늦여름 동해 남서해역에서 용존 유기 질소가 우점 식물플랑크톤의 생장에 미치는 영향

권형규,전슬기,오석진,Kwon, Hyeong-Kyu,Jeon, Seul-Gi,Oh, Seok-Jin 해양환경안전학회 2016 해양환경안전학회지 Vol.22 No.1

2014년 9월 동해 남서해역의 용존 영양염 분포 및 식물플랑크톤 군집구조와 우점종의 질소 화합물에 대한 이용성을 파악하였다. 용존 무기 질소(dissolved inorganic nitrogen; DIN)와 용존 무기 인(dissolved inorganic phosphorus; DIP)은 표층에서 낮고, 수심이 깊어짐에 따라 증가하였다. 반면에 용존 유기 질소(dissolved organic nitrogen; DON)와 용존 유기 인의 경우 무기태 영양염과 상반되는 분포를 보였다. DIN:DIP 비는 전체 수괴에서 약 20으로 Redfield ratio (16)보다 다소 높게 나타났지만, 혼합층의 경우 2로 식물플랑크톤의 생장에 대해 무기 질소가 제한요인으로 작용할 수 있는 것으로 보였다. 특히, 무기 질소가 제한된 혼합층에서 DON은 용존 총 질소(dissolved total nitrogen; DTN) 중 88 %를 차지하였다. 우점종 Chaetoceros debilis와 Prorocentrum minimum은 DIN 이외에 요소와 아미노산과 같은 다양한 DON을 이용하여 생장하였다. 따라서 식물플랑크톤의 DON 이용능력은 DIN이 제한된 동해에서 중요한 생존전략으로 작용할 것이다. We investigated the distribution of dissolved nutrients, phytoplankton community structure and utilization of nitrogen compounds by dominant species in the southwestern part of East Sea in September, 2014. Dissolved inorganic nitrogen (DIN) and dissolved inorganic phosphorus (DIP) were lower in the surface layer, and concentrations were increased with depth. Dissolved organic nitrogen (DON) and dissolved organic phosphorus were the opposite of dissolved inorganic nutrients. Although DIN DIP ratio in all of the water masses was higher than Redfield ratio (16), DIN : DIP ratio in mixed layer was about 2, indicating that inorganic nitrogen is the limiting factor for the growth of phytoplankton. In particular, DON proportion in dissolved total nitrogen was about 88 % in the mixed layer where inorganic nitrogen is limiting factor. The dominant species Chaeotceros debilis and Prorocentrum minimum were able to grow using DIN as well as DON such as urea and amino acids. Therefore, DON utilization of phytoplankton may play a role as a survival strategy in the DIN-limited conditions of East Sea.

2014년 추계 제주 북서부 해조장에서 해양환경과 식물플랑크톤의 일차생산력 특성

권형규,양한섭,윤양호,최옥인,최임호,오석진,KWON, HYEONG KYU,YANG, HAN SOEB,YOON, YANG HO,CHOI, OK IN,CHOI, IM HO,OH, SEOK JIN 한국해양학회 2015 바다 Vol.20 No.4

2014년 추계에 제주 북서부 연안의 해조장에서 해양환경 및 식물플랑크톤의 일차생산력 특성을 파악하였다. 연구 해역의 용존태 무기 질소와 용존태 무기 인은 중영양의 영양상태였으며, Redfield ratio는 16 이하로 무기 질소가 식물플랑크톤의 성장에 제한 요인으로 나타났다. 또한 용존태 유기 질소와 용존태 유기 인은 각각 용존태 총 질소와 용존태 총 인 중 약 63%, 46%를 구성하고 있었다. 광 이용 효율(${\alpha}$)과 최대 광합성량($P_m{^B}$)은 동귀(바다숲 조성 3년 경과 해역), 고내(바다숲 조성 1년 경과 해역), 비양도(천연해조장), 금능(갯녹음 해역) 순으로 감소하였다. 또한, 식물플랑크톤의 일차생산력은 해조장이 위치한 해역이 갯녹음 해역에 비해서 높았다. 특히, 연구해역은 무기 질소가 제한된 환경이지만 상대적으로 풍부한 용존태 유기 질소는 높은 일차생산을 유지하기 위한 중요한 요인으로 작용할 것이다. 뿐만 아니라 광합성을 통해 한 시간 만에 전체 식물플랑크톤 탄소량의 약 14%를 생산할 수 있는 것으로 나타났으며, 이는 해조장의 물질순환과 생태적 가치평가를 위한 중요한 자료로 활용할 수 있을 것이다. Marine environmental characteristics and primary productivity of phytoplankton were investigated in seaweed bed of northwestern coast of Jeju Island during Autumn, 2014. The trophic state based on dissolved inorganic nitrogen and phosphorus was mesotrophic. The Redfield ratio was less than 16, indicating that nitrogen was the limiting factor for the growth of phytoplankton. Dissolved organic nitrogen and phosphorus accounts for 63 and 46% of the dissolved total nitrogen and phosphorus, respectively. Light utilization efficiency (${\alpha}$) and maximum photosynthetic capacity ($P_m{^B}$) were highest in the Donggwi (third-year marine forest), followed by Gonae (one-year marine forest), Biyangdo (natural seaweed bed) and Geumneung (whitening area). The primary productivity of phytoplankton in the Donggwi, Gonae and Biyangdo also was higher than that in the Geumneung. Although nitrogen is the limiting factor, enriched dissolved organic nitrogen might play an important role to maintain primary productivity. In addition, phytoplankton community through photosynthesis could produce about 14% of phytoplankton carbon in one hour. These results will be able to use the important information for material cycle and ecological valuation of seaweed bed.

2013년 하계 자란만 서부 연안의 Cochlodinium 적조 미발생 원인 : 영양염 자료를 중심으로

권형규,김현정,양한섭,오석진,Kwon, Hyeong-Kyu,Kim, Hyun-Jung,Yang, Han-Seob,Oh, Seok-Jin 해양환경안전학회 2014 해양환경안전학회지 Vol.20 No.4

2013년 하계 자란만 서부 연안에서 Cochlodinium polykrikoides 적조의 미발생 원인을 화학적 현장관측결과와 기존에 발표된 C. polykrikoides의 생리학적 자료를 이용하여 해석하였다. 조사기간 동안 식물플랑크톤 군집은 규조류가 우점하고 있었으며, Cerataulina pelagica, Chaetoceros spp., Navicula spp. 그리고 Nitzschia spp.가 주요 우점종으로 출현하였다. 자란만 서부 연안의 영양염 농도는 이전의 C. polykrikoides 적조 발생 시기에 비해서 DIP 농도는 유사하였지만, DIN 농도는 낮았다. 특히, C. polykrikoides는 자란만 서부 연안에서 우점종으로 출현하는 규조류들에 비해서 무기 영양염에 대한 반포화상수(Ks)가 낮아 이들과의 종 경쟁에서 불리한 위치에 있는 것으로 보였다. 또한 상대적으로 낮은 DIN 농도를 보인 자란만 서부 연안은 질소에 대한 의존성이 높은 C. polykrikoides가 증식하기 위해서 불리한 환경이었다. 따라서 자란만 서부 연안의 낮은 영양염 환경하에서 무기 영양염 경쟁에 대해 불리한 위치에 있는 C. polykrikoides는 규조류의 번무에 따라 출현이 억제된 것으로 생각된다. We investigated cause of non-outbreak of Cochlodinium polykrikoides blooms in the western coast of Jaran Bay during Summer, 2013, by combining chemical field data and physiological data of C. polykrikoides, which had been already published. The predominant species were mainly diatoms, and dominant species was Cerataulina pelagica, Chaetoceros spp., Navicula spp. and Nitzschia spp.. In case of dissolved inorganic nutrients in the western coast of Jaran Bay, dissolved inorganic phosphorus (DIP) was similar to that in previous outbreak period of C. polykrikoides blooms, but dissolved inorganic nitrogen (DIN) was lower. C. polykrikoides might be disadvantageous in competition with diatom species because half-saturation constants (Ks) of C. polykrikoides for inorganic nutrients was lower than those of diatoms. Also, the western coast of Jaran Bay, where DIN concentration is relatively low, was an unfavorable environment for growth of C. polykrikoides characterized by nitrogen dependence. Therefore, C. polykrikoides which have the disadvantageous position for competition of inorganic nutrient might have been suppressed by diatom blooms under environment of low nutrient in the western coast of Jaran Bay.

유해 와편모조류 Cochlodinium polykrikoides와 규조류 Skeletonema sp.의 종간경쟁에서 용존 유기 영양염의 중요성

권형규,김현정,양한섭,오석진,Kwon, Hyeong Kyu,Kim, Hyun Jung,Yang, Han-Soeb,Oh, Seok Jin 한국해양학회 2014 바다 Vol.19 No.4

본 연구는 유해 와편모조류 Cochlodinium polykrikoides와 규조류 Skeletonema sp.의 용존 유기 영양염에 대한 이용 및 흡수능력을 통해서 종간 경쟁관계를 파악하였다. C. polykrikoides와 Skeletonema sp.는 용존 무기 질소와 무기인 이외에 다양한 용존 유기 질소와 유기 인을 이용하여 성장하였다. 이는 용존 무기 질소 또는 무기 인이 제한 영양염으로 작용하는 환경에서 중요한 생존전략으로 작용할 것이다. Urea와 glycerophospahte(glycero-P)의 흡수동력학 실험으로부터 도출된 반포화상수(Ks) 값은 C. polykrikoides가 Skeletonema sp.에 비해서 낮은 값을 보였다. 이는 Skeletonema sp.가 C. polykrikoides에 비해서 urea와 glycero-P와 같은 유기 영양염에 대한 친화성이 높음을 의미한다. 하지만 Skeletonema sp.가 유기 영양염에 대한 친화성이 높을지라도 C. polykrikoides가 ${\alpha}$ (${\rho}_{max}/Ks$) 값이 높아, 저농도의 영양염 조건(<Ks)에서 효율적으로 urea 및 glycero-P를 흡수 가능한 것으로 나타났다. 따라서 단일배양 조건에서 획득한 용존 유기 영양염의 이용능력과 저 농도에서 효율적인 유기 영양염의 흡수 능력을 바탕으로 C. polykrikoides는 Skeletonema sp.과의 종간경쟁에서 유리한 위치에 있을 것으로 생각된다. We investigated the interspecific competition between the harmful dinoflagellate Cochlodinium polykrikoides and diatom Skeletonema sp. based on the utilization and uptake of dissolved organic nutrients. C. polykrikoides and S. costatum were able to grow using dissolved organic nitrogen (DON) and dissolved organic phosphorus (DOP) as well as dissolved inorganic nitrogen (DIN) and dissolved inorganic phosphorus (DIP). This result indicates that the utilization of dissolved organic nutrients may play a role in surviving strategy in the DIN or DIP-limited environments. The half-saturation constants (Ks) of urea and glycerophosphate (glycero-P) calculated from uptake kinetics experiment of C. polykrikoides was lower than those of Skeletonema sp. This result indicates that Skeletonema sp. have higher affinity for dissolved organic nutrients, such as urea and glycero-P, than C. polykrikoides. Although Skeletonema sp. have higher affinity of dissolved organic nutrients, C. polykrikoides could effectively uptake for urea and glycero-P at sub-saturating nutrient concentrations (<Ks), because affinity coefficient, ${\alpha}$ (${\rho}_{max}/Ks$) of C. polykrikoides was higher than Skeletonema sp.. Therefore, C. polykrikoides by utilization and effectively uptake of dissolved organic nutrients under monoculture may have an advantageous position in the interspecific competition with Skeletonema sp. in the low nutrient environments.

무각 와편모조류 Akashiwo sanguinea의 수온, 염분 그리고 광 조건에 따른 생장반응과 그에 따른 종 천이의 이점

권형규,오석진,Kwon, Hyeong-Kyu,Oh, Seok-Jin 해양환경안전학회 2014 海洋環境安全學會誌 Vol.20 No.1

자란만에서 분리한 와편모조류 Akashiwo sanguinea의 성장에 대한 수온, 염분 및 광 조건을 실내실험을 통해서 살펴보았다. A. sanguinea의 최대성장속도($0.28day^{-1}$)는 수온 $25^{\circ}C$, 염분 30 psu로 나타났으며, 최적성장(최대성장속도의 80 % 이내 구간)은 수온 $25^{\circ}C$의 염분 15~35 psu로 나타났다. 따라서 A. sanguinea는 고수온의 협온성이며, 광염성의 생리학적 특성을 가지고 있는 것으로 판단된다. 광량에 따른 성장 실험결과에서 유도된 성장식은 ${\mu}=0.31(I-16.87)/(I+51.19)$로, 보상광량($I_0$) 값은 $16.87{\mu}mol\;m^{-2}s^{-1}$, 반포화광량($K_I$) 값은 $84.93{\mu}mol\;m^{-2}s^{-1}$으로 나타났다. 결론적으로 A. sanguinea는 하계에 충분한 광, 높은 수온, 염분의 변동 폭이 큰 연안해역에서 종 천이를 위한 유리한 생리학적 특성을 보이는 것으로 판단된다. The effects of temperature, salinity and irradiance on the growth of the dinoflagellate Akashiwo sanguinea isolated from Jaran Bay were examined in the laboratory. Maximum specific growth rate($0.28day^{-1}$) was observed with combination of $25^{\circ}C$ and 30 psu. Optimal growth (${\geq}80%$ of maximum specific growth rate) was obtained at $25^{\circ}C$ with salinities of 15~35 psu. This results indicated that A. sanguinea is a stenothermal of the high water temperature and euryhaline species. The irradiance-growth curve was described as ${\mu}=0.31(I-16.87)/(I+51.19)$. The compensation photon flux density ($I_0$) and half-saturation photon flux density ($K_I$) were $16.87{\mu}mol\;m^{-2}s^{-1}$ and $84.93{\mu}mol\;m^{-2}s^{-1}$, respectively. In conclustion, A. sanguinea has advantage physiological characteristics for the species succession at the coastal areas in summer with sufficient irradiance, high water temperature and large salinity gradient.

용존태 무기질소 제한 하에서 유독와편모조류 Alexandrium tamarense와 Alexandium catenella의 생존과 우점화 전략

권형규(Hyeong Kyu Kwon),박지아(Ji A Park),양한섭(Han-Soeb Yang),오석진(Seok Jin Oh) 한국해양환경·에너지학회 2013 한국해양환경·에너지학회지 Vol.16 No.1

식물환경복원을 위한 저서미세조류의 성장에 미치는 수온과 염분의 영향

권형규(Hyeong Kyu Kwon),오석진(Seok Jin Oh),양한섭(Han-Soeb Yang),유영문(Young Moon Yu) 한국해양환경·에너지학회 2011 한국해양환경·에너지학회지 Vol.14 No.2

동해 남부 해역의 수괴 분포와 용존 무기 및 유기 영양염의 분포 특성

권형규(Hyeong Kyu Kwon),오석진(Seok Jin Oh),박미옥(Mi Ok Park),양한섭(Han-Soeb Yang) 한국해양환경·에너지학회 2014 한국해양환경·에너지학회지 Vol.17 No.2

유독와편모조류 Alexandrium tamarense와 Alexandrium catenella의 성장에 미치는 조도의 영향

권형규 ( Hyeong Kyu Kwon ),박지아 ( Ji A Park ),양한섭 ( Han Soeb Yang ),오석진 ( Seok Jin Oh ) 한국환경과학회 2013 한국환경과학회지 Vol.22 No.12

The effects of irradiance on the growth of toxic dinoflagellates Alexandrium tamarense (Masan Bay strain) and Alexandrium catenella (Jinhae Bay strain) were investigated in the laboratory. At 15℃ and 30 psu for A. tamarense and 25℃ and 30 psu for A. catenella, the irradiance-growth curve showed the maximum growth rate (μmax) of 0.31 day-1 with half-saturation photon flux density (PFD) (KI) of 44.53 μmol m-2 s-1, and a compensation PFD (Ic) was 20.67 μmol m-2 s-1 for A. tamarense, and μmax of 0.38 day-1 with KI of 59.53 μmol m-2 s-1, and Ic was 40.80 μmol m-2 s-1 for A. catenella. The Ic equated to a depth of 8~9 m from March to June for A. tamarense and 6~7 m from March to June for A. catenella. These responses suggested that irradiance at the depth near the middle layer in Masan Bay would provide favorable conditions for two species.

저서미세조류 4종( Achnanthes sp., Amphora sp., Navicula sp. 그리고 Nitzschia sp.)의 성장에 영향을 미치는 부착기질 크기의 영향

권형규 ( Hyeong Kyu Kwon ),양한섭 ( Han Soeb Yang ),유영문 ( Yeoung Moon Yu ),오석진 ( Seok Jin Oh ) 한국환경과학회 2012 한국환경과학회지 Vol.21 No.1

The effects of substrate size on the growth of microphytobenthos Achnanthes sp., Amphora sp., Navicula sp. and Nitzschia sp. were examined using glass beads in order for phytoremediation in the benthic layer of coastal waters. The glass beads used in this study were 0.09~0.15 mm (G.B 1), 0.25~0.50 mm (G.B 2), 0.75~1.00 mm (G.B 3) and 1.25~1.65 mm (G.B 4). No addition of glass bead used as control. The specific growth rate and maximum cell density of four microphytobenthos species were increasing with decreasing size of glass beads. Moreover, the control experiment without added attachment substrates showed the lowest specific growth rate and maximum cell density. Therefore, the suitable attachment substrates for mass culture of microphytobenthos seems to be important in order for phytoremediation using microphytobenthos.