되었는데, 이는 UNESCO의 해양학 방법론의 전문연구서적 제6편인 Phytoplankton Manual 출판의 실마리였다. 1990년대 말에는 ISO 기준에 따른 해양 식물플랑크톤 종별 정량자료의 정도관리를 달성하여, 국제적인 자료의 상호비교 및 교정을 가능하게 하려는 수행기구인 IPI (International Phytoplankton Intercomparison)의 전신인 BEQUALM 사업이 유럽에서 본격 출범하였다. IPI는 지난 20여 년간의 경험과 실적을 바탕으로 정도관리 기준을 모든 나라에서 적용할 수 있도록 국제협력을 강화해 나가고 있다. 우리나라의 해양화학 분야 측정자료의 정도관리 체계와 내용이 잘 정립된 데 비하여, 해양생물의 종별 정량자료에 대한 본격적인 정도관리 체계는 아직 법제화 단계에 이르지 못하고 있다. 우선, 해양생태계의 기초 생산자인 식물플랑크톤의 종별 정량자료에 대한 정도관리 체계를 확립하고, 다양한 기능생물군으로 이를 확장해 나갈 필요가 있다. Since the functional importance of marine phytoplankton was firstly advocated from early 1880s massive data on the species composition and abundance were produced by classical microscopic observation and the advanced auto-imaging technologies. Recently, pigment composition resulted from direct chemical analysis of phytoplankton samples or indirect remote sensing could be used for the group-specific quantification, which leads us to more diversified data production methods and for more improved spatiotemporal accessibilities to the target data-gathering points. In quite a few cases of many long-term marine ecosystem monitoring programs the phytoplankton species composition and abundance was included as a basic monitoring item. The phytoplankton data could be utilized as a crucial evidence for the long-term change in phytoplankton community structure and ecological functioning at the monitoring stations. Usability of the phytoplankton data sometimes is restricted by the differences in data producers throughout the whole monitoring period. Methods for sample treatments, analyses, and species identification of the phytoplankton species could be inconsistent among the different data producers and the monitoring years. In-depth study to determine the precise quantitative values of the phytoplankton species composition and abundance might be begun by Victor Hensen in late 1880s. International discussion on the quality assurance of the marine phytoplankton data began in 1969 by the SCOR Working Group 33 of ICSU. Final report of the Working group in 1974 (UNESCO Technical Papers in Marine Science 18) was later revised and published as the UNESCO Monographs on oceanographic methodology 6. The BEQUALM project, the former body of IPI (International Phytoplankton Intercomparison) for marine phytoplankton data QA/QC under ISO standard, was initiated in late 1990. The IPI is promoting international collaboration for all the participating countries to apply the QA/QC standard established from the 20 years long experience and practices. In Korea, however, such a QA/QC standard for marine phytoplankton species composition and abundance data is not well established by law, whereas that for marine chemical data from measurements and analysis has been already set up and managed. The first priority might be to establish a QA/QC standard system for species composition and abundance data of marine phytoplankton, then to be extended to other functional groups at the higher consumer level of marine food webs.

한국연안 산 규조 Skeletonema Costatum 의 조도에 대한 생태적지위 성분의 종내 변이

이원호,심재형,YIH, WONHO,SHIM, JAE HYUNG 한국해양학회 1995 韓國海洋學會誌 Vol.30 No.5

Final biomass yields (peak optical density) and growth rates (divisions/day) of seven clones of Skeletonema costatum from Korean coastal waters were measured to understand their intraspecific variations in the light intensity niche component under 25$^{\circ}C$ condition. Daily growth rates of 6 out of 7 S. costatum clones were maximum at 6000 lux while that of YS4, a neritic clone, was maximum at 9000 lux. The final biomass yields of 4 out of the 7 s. costatum clones were maximum at the lowest light intensity of 2000 lux. Minimum final biomass yields were found at 9000 lux in all the S. costatum clones other than an estuarine clone, HDC9. The intraspecific variations of the mean growth rate and mean final biomass yield under each of the three different light intensities in terms of the coefficient of variation were not greater than 10% in any of the 7 S. costatum clones.

20세기 전반 한국 근해역 플랑크톤의 식물수문학적 연구

박종우,김형섭,이원호,PARK, JONG WOO,KIM, HYUNG SEOP,YIH, WONHO 한국해양학회 2019 바다 Vol.24 No.3

권근 등이 1402년 작성한 것으로 알려진 <혼일강리역대국도지도>가 아프리카 대륙의 온전한 모습을 최초로 표현한 세계지도라고 인정될 정도로 범세계적 안목이 탁월하였던 우리 민족이었음에도 불구하고, 우리나라 근해역에 대한 단순 해도작성의 차원을 넘어서는 해양학적 조사를 프랑스 사람이 1787년경에 처음 시작하게 되었으며, 근해역 식물플랑크톤의 수문학적 연구는 1913년 일본인 소유 회사가 "동경-제주근해-상해 정점 조사"를 수행한데서 비롯된 것으로 추정된다. 이는 식물플랑크톤 해양학의 산실인 유럽에서 1889년 최초로 이루어진 대양역 식물플랑크톤의 수문학적 연구에 비해 25년의 후의 일이었다. 1915년 황해 전역 조사를 시작한 이후, 1921년부터 동해 전역을 대상으로 하는 80개 정점의 플랑크톤 시료 채취 등 수문학적 관점의 연구가 본격적으로 시도되었다. 특히, 1932년에는 부산에서 시작하여 사할린섬 남단에 이르는 동해 전체의 78개 정점에 대하여 수층별로 물리, 화학, 생물 해양학적 동시조사를 실시하여, 본격적인 식물플랑크톤 수문학적 연구를 수행하였다. 1932년 5-9월에는 별도의 해양조사를 통해, 한국 남해안과 동해의 서부해역을 망라하는 총 120여개 정점에서 해류조사를 실시하면서 플랑크톤 분포조사를 병행함으로써, 해류와 플랑크톤 분포 간의 상관성을 분석하고 도시하였다. 이런 규모의 조사 연구는 점차 확대 심화되어 1933-1934년에는 동해에서 명태자원 추정을 위한 기초 생태계 조사의 일부분으로 해양플랑크톤의 수문학적 조사를 실시하였다. 이러한 조사 연구의 열기는 1943년까지 조금도 변함이 없었으며, 1945년 조사된 자료를 정리한 보고서를 일본 동경에서 1967년에 발행하기까지 하였다. 1950년 이후 70여년이 지난 지금은 이제까지 축적된 모든 해양관측 및 생물수문학적 정보와 자료를 보다 세심하게 분석하고 종합하여 미래의 새로운 여건에 대비할 필요가 있는 전환기적 시점인 것 같다. 이와 더불어 서지학적 정보의 측면에서는, 전문학회가 중심이 되어 관련 전문분야에 대한 서지 및 서지역사 기록을 체계적으로 정리하고 매 30여년마다 갱신해 나가는 일은 매우 중요하다. From the cosmopolitan superiority of the <Honil gangni yeokdae gukdo jido> as the first world map completed in 1402 with surprisingly detailed images and contents on the Africa Continent it is reasonable to think that the Koreans in early fifteen century were already with highly up-to-date perspectives on the universe and world history and cultures. However, some 490 year later the first phytohydrographic plankton investigation in the neritic seas of Korea was performed by a Japanese company with sampling points covering from Tokyo Bay through Jeju neritic waters to Shanghai estuary, which was in turn preceded by the first oceanographic investigation other than the simple mapping Koreans seas by using two French sailboats. The first phytohydrographic plankton investigation in Korean seas were behind the world first oceanic plankton exploration, the German Plankton Expedition, by 25 years. Starting from the oceanographic investigation including phytohydrographic samplings in the whole Yellow Sea in 1915 the full-scale phytohydrographic plankton studies were tried in Korean seas which is well represented by the 1921 oceanographic investigation on the whole East Sea with 80 sampling stations. In 1932 two separate oceanographic investigations followed, one in the East Sea where 78 stations from Busan to southern Sakhalin Island were simultaneously visited by 50 research vessels for the physical, chemical, and biological oceanographic studies, and the other one in southern coast and western East Sea of Korea where ocean current observation as well as plankton sampling were made in 120 stations to understand the relationship between the ocean current and plankton distribution in the region. In 1933-1934 more intensified investigations on phytohydrography were carried out particularly in the East Sea as an integral part of the basic marine ecosystem studies for the Myeong-Tae (Alaska Pollock) resources estimation. Scientists' attitude for the marine investigation and research activities seemed to be almost unchanging even to the year 1943, which could be reflected by the fact that publication of the results from the investigations performed in 1945 were finally done in 1967 at Tokyo. Some 70 years later from the mid-twenty century we might be standing on the turning-point of "need to be prepared" for the new era of changing paradigm by reviewing, archiving, and analyzing the prior information big data from the previous ocean observation and biohydrographic investigations. At the same time each professional societies for the above mentioned sciences might trigger a continuous project to reorganize and update the records on related bibliography and its history every 30 years.

만경.동진강 염하수에서 섬모충류에 의한 박테리아 섭식에 관하여

심재형,박수영,조병철,이원호,SHIM, JAE HYUNG,PARK, SOO YOUNG,CHO, BYUNG CHEOL,YIH, WONHO 한국해양학회 1995 韓國海洋學會誌 Vol.30 No.5

In order to assess the significance of ciliate grazing on bacterial population in carbon flow of the estuarine pelagic ecosystem of the Mankyung and Dongjin river (MD estuary), abundance and biomass of ciliates and grazing rate on bacteria of small (<40 um) ciliates were measured. Saplings were carried out four times from October 1993 to March 1995 in the estuarine system. Ciliates smaller than 40 um occupied more than 49.5% of total ciliates abundance. Clearance rate of small ciliates ranged from 18.0 to 16.3 nl cell/SUP -1/ h/SUP -1/. As bacterial abundance increased, ciliate's clearance rate decreased, suggesting that bacterial abundance effects on ciliate's grazing rate. Ciliate grazing rate was equal to 0.1 to 12.2% of bacterial productivity, and the ratio of ciliate ingestion over bacterial production increased exponentially with the increase of bacterial abundance (r$^2$=0.62, p$\leq$0.001). It seems that the effect of ciliate grazing on bacteria would be small in coastal waters and large in more eutrophic waters of high bacterial abundance. Carbon supplied by ciliate grazing on bacteria was avg. 3.1% of carbon amount required for the ciliate maximum productivity. Thus, the ecological role of ciliate in microbial loop was probably more important as a final consumer than as a direct consumer of bacteria.

한국 연안산 단세포성 수소생산 남세균 종주들의 분류계통, 색소함량 및 최적성장 환경

박종우,김주희,조애라,정연덕,김평중,김형섭,이원호,PARK, JONG-WOO,KIM, JU HEE,CHO, AE-RA,JUNG, YUN-DUK,KIM, PYOUNG JOONG,KIM, HYUNG-SEOP,YIH, WONHO 한국해양학회 2015 바다 Vol.20 No.3

광생물학적 수소생산 잠재력을 가진 한국산 단세포성 남세균 단종배양체를 확립하기 위하여, 2005부터 4년 동안 우리나라 연근해역의 68개 정점에서 반복적으로 시료를 채집하였다. 확보된 77개 종주의 단종배양체 가운데 6개 종주(KNU CB-MAL002, 026, 031, 054, 055, 058)는 일반적인 수소생산 조건에서 0.15 mL $H_2\;mL^{-1}$ 이상의 수소 누적량을 나타내었고, 60시간 이상의 수소 지속생산을 기록하였다. 6개 실험 종주의 수소생산을 더욱 높여주는 최적의 공정을 규명하기 위한 연구의 일환으로, 각 종주의 수온 및 염분 등급 별 성장도를 측정하여, 종주 간의 차이(interstrain difference)를 비교 하였다. 실험 종주 6개의 일일 최대 성장률은 1.78~2.08 범위로 높았고, 모든 실험 종주가 질소고정능을 나타내어, 광생물학적 수소생산 잠재력이 높은 것으로 예상되었다. 16S rRNA 분석결과, 실험 종주 들은 Cyanothece sp. ATCC51142와 높은 유사도(99%)를 보였으나, 6개의 종주 모두가 분자계통도에서는 ATCC51142와 서로 다른 clade에 별도로 나뉘어져, 본 실험 종주의 일부는 신종일 가능성이 있다. 엽록소-a는 건중량 대비 함유량이 3.4~7.8%의 범위로 나타났으며, 보조색소인 홍조소와 남조소의 함유량은 대서양산 남세균 Synechococcus sp. Miami BG03511의 절반 수준이었다. 최적 성장온도로 확인된 $30{\sim}35^{\circ}C$ 구간 밖의 온도에서는 성장이 크게 제한되었으며, $40^{\circ}C$의 고온에서는 모든 실험종주의 성장이 거의 정지됨을 확인하였다. 실험 종주들은 30 psu의 염분에서 성장이 우세하였다. 이 가운데 CB055 종주는 15 psu까지의 상대적 저염 구간에서도 높은 성장을 유지하여, 염분의 변동에 대한 내성이 높은 종주로 확인되었다. 이와 같은 광염 특성의 종주는 연안수의 계절적인 염분변화가 상대적으로 큰 온대 연안역에서 이 종주를 생물공학적으로 응용하게 될 경우, 기반해수의 계절적인 염분 변화에도 불구하고 배양 공정상의 높은 유연성을 나타내게 될 것이다. 본 연구 결과 규명된 각 종주 별 생리적 특성 자료는 향후 광생물학적 수소생산 최적공정을 확립하기 위한 모델연구에 긴요할 것이다. To set up unicellular cyanobacterial strains with photo-biological $H_2$ production potential, live samples were repeatedly collected from 68 stations in the coastal zone of Korea for the four years since 2005. Among 77 cyanobacterial strains established six (KNU strains, CB-MAL002, 026, 031, 054, 055 and 058) were finally chosen as the excellent strains for $H_2$ production with $H_2$ accumulation over 0.15 mL $H_2\;mL^{-1}$ under general basic $H_2$ production conditions as well as positive $H_2$ production for more than 60 hr. To explore optimum procedures for higher $H_2$ production efficiency of the six cyanobacterial strains, the inter-strain differences in the growth rate under the gradients of water temperature and salinity were investigated. The maximum daily growth rates of the six strains ranged from 1.78 to 2.08, and all of them exhibited $N_2-fixation$ ability. Based on the similarity of the 16S rRNA sequences, all the test strains were quite close to Cyanothece sp. ATCC51142 (99%). The six strains, however, were grouped into separate clades from strain ATCC51142 in the molecular phylogeny diagram. Chlorophyll- a content was 3.4~7.8% of the total dried weight, and the phycoerythrin and phycocyanin contents were half of those in the Atlantic strain, Synechococcus sp. Miami BG03511. The growth of the six strains was significantly suppressed at temperatures above the optimal range, $30{\sim}35^{\circ}C$, to be nearly stopped at $40^{\circ}C$. The growth was not inhibited by high salinities of 30 psu salinity in all the strains while strain CB055 maintained its high growth rate at low salinities down to 15 psu. The euryhaline strains like CB055 might support massive biotechnological cultivation systems using natural basal seawater in temperate latitudes. base seawater. The biological and ecophysiological characteristics of the test strains may contribute to designing the optimal procedures for photo-biological $H_2$ production by unicellular cyanobacteria.

광합성 섬모류 Mesodinium rubrum MR-MAL01의 응용성 (1) 이매패류 종묘생산을 위한 먹이생물 유용성

김형섭(Hyung-Seop Kim),명금옥(Geumog Myung),조수근(Soo-Gun Jo),이원호(Wonho Yih) 한국수산과학회 양식분과 2004 韓國養殖學會誌 Vol.17 No.2