하계 서태평양의 초미소 식물플랑크톤 분포 특성 연구

노재훈 ( Jae Hoon Noh ),유신재 ( Sin Jae Yoo ),강성호 ( Sung Ho Kang ) 한국환경생물학회 2006 환경생물 : 환경생물학회지 Vol.24 No.1

남태평양 축 라군의 초미소 식물플랑크톤 분포 특성

노재훈 ( Jae Hoon Noh ),이미진 ( Mi Jin Lee ) 한국환경생물학회 2006 환경생물 : 환경생물학회지 Vol.24 No.1

시화호와 시화호 주변 해역 식물플랑크톤의 대증식과 일차 생산력에 관한 연구

최중기,이은희,노재훈,허성회,Choi, Joong-Ki,Lee, Eun-Hee,Noh, Jae-Hoon,Huh, Sung-Hoi 한국해양학회 1997 바다 Vol.2 No.2

시화 방조제 건설 후 급속도로 오염되고 있는 시화호 내의 식물플랑크톤 대증식 현상을 파악하기 위하여 1995년 10월부터 1996년 8월까지 시화호 내외에서 환경요인들과 식물플랑크톤 chlorophyll-a, 현존량, 우점종, 일차생산력 등을 4계절 조사하였다. 시화호는 부영양화된 기수호의 성격을 띄고 있으며 저층에는 밀도가 높은 잔류해수가 남아있다. 시화호의 표층에서 육상으로부터 유입된 오염된 하천수의 영향으로 chlorophyll-a 농도가 평균 168.0 ${\mu}g\;l^{-1}$에 이르는 식물플랑크톤 대증식 현상이 연중 지속적으로 일어났다. 식물플랑크톤의 대증식은 추계와 동계에는 돌말류 Cyclotella atomus 에 의해 주로 일어났고, 춘계와 하계에는 와편모류 Prorocentrum minimum 등과 황갈조류 등에 의해 일어났다. 시화호 바깥해역에서도 시화호수의 방류로 통계에서 하계에 걸쳐 돌말류 Thalassiosira nordenskioeldii, Skeletonema costatum, Chaetoceros sp. 등에 의해 대증식이 계속 일어났다. 시화호의 식물플랑크톤에 의한 일차생산력은 연평균 3,972 mgC $m^{-2}\;day^{-1}$로 높게 일어났다. 그러나 일차생산력의 대부분은 표층에서의 높은 광흡수로 수심 3 m 내로 국한되고, 추계와 동계에는 규산염이 제한요인으로 작용하여 더 이상 높게 나타나지 못하였다. 저층에서는 광제한 등으로 광합성 작용이 거의 없었고, 표층에서 떨어진 유기물이 분해되어 산소가 고갈되는 양상을 보였다. To clarify the phytoplankton blooms in Lake Shihwa after the construction of a dyke, a study on the environmental factors, the distribution of chlorophyll-a, phytoplankton standing stocks, dominant species and primary productivity was carried out in Lake Shihwa and adjacent coastal areas from October, 1995 to August, 1996. Lake Shihwa is brackish water with mixing of freshwater from tributaries and the remaining salt water at the bottom. The dense phytoplankton bloom of average value of 168.6 ${\mu}gChl-a\;l^{-1}$ have occurred throughout the year in Lake Shihwa which is eutrophicated by the large input of nutrients from inflowing 5 tributaries and Shihwa Industrial Complex. The major organisms of algal bloom in Lake Shihwa were diatoms, Cyclotella atomus, Nitzschia sp. and Chaetoceros sp. in autumn and winter, and dinoflagellate Prorocentrum minimum and Chrysophyceae in spring and summer. The autumn and winter diatom blooms were limited by the depletion of silicate in the lake. Diatom blooms have occurred in the coastal areas adjacent to Shihwa lake from winter to summer due to the inflow of nutrient rich-water from Lake Shihwa. The primary productivities in the Lake Shihwa ranged from 2,653 mgC $m^{-2}\;day^{-1}$ to 9,505 mgC $m^{-2}\;day^{-1}$ with an average of 3,972 mgC $m^{-2}\;day^{-1}$. However, most of the high primary production was limited to the shallow euphotic zone due to the inhibition of light penetration. The primary productivities during autumn and winter were limited by the depletion of silicate. Lack of photosynthesis and the decomposition of falling organic matter under the middle of water column accelerated the depletion of dissolved oxygen in the bottom layer.

동해 남부 해역 퇴적물과 저층 해수 세균 군집 조성의 계절적 변화 연구

최동한,김병모,최태섭,이정석,노재훈,박영규,강성길,Choi, Dong Han,Gim, Byeong-Mo,Choi, Tae Seob,Lee, Jung-Suk,Noh, Jae Hoon,Park, Young-Gyu,Kang, Seong-Gil 한국해양학회 2014 바다 Vol.19 No.2

해양 환경에서 세균은 다양한 생지화학적 순환에 있어서 중요한 역할을 수행하고 있으며, 그들의 다양성에 대한 정보는 생태계에서 세균의 생지화학적 기능을 이해하는데 중요하다. 본 연구는 $CO_2$ 해양지중저장의 후보지인 동해 남부해역의 표층 퇴적물과 퇴적물 위의 저층 해수에서 최신 연구 기법인 pyrosequencing을 통하여 세균의 계절적 다양성을 분석함으로써, 동해 퇴적물 세균상의 특성을 이해하고자 하였다. 퇴적물에서는 대부분의 시기에 Gammaproteobacteria가 우점한 반면, 저층 해수에서는 Alphaproteobacteria가 우점하여 두 서식처에서 세균의 다양성은 큰 차이를 보였다. 또한 속 수준의 다양성 분석에서도 저층 해수에서는 대부분의 시기에 SAR11 그룹에 속하는 Pelagibacter가 가장 우점한 반면, 퇴적물 시료에서는 Gammaproteobacteria에 속하는 미동정 속이 가장 우점하였다. 그러나 두 서식처 모두에서 5% 이상의 점유율을 보인 속의 수는 10 속 미만으로 소수였으며, 낮은 점유율을 갖는 많은 종류의 세균들이 군집 내에 공존하는 공통적인 특성이 나타났다. 본 연구의 세균 다양성 연구는 동해 저층 해수 및 퇴적물의 세균 다양성에 대한 특성의 이해와 더불어 $CO_2$ 해양지중저장 사업의 진행에 따른 세균의 다양성 및 기능 변화에 대한 사전 자료 및 해역이용영향평가 배경 자료로 활용될 수 있을 것이다. Bacteria play an important role in biogeochemical cycles in marine environments and their functional attributes in ecosystems depend primarily on species composition. In this study, seasonal variation of bacterial diversity was investigated by pyrosequencing of 16S rDNA in surface sediment and overlying seawater collected in the south East Sea, planned for the site of $CO_2$ sequestration by the carbon capture and storage (CCS) project. Gammaproteobacteria was dominant in the sediment in most seasons, whereas Alphaproteobacteria was a most dominant group in the overlying water. Thus, the bacterial diversity greatly differ between sediment and seawater samples. On the genus level, bacterial diversity between two habitats was also different. However, the number of genera found over 5% were less than 10 in both habitats and the bacterial community was composed of a number of diverse minor or rare genera. Elevation of $CO_2$ concentration during a $CO_2$ storage process, could result in change of bacterial diversity. Thus, this study will be very useful to access the effect of $CO_2$ on bacterial diversity and to predict functional change of the ecosystem during the process of CCS project.

독도 해역 초미소남세균 다양성의 계절적 변동

최동한,안성민,최유리,노현수,노재훈,CHOI, DONG HAN,AN, SUNG MIN,CHOI, YU RI,ROH, HYUN SOO,NOH, JAE HOON 한국해양학회 2015 바다 Vol.20 No.4

초미소식물플랑크톤은 지름 $3{\mu}m$ 이하의 작은 크기에도 불구하고 열대 외양 뿐만 아니라 온대의 연안 해역에서도 일차생산자로서 중요한 기능을 한다. 초미소식물플랑크톤 중 Synechococcus와 Prochlorococcus는 현재까지 20여개 및 10여개 이상의 clade가 확인되어 유전적 다양성이 매우 높고, 주요 clade들의 생물지리학적 분포 및 생태적 특성도 잘 알려져 있다. 본 연구는 계절적 변동이 뚜렷하고, 난류와 한류의 영향으로 다양한 물리적 특성이 나타나는 독도 주변 해역에서 초미소남세균의 개체수 및 유전적 다양성을 조사함으로써, 독도 주변 해역에서 초미소남세균 다양성의 분포 특성과 환경과의 연관성을 이해하고자 하였다. Synechococcus 개체수는 겨울에 낮고 수온이 점차 증가함에 따라 지수적으로 증가한 후 $20^{\circ}C$ 이상에서 포화되는 양상을 보였다. 반면, Prochlorococcus는 대부분의 시기에 나타나지 않거나, 소수로 출현하는 것으로 파악되었다. 그러나, 여름에는 HLII 생태형에 속하는 Prochlorococcus가 약 7%정도까지 출현하였다. 봄과 초여름에 초미소남세균의 개체수는 주로 저온성인 Synechococcus clade I과 IV의 성장에 의해 증가되는 것으로 나타났으며, 이후 8월에는 난수와 빈영양 환경을 선호하는 clade II를 포함한 다양한 clade의 Synechococcus가 이들을 대체하며 높은 개체수를 유지하는 양상을 보였다. 그러나 하계에도 엽록소 최대층에서는 수온이 $9{\sim}17^{\circ}C$ 정도로 낮아 여전히 저온성 clade I과 IV가 우점하였다. 엽록소 최대층에서 Synechococcus 개체수 증가에 수온 이외에 수층의 안정도도 중요한 요인으로 나타났으며, Synechococcus의 다양성도 대체로 수온 분포에 의해 잘 설명될 수 있었으나, 물리적 특성이 다른 수괴의 유입과 혼합도 다양성의 분포를 결정하는 중요한 요인으로 파악되었다. 따라서, 독도 주변해의 부유성 생물의 생태를 이해하기 위해서는 계절적 환경 변동뿐만 아니라 다양한 물리적 과정도 고려되어져야 할 것으로 보인다. Picophytoplankton, a group of tiny microorganisms of less than $3{\mu}m$, play an important role as a major primary producer in tropical open ocean as well as temperate coastal waters. Until now, more than 20 and 10 clades of Synechococcus and Prochlorococcus, respectively, have been identified in various marine environments, and its biogeographical distribution have been well studied as well as ecological niches of its major clades. To understand a distribution of diverse picocyanobacterial clades and environmental factors regulating their distribution, picocyanobacterial abundance and genetic diversity was investigated in adjacent waters of Dokdo showing diverse physical properties not only by seasonal variation but also by diverse physical processes. Synechococcus abundances were low in winter and then exponentially increased as water temperature increased up to $20^{\circ}C$. Above $20^{\circ}C$, the abundances tended to be saturated. On the contrary, Prochlorococcus was undetected or occupied a minor fraction of picocyanobacteria in most seasons. In summer, however, Prochlorococcus belonging to HLII ecotype occupied a significant fraction (up to 7%) of picocyanobacteria. In spring and early summer, the steep increase of Synechococcus abundances were resulted from growth of cold water-adapted Synechococcus belonging to clades I and IV. In summer, diverse Synechococcus clades including warm and pelagic water-favoring clade II tended to replace clades I and IV with maintaining high abundance. The water-column stability as well as temperature were found to be important factors regulating the Synechococcus abundances. Moreover, inflow and mixing of distinct water masses with different origins exerted significant influence on the composition of Synechococcus in the study area. Thus, physical processes as well as natural seasonal variation of environmental factors should be considered to better understand ecology of planktonic organisms around Dokdo.

동해 서남해역에서 여름철 $^{234}Th/^{238}U$ 비평형을 이용한 입자상 유기탄소 침강플럭스 추정

김동선,최만식,오혜영,김경희,노재훈,Kim, Dong-Seon,Choi, Man-Sik,Oh, Hae-Young,Kim, Kyung Hee,Noh, Jae-Hoon 한국해양학회 2009 바다 Vol.14 No.1

2007년 8월에 동해에서 처음으로 $^{234}Th/^{238}U$ 비평형(disequilibrium)을 이용하여 유광대에서 심층으로의 입자상 유기탄소 침강플럭스(export flux)를 추정하였다. 입자상 유기탄소 침강플럭스는 $^{234}Th$ 침강 플럭스에 POC/$^{234}Th_p$ 비율을 곱하여 구하였으며, $^{234}Th$ 플럭스는 표층에서 수심 100 m까지 $^{234}Th/^{238}U$ 비평형을 적분하여 계산하였고 POC/$^{234}Th_p$ 비율은 수심 150 m와 200 m에서 채집한 부유물질 시료(입자크기가 0.7 ${\mu}m$이상)에서 측정하였다. 유기탄소 침강플럭스는 14-506 mg C $m^{-2}$ $day^{-1}$의 범위를 나타냈으며, 정점 A2에서 최고값을 보였고 정점 D4에서 최소값을 보였다. 유기탄소 침강플럭스는 유광대에서의 일차생산력과 매우 좋은 상관관계를 나타내었으며, 유기탄소 침강플럭스/일차생산력 비율은 0.29-0.62(평균 0.43)의 범위를 보였고, 연안역에 비해 심해역에서 다소 높은 비율을 나타냈다. 동해에서 관측한 유기탄소 침강플럭스는 전반적으로 대양에서 관측한 값들보다는 높았고 대륙 주변해에서 관측한 값보다 다소 높거나 유사하였다. 동해에서의 침강플럭스/일차생산력 비율은 북해(North Sea)와 척치해(Chukchi Sea)에서 관측한 값들과는 유사하였지만, 라브라도해(Labrador Sea), 바렌츠해(Barents Sea), 리온스만(Gulf of Lions)에서 관측한 값들보다는 월등히 높았다. 따라서 동해는 전세계 해역에서 유광대에서 생성된 유기탄소가 수심 200 m 이하 심층으로 가장 많은 비율로 침강하는 해역들 가운데 하나라고 생각된다. Export fluxes of particulate organic carbon were estimated for the first time by using $^{234}Th/^{238}U$ disequilibrium in the southwestern East Sea during August 2007. They were calculated by multiplying POC/$^{234}Th_p$ ratios of sinking particles (larger than 0.7 ${\mu}m$) obtained from 150-200 m water depths to $^{234}Th$ fluxes that were estimated by integrating $^{234}Th/^{238}U$ disequilibrium from surface to 100 m water depth. Export fluxes ranged from 14 to 505 mg C $m^{-2}$ $day^{-1}$, with the highest value at station A2 and the lowest value at station D4. Primary production was well correlated with export flux, indicating that it was a major factor controlling export flux. Export flux in the East Sea was generally higher than those estimated in the open ocean and similar to or somewhat higher than those in the continental marginal seas. Export flux/primary production (EF/PP) ratios varied from 0.29 to 0.62, with an average of 0.43 and were somewhat higher in the basin area than in the coastal area. EF/PP ratio in the East Sea was rather similar to those estimated in the North Sea and Chukchi Sea, but much higher than those in the Labrador Sea, Barents Sea, and Gulf of Lions. Therefore, the East Sea is one of the major areas where a large amount of organic carbon produced in the euphotic zone sinks into the deep layer below 200 m water depth.

해수 중 엽록소 a 측정방법에 대한 실험실 간 비교연구

문초롱,강동진,박미옥,노재훈,유신재,문정언,신경훈,김윤숙,최중기,서영상,Moon, Cho-Rong,Kang, Dong-Jin,Park, Mi-Ok,Noh, Jae Hoon,Yoo, In-Jae,Moon, Jeong-Eon,Shin, Kyung-Hoon,Kim, Yun Sook,Choi, Joong-Ki,Suh, Young Sang 한국해양학회 2014 바다 Vol.19 No.1

해양식물플랑크톤 생물량 및 일차생산력을 추정하기 위한 자료로서 이용되는 해수 중 엽록소 a의 농도는 고성능 액체크로마토그래피(High Performance Liquid Chromatography, HPLC), 형광법(Fluorometry), 분광광도법(Spectrophotometry)등의 분석방법으로 측정된다. 본 연구에서는 여러 실험실에서 이러한 방법들로 분석된 엽록소 a 자료를 통용하기 위한 기초자료로서 활용하고자 우리나라 주변 해역의 현장 시료를 이용한 상호비교실험을 실시하여 엽록소 a 분석 실험실 및 분석 방법간의 차이를 비교하였다. 상호비교실험은 엽록소 a 표준색소(R0) 및 동중국해(R1)와 동해해역(R2)에서 채수된 해수 현장 시료를 이용하여 총 3회 시행되었다. 참가실험실은 각각 HPLC(6개 실험실), 형광법(4개 실험실), 분광광도법(3개 실험실)으로 시료를 분석하였다. 표준색소와 현장시료의 측정결과에서 얻은 실험실 내 정밀도는 변동계수로 평가되었으며, 표준색소(R0)에서 9% 미만, 현장시료에서는 R1: 0.8~20%(평균 6.1%), R2: 4~21%(평균 13.2%)의 정밀도를 보였다. 전체 현장시료의 모집단에서 z-test를 이용하여 이상치를 제거한 측정결과들의 중앙값을 기준 값으로 평가한 HPLC, 형광법, 분광광도법 간의 차이는 20%이내였다. 이러한 차이는 현장시료의 균질성 및 실험실 내의 정밀도를 고려한 차이(R1: 8%, R2: 15%)와 유사한 값을 보였다. 비교결과로 미루어 볼 때, 측정값들간의 차이는 분석방법의 차이보다는 실험실 간 차이가 더 크다고 볼 수 있다. 따라서 각 실험실에서 생산된 자료는 분석 방법이 다르더라도 약 20% 이내에서는 동일한 결과를 생산한다고 볼 수 있으므로 타 실험실에서 서로 다른 방법으로 분석된 엽록소 a의 자료를 활용하는 경우에는 약 20%의 차이에 대한 고려가 필요하다. Chlorophyll a in seawater which is an indicator of phytoplankton biomass and primary production is determined by High Performance Liquid Chromatography (HPLC), Fluorometry and Spectrophotometry. In this study, various methods for chlorophyll a determination in seawater are compared using in situ seawater samples from Korean seas. Three inter-laboratory comparison campaigns were carried out using chlorophyll a standard samples (R0) and in situ seawater samples, collected from the East China Sea (R1) and the East Sea (R2). 6 laboratories by HPLC methods, 4 laboratories by fluorometry, and 3 laboratories by spectrophotometry participated. Precisions, defined as the coefficient of variation (CV) were within 9% in standard samples, 0.8~20% (average: 6.1%) in R1, 4~21% (average: 13.2%) in R2. Discrepancy in three methods was approximately 20% within the range of the sample homogeneity intended the laboratory precision (R1: 8%, R2: 15%). The discrepancy in laboratories was greater than the discrepancy in methods. The chlorophyll a concentrations can be produced within 20% discrepancy in spite of using different methods. It is recommended to consider this 20% discrepancy when using the chlorophyll a data produced by different laboratories and different methods.

HPLC를 이용한 근소만 조간대 퇴적물내의 저서미세조류 현존량, 군집 및 광생리의 월 변화 분석

김은영,안성민,최동한,이호원,노재훈,KIM, EUN YOUNG,AN, SUNG MIN,CHOI, DONG HAN,LEE, HOWON,NOH, JAE HOON 한국해양학회 2019 바다 Vol.24 No.1

본 연구에서는 태안반도 근소만 갯벌에서 저서미세조류(MPB)의 현존량, 군집조성 및 광생리의 월변화에 대해 알아보기 위하여 2016년 10월부터 2017년 10월까지 월 1~2회씩 총 16회에 걸쳐 갯벌 표층에 분포하는 저서미세조류 색소를 HPLC (High performance liquid chromatography)를 이용 분석하였다. 갯벌 표층 1 cm 깊이에 분포하는 저서미세조류의 광합성 색소 중 현존량의 지표로 사용되는 총 chlorophyll a (TChl a) 농도는 연중 40.4~218.9 mg m-2의 범위를 보였다. 2월 24일에 최대값이 나타났고 3월에도 높은 값을 보인 뒤 이후 감소하였다. 저서미세조류의 현존량은 동계에 높고 하계에 낮은 값을 나타냈다. Phaeophorbide a 농도의 월별 변동을 통해 동계에 상위 포식자의 낮은 포식압이 저서미세조류 동계번성에 일부 기여한 것으로 사료된다. 또한 주요지시색소를 이용한 저서미세조류 군집조성의 분석결과 저서규조류의 지시색소인 fucoxanthin의 농도가 연중 가장 높게 나타났다. Chlorophyll b(녹조류), peridinin(와편모조류)을 제외한 대부분의 지시색소의 농도는 동계에 증가하였으나, fucoxanthin의 농도 증가율이 가장 높아 fucoxanthin을 제외한 TChl a에 대한 주요지시색소의 상대비는 동계에 감소하는 경향이 있었다. 형광광도계와 산소미세전극을 이용하여 측정한 퇴적물 내 Chl a와 산소 농도의 연직분포 특성은 퇴적층 표면에서 깊이가 깊어질수록 Chl a 값과 산소 농도가 함께 감소하는 경향을 보였고, 동계로 갈수록 이런 경향이 더욱 뚜렷하게 나타났다. 하지만 5~7월의 Chl a 농도는 다른 기간에 비해 12 mm까지 연직으로 유사하게 나타났으나, 5월의 산소 농도 분포는 1 mm 이하에서 급격하게 감소하였다. 같은 시기에 phaeophorbide a 농도가 증가하는 것으로 보아 저서동물의 포식활동에 의한 산소 소비량이 증가하였을 가능성이 있으며, 저서동물의 생물교란에 의해 저서미세조류의 세포가 아래로 옮겨진 것으로 추측된다. 한편, 저서미세조류의 광적응의 지표로 사용되는 diadinoxanthin (DD)과 diatoxanthin (DT)로 얻은 상대적인 비(DT/(DD+DT))는 10월에서 3월로 갈수록 감소하며, 5월에는 증가하는 것으로 볼 때, 월별로 Xanthophyll cycle의 활성 정도에 차이가 있었음을 알 수 있었다. In this study, the surveys were carried out from October (2016) to October (2017) along the tidal flat of Geunso Bay, Taean Peninsula of the western edge of Korea. The sampling trips were carried out for a total of 16 times, once or twice a month. In order to investigate the monthly variation of the microphytobenthos (MPB) biomass, community composition and photo-physiology were analyzed by HPLC (High performance liquid chromatography). The total chlorophyll a (TChl a) concentrations used as an indicator of biomass of MPB in the upper 1 cm sediment layer ranged from 40.4 to $218.9mg\;m^{-2}$ throughout the sampling period. TChl a concentrations showed the maximum level on $24^{th}$ of February and remained high throughout March after which it started to declined. The biomass of MPB showed high values in winter and low values in summer. The monthly variations of Phaeophorbide a concentrations suggested that the low grazing intensity of the predator in the winter may have partly attributed to the MPB winter blooming. As a result of monthly variations of the MPB community composition using the major marker pigments, the concentrations of fucoxanthin, the marker pigment of benthic diatoms, were the highest throughout the year. The concentrations of most of the marker pigments except for chlorophyll b (chlorophytes) and peridinin (dinoflagellates) increased in winter. However, the concentrations of fucoxanthin increased the highest, and the relative ratios of the major marker pigments to TChl a except fucoxanthin decreased during the same period. The vertical distribution of Chl a and oxygen concentrations in the sediments using a fluorometer and an oxygen micro-optode Chl a concentrations decreased with oxygen concentrations with increasing depth of the sediment layers. Moreover, this tendency became more apparent in winter. The Chl a was uniformly vertical down to 12 mm from May to July, but the oxygen concentration distribution in May decreased sharply below 1 mm. The increase in phaeophorbide a concentration observed at this time is likely to be caused by increased oxygen consumption of zoobenthic grazing activities. This could be presumed that MPB cells are transported downward by bioturbation of zoobenthos. The relative ratios (DT/(DD+DT)) obtained with diadinoxanthin (DD) and diatoxanthin (DT), which are often used as indicators of photo-adaptation of MPB, decreased from October to March and increased in May. This indicated that there were monthly differences in activity of Xanthophyll cycle as well.

동해에서 식물플랑크톤 군집 분포 분석을 위한 GOCI 활용 연구

최종국 ( Jong-kuk Choi ),노재훈 ( Jae Hoon Noh ),( Robert J. W. Brewin ),( Xuerong Sun ),이미진 ( Charity M. Lee ) 대한원격탐사학회 2020 大韓遠隔探査學會誌 Vol.36 No.6

식물성플랑크톤은 영양염, 광합성, 탄소순환 등의 측면에서 해양의 생태계를 제어하는데, 해양 환경에 미치는 영향의 정도는 식물성플랑크톤의 크기에 좌우된다. 원격탐사 기술을 기반으로 해양의 식물성플랑크톤 크기 별 생체량을 식별하려는 많은 연구가 있었으며, 그 중 가장 성공적인 접근법 중 하나는 식물성플랑크톤의 크기를 세 등급(micro-plankton;> 20 μm, nano-; 2-20 μm 및 pico-; <2 μm)으로 구분하여 각 그룹별 엽록소 농도를 추정하는 삼성분 모델(three-component model)이다. 이 연구에서는 동해에서 식물성플랑크톤의 크기 별 생체량 분포를 추정하기 위한 GOCI 자료의 활용 가능성에 대해 검토하였다. 각 크기 별 엽록소 농도(CHL)를 도출하기 위해, 연구지역에서 수 년 동안 수집된 식물성플랑크톤 색소자료를 기반으로 회귀분석을 통해 삼성분 모델의 계수를 산출하였다. 새롭게 산출된 삼성분 모델을 시간 별 GOCI 기반 엽록소 농도 이미지에 적용하여, 전체 엽록소 농도 중 각 식물성플랑크톤 크기 별 생체량이 차지하는 비율을 산출하였다. 또한, 이 결과를 이용하여 동해에서 2013년 여름 대규모 적조가 발생한 시기의 크기 별 엽록소-a 농도 분포를 분석하였다. Phytoplankton controls marine ecosystems in terms of nutrients, photosynthetic rate, carbon cycle, etc. and the degree of its influence on the marine environment depends on their physical size. Many studies have been attempted to identify marine phytoplankton size classes using the remote sensing techniques. One of successful approach was the three-component model which estimates the chlorophyll concentrations of three phytoplankton size classes (micro-phytoplankton; >20 μm, nano-; 2-20 μm and pico-; <2 μm) as a function of total chlorophyll. Here, we examined the applicability of Geostationary Ocean Colour Imager (GOCI) to the mapping of the phytoplankton size class distribution in the East Sea. A fit of the three-component model to a biomarker pigment dataset collected in the study area for some years including a large harmful algal bloom period has been carried out to derive size-fractioned chlorophyll concentration (CHL). The tuned three-component model was applied to the hourly GOCI images to identify the fractions of each phytoplankton size class for the entire CHL. Then, we investigated the distribution of phytoplankton community in terms of the size structure in the East Sea during the harmful Cochlodinium polykrikoides blooms in the summer of 2013.

부산 영도 내만에서 식물플랑크톤 군집의 주간 변동 특성

양원석,최동한,원종석,김지훈,현명진,이하은,이연정,노재훈,YANG, WONSEOK,CHOI, DONG HAN,WON, JONGSEOK,KIM, JIHOON,HYUN, MYUNG JIN,LEE, HAEUN,LEE, YEONJUNG,NOH, JAE HOON 한국해양학회 2021 바다 Vol.26 No.4

연안역에서 나타나는 식물플랑크톤 군집의 연중 변동 특성을 확인하기 위하여, 일 년여간 부산 영도 내만의 고정점에서 생물량 및 다양성을 매주 조사하였다. 연구 해역은 엽록소 a가 0.43~7.58 mg m^-3 범위를 나타내어 중영양에서 부영양 특성을 나타내었다. 조사 기간 동안 엽록소 a 중 3 ㎛ 이상 크기의 식물플랑크톤이 차지하는 비율은 평균 80% 내외를 차지하여 높았다. 이들 3 ㎛ 이상 크기의 식물플랑크톤에서는 규조류(Bacillariophyta)가 봄과 여름에 가장 우점하였으며, 가을과 겨울에는 은편모조강(Cryptophyceae)이 우점하였다. 반면, 3 ㎛ 이하 크기의 초미소식물플랑크톤에서는 마미엘라강(Mamiellophyceae)이 대부분의 시기에 가장 우점하였으며, 은편모조강(Cryptophyceae)이 연중 평균(+표준편차) 17.7 ± 17.6%로 비교적 높았으나 계절적 변동이 컸다. 와편모조강(Dinophyceae)은 드물지만 60.4%까지 매우 높게 우점하기도 하였다. 본 연구에서 13개월 간 일주일 간격의 정기 관측을 통해 육지에 인접한 천해 연안 식물플랑크톤 군집이 짧은 시간 규모에서 변동함을 파악할 수 있었다. 이러한 지속적인 고정점 관측은 식물플랑크톤의 단·장기 변동 특성과 기후 및 환경 변화의 영향을 이해하는 데 중요한 자료를 제공할 수 있을 것이다. To understand the temporal variation of phytoplankton communities in a coastal area, the biomass and diversity were weekly investigated in the inner bay of Yeong-do, Busan. In the study area, chlorophyll a concentration ranged from 0.43~7.58 mg m^-3 during the study, indicating the study area was in mesotrophic or eutrophic status. The fractions of chlorophyll a occupied by large phytoplankton (> 3 ㎛ diameter) exhibited an average of 80% of total chlorophyll a in this study. Among the large phytoplankton, while Bacillariophyta was the most dominant in spring and summer, Cryptophyceae prevailed in the fall and winter. On the contrary, in the picophytoplankton community less than 3 ㎛ in diameter, Mamiellophyceae was the most dominant in most seasons, Cryptophyceae was relatively high with an average of 17.7 ± 17.6% throughout the year, but seasonal variations were large. Dinophyceae rarely occupied a higher fraction up to 60.4% of the picophytoplankton community. By weekly monitoring at a coastal station for 13 months, it is suggested that phytoplankton communities in coastal waters could be changed on a short time scale. If data are steadily accumulated at the time-series monitoring site for a long time, these will provide important data for understanding the long-term dynamics of phytoplankton as well as the impact of climate and environmental changes.