Short Term variability of the Phytoplankton Populations in Masan Bay: I. Dynamics

배세진,유신재,PAE, SE JIN,YOO, SIN JAE The Korean Society of Oceanography 1991 韓國海洋學會誌 Vol.26 No.1

Masan Bay is infamous for its severe eutrophication, exemplified by frequent red tide incidences and anoxic conditions. We carried out daily observations for 16 days at one site immediately after the summer rainy season in 1988 on the basis that shorter observation intervals be necessary to observe a process with high turnover rate. in spite of the relatively short survey period, we could observe dramatic changes in abundance and composition of the phytoplankton populations. Cell densities and chlorophyll concentrations changed in the magnitude of 70 and 10 times, respectively, Skeletonema costatum, a diatom species, dominated the first peak of phytoplankton biomass and was followed by Prorocentrum minimum, a dinoflagellate species, which occurred dominantly in the second peak after about a week, form the viewpoint of time scale, we suggest that at least a weekly sampling might be appropriate in complex coastal environments as Masan Bay. While stratification enabled high production in the surface layer, it hindered the transport of silicate from bottom to the surface, which in turn limited the prolonged growth of diatoms. Ensued second peaks of silicate and diatom abundance in the surface layer suggest periodic flux of silicate from bottom across the discontinuity driven by tidal currents.

남극 연안생태계에서 일차생산력의 계절변화

김해철,양성렬,배세진,심재형,Kim, Hae-Cheol,Yang, Sung-Ryull,Pae, Se-Jin,Shim, Jae-Hyung 한국해양학회 1998 바다 Vol.3 No.2

To understand the temporal variation of phytoplankton community in the Antarctic coastal ecosystem, physicochemical parameters, chlorophyll a, and primary productivity were measured as a component of the 7th KARP (Korea Antarctic Research Program) in 1994. Data were collected every month between February and December except four months (June-September) when the study area was frozen. Chlorophyll a concentrations ranged from negligible to 3.03 ${\mu}g/l$, averaging 0.63 ${\mu}g/l$. The primary productivity ranged 0.53-18.95 mg C/$m^3{\cdot}day$, and the depth-integrated primary productivity ranged 41.28-560.20 mg C/$m^3{\cdot}day$. A positive relationship was observed between the phytoplankton biomass and irradiance ($r^2$=0.29, p < 0.01). The degree of correlation between the primary productivity and irradiance ($r^2$=0.85, p < 0.001) was significantly higher than that between the phytoplankton biomass and irradiance. However, neither temperature nor inorganic nutrients seem to affect the temporal variation of primary productivity. 남극 내만 생태계에 서식하는 식물플랑크톤의 계절에 따른 분포 및 생리상태, 그리고 상호관계를 알아보기 위하여 아남극에 위치한 Maxwell 만과 Marian 소만에서 1994년 2월부터 1994년 12월까지 물리, 화학적 환경요인과 식물플랑크톤의 색소량, 일차생산력을 조사하였다. 조사시기 동안 관측한 chlorophyll a의 농도는 미검출 수준(not detected)~3.03 ${\mu}g/l$ (평균 0.63 ${\mu}g/l$)의 비교적 큰 변화를 보였고, 일차생산력은 0.53~18.95 mg C/$m^3{\cdot}day$를 기록하였으며, 수층적분한 식물플랑크톤의 일차생산력은 41.28~560.20 mg C/$m^3{\cdot}day$의 범위를 보였다. 식물플랑크톤의 생물량은 일사량과 양의 상관관계를 보였고($r^2$=0.29, p < 0.01), 일차생산력은 일사량과 매우 밀접한 관련이 있었으나($r^2$=0.85, P < 0.001), 온도와 영양염은 식물플랑크톤 군집을 조절하는데 기여하지 않았다.

Annual cycles of nutrients and dissolved oxygen in a nutrient-rich temperate coastal bay, Chinhae Bay, Korea

홍기훈,김경태,배세진,김석현,이수형,HONG, GI HOON,KIM, KYUNG TAE,PAE, SE JIN,KIM, SUK HYUN,LEE, SOO HYUNG The Korean Society of Oceanography 1991 韓國海洋學會誌 Vol.26 No.3

The annual cycles of plant major nutrients and dissolved oxygen in a nutrients-rich semi-enclosed coastal inlet, chinhae Bay, of the southern coast of the Korean Peninsula are first presented. The water column of the bay is stratified during summer (April-late September) and well0mixed during winter (October-March). During the summer stratification period, dissolved oxygen contents exceed 400uM in the surface but diminish to less than 50uM in the near bottom waters, which often results in an anoxic environment in the inner part of Chinhae Bay. After the breakdown of the stratification in October, dissolved oxygen concentration remains undersaturated until February. The evidence of allochthonous input of N-nutrients throughout the year is readily seen in the water column: however. crude budget calculations show that the nutrients are efficiently utilized within the bay ecosystem, and that export of the nutrients from the bay to the shelf must be negligible. There is no sign of the enrichment of the nutrients in the water column. The eutrophication phenomenon sensu stricto is not observed in chinhae Bay. Using the standing stock of dissolved oxygen and estimation of the oxygen fluxes across the air-sea boundary, a benthic oxygen respiration rate during winter is estimated conservatively at 21-24 mmol Cm/SUP -2/d/SUP -1/. this oxygen respiration rate accounts for about 20% of the total phytoplankton production in winter.

황해의 무광대에서 식물플랑크톤에 의한 질소 섭취율은 상당한가?

양성렬,심재형,정창수,홍기훈,배세진,양동범,박명길,Yang, Sung-Ryull,Shim, Jae-Hyung,Chung, Chang-Soo,Hong, Gi-Hoon,Pae, Se-Jin,Yang, Dong-Beom,Park, Myung-Gil 한국해양학회 2002 바다 Vol.7 No.2

황해 대륙붕 해역의 전 수주(whole water column)의 질소 섭취율 중 무광대(aphotic zone)내 식물플랑크톤에 의한 질소 섭취율의 기여도를 파악하기 위하여 상부의 유광대(euphotic zone)와 하부의 무광대에서 식물플랑크톤에 의한 질소 섭취율의 크기를 측정하였다. 1997년 5월과 11월에 유광대와 무광대에서 일정량의 해수를 채취하여 선상에서 식물플랑크톤의 질산염과 암모늄 섭취율 측정을 $^{15}N$으로 표지하여 추적하였다. 전 유광대내의 질산염 및 암모늄 섭취율은 각각 1.8${\sim}$15.3 mg N $m^{-2}$ $d^{-1}$과 5.0${\sim}$132.2 mg N $m^{-2}$ $d^{-1}$의 범위이며, 대체로 암모늄 섭취율이 질산염 섭취율보다 우세하였다(1.9${\sim}$19.4배). 전 수주내의 질산염 및 암모늄 섭취율은 각각 2.9${\sim}$22.0 mg N$m^{-2}$ $d^{-1}$과 15.7${\sim}$175.5 mg N$m^{-2}$ $d^{-1}$의 범위를 나타냈다. 전 수주내의 총 질소 섭취율 중 무광대의 식물플랑크톤에 의한 질소 섭취율이 차지하는 비율은 질산염의 경우에 13.0${\sim}$86.2%, 암모늄의 경우에는 13.8${\sim}$67.8%로서, 무광대에서 식물플랑크톤에 의한 질소 섭취가 상당함이 발견되었다. 본 연구의 결과는 무광대내에서 상당한 양으로 활발하게 질소를 섭취하는 식물플랑크톤이 물리적 작용들(예를 들면, 와류 혼합, 수온약층의 수직이동 등)에 의해 유광대로 다시 편입(entrainment)될 경우 유광대의 물질 순환에 크게 기여할 가능성이 있음을 시사한다. 그리고, 본 연구 결과는 황해에서 신생산(new production)의 크기가 질산염 섭취로만 추정될 경우 과소평가될 가능성이 있으며, 암모늄 섭취에 기초한 재생산(regenerated production)의 일부가 신생산에 포함되어야 함을 제시한다. To determine whether nitrogen (N) uptake by phytoplankton below the euphotic zone in the Yellow Sea is considerable, we measured the uptake rates of nitrate and ammonium using $^{15}N$-labeled stable isotope $K^{15}NO_{3}$ and $^{15}NH_{4}Cl$, in May and November 1997 at total 10 stations. Depth-integrated uptake rates of nitrate and ammonium over the euphotic zone during this study ranged from 1.8 to 15.3 mg N $m^{-2}$ $d^{-1}$ and from 5.0 to 132.2 mg N $m^{-2}$ $d^{-1}$, respectively, and ammonium uptake predominated at 9 of 10 stations (1.9-19.4 fold). Depth-integrated uptake rates of nitrate and ammonium over the whole water column ranged from 2.9 to 22.0 mg N $m^{-2}$ $d^{-1}$ and from 15.7 to 175.5 mg N $m^{-2}$ $d^{-1}$, respectively. The significant proportion of whole water column N uptake was attributed to uptake by phytoplankton below the euphotic zone, ranging from 13.0 to 86.2% for nitrate and from 13.8 to 67.8% for ammonium, indicating that phytoplankton N uptake below the euphotic zone is at times considerable in the study area. The results suggest that when phytoplankton below the euphotic zone in the Yellow Sea are again entrained into the euphotic zone by a certain physical forcing such as turbulent mixing and the vertical movement of thermocline, these episodic events may significantly affect the material fluxes within the euphotic zone. Furthermore, the results suggest that a portion of regenerated production estimated from $^{15}N$-ammonium uptake should be included in new production estimates, which otherwise could be underestimated in the Yellow Sea.

Pyrene과 Benzo(a)pyrene에 노출된 굴의 혈구세포과 아가미 세포에서의 DNA 손상 측정을 위한 Comet assay의 이용

김기범(Gi Beum Kim),배세진(Se Jin Pae) 한국수산과학회 양식분과 2003 韓國養殖學會誌 Vol.16 No.3

해수에 잠긴 인공기질 표면에서 미세조류의 부착과 성장: II. 엽록소와 일차생산력

심재형,강정훈,조병철,김웅서,배세진,Shim, Jae-Hyung,Kang, Jung-Hoon,Cho, Byung-Cheol,Kim, Woong-Seo,Pae, Se-Jin 한국해양학회 1999 바다 Vol.4 No.2

해수에 잠긴 인공기질 표변에서 노출시간에 따른 부착미세조류의 성장과정을 이해하고자 유리슬라이드에 부착한 미세조류의 수도 변화와 엽록소 농도 변화를, 그리고 커버글래스에 부착한 미세조류의 엽록소 농도 변화와 일차생산력 변화를 인천항내에서 1996년 5월과 6월 그리고 1997년 1~2 월에 걸쳐 조사하였다. 유리슬라이드 상의 부착미세조류 군집의 엽록소 농도와 부착규조류의 수도는 연구기간동안 각각 최대 62.5 mg chl a $m^{-2}$와 $144{\times}10^3$ cells $cm^{-2}$를 나타냈다. 엽록소 농도는 노출시간에 따라 증가하였으며, 부착규조류의 수도변화와 유의성 있는 상관관계를 나타냈다. ($r^2=0.79$, p<0.001). 커버글래스 상의 엽록소 농도는 5월, 6월에 노출기간동안 각각 최대 31.1 mg chl $a\;m^{-2}$과 65.4 mg chl $a\;m^{-2}$를 나타낸 뒤 감소하였다. 그러나 1~2 월에는 98.9 mg chl a $m^{-2}$까지 계속 증가하였다. 일차생산력은 5월과 6월 그리고 1~2 월에 각각 최대 63.1 mgC $m^{-2}\;h^{-1}$, 347.0 mgC $m^{-2}\;h^{-1}$ 그리고 78.3 mgC $m^{-2}\;h^{-1}$의 값을 보였다. 5월과 6월의 일차생산력은 엽록소 농도 변화와 같은 양상으로 노출시간에 따라 증가하다가 감소하였다. 그러나 1~2 월의 일차생산력은 노출 26 일 이후 감소하였고, 엽록소 농도는 계속 증가하였다. 증가하던 일차생산력이 현저히 감소한 두 가지 경우는 엽록소 농도와 광량당 $P^B$의 감소가 같이 나타난 경우(5월, 6월)와 광저해로 인한 광량당 $P^B$의 감소에 기인한 것으로 보이는 경우(1~2월)였다. 본 연구결과는 해수에 잠긴 인공기질표변에 부착한 미세조류의 엽록소 농도와 일차생산력 측정을 통해 생물막 형성과정 중에 나타나는 부착미세조류의 생물량과 생리적 상태의 변동을 신속하게 분석할 수 있음을 시사하였다. To understand the growth of attached microalgae to the immersed artificial surfaces in seawater with exposure time, chlorophyll a (chl a) concentration and abundance of attached microalgae to glass slides, and primary productivity and chl a concentration on coverglasses were investigated in Incheon Harbour in May, June 1996 and January-February 1997. Chl a concentrations of microalgae and abundances of diatoms attached to glass slides reached 62.5 mg chl a $m^{-2}$ and $144{\times}10^3$ cells $cm^{-2}$, respectively, during the study period. Chl a concentrations increased with exposure time, and they were significantly correlated with the abundances of attached diatoms ($r^2=0.79$, p<0.001). The chl a concentrations of attached micro algae on coverglass reached the maximum values of 31.1 mg chl a $m^{-2}$ and 65.4 mg chl a $m^{-2}$, and then decreased in May, June 1996. But in January-February 1997, the chl a concentration increased continuously up to 98.9 mg chl a $m^{-2}$. The primary productivity reached the maximum values of 63.1 mgC $m^{-2}\;h^{-1}$, 347.0 mgC $m^{-2}\;h^{-1}$ and 78.3 mgC $m^{-2}\;h^{-1}$, respectively, in May, June and January-February. The primary productivity in May and June varied in accordance with chl a concentrations. But in January-February, the primary productivity decreased from 26 days of exposure while chl a concentration continued to increase. Two cases that primary productivity decreased abruptly seemed to be caused by decrement of chl a and light specific $P^B$ (chl a specific primary productivity) (May and June) and by decrement of light specific $P^B$ due to photoinhibition (January-February). The results of present study indicated that chl a concentrations and the primary productivity of microalgae attached to artifical surfaces immersed in seawater would expedite analysis of dynamics of biomass and physiological status of attached microalgae during biofilm formations.

수괴특성에 따른 춘계 황해의 영양염 분포 특성

김경홍,이재학,신경순,배세진,유신재,정창수,현정호,Kim, Kyeong-Hong,Lee, Jae-Hak,Shin, Kyung-Soon,Pae, Se-Jin,Yoo, Sin-Jae,Chung, Chang-Soo,Hyun, Jung-Ho 한국해양학회 2000 바다 Vol.5 No.3

춘계 황해에서 해수의 물리적 특성과 연관된 영양염 분포양상을 파악하기 위해 1996년 4월에 한국과 중국연안을 포함하는 황해내 약 40정점에서 수온, 염분, 무기영양염류 및 엽록소-${\alpha}$(Chl-${\alpha}$)의 분포양상을 조사하였다. 춘계의 조사해역내 수괴는 연안수, 황해난류수, 양자강희석수로 분류되었으며 수괴들은 수직적인 혼합이 잘 이루어진 동계의 특성을 나타내 저층에서 표층으로의 영양염 공급이 원활히 일어나는 것으로 나타났다. 표층으로의 영양염 공급과 호전된 광조건으로 야기된 식물플랑크톤 대증식은 표층수에서 영양염을 고갈시켜 영양염의 수직적인 농도구매를 형성하였다. 춘계에는 양자강희석수의 세력약화로 고온,고염의 황해난류수가 황해 중앙해역으로 유입되어 황해 중앙해역의 저층에 존재하는 낮은 영양염 농도(정점 D9, 질산염: <2 ${\mu}$M, 인산염: <0.3 ${\mu}$M)에 영향을 미치고 있었으며, 중국 및 한국연안의 높은 영양염농도는 하천의 유입과 조석에 의한 수직혼합의 영향으로 높은 영양염 농도를 나타내는 연안수의 분포와 연관되어 있었다. 지역적인 조석전선의 형성(정점 D6)은 영양염의 이동을 제한하여 수평적인 영양염 분포에 영향을 미치는 한편, 전선수역의 높은 식물플랑크톤의 생체량(Chl-${\alpha}$=12.38 ${\mu}$gL$^{-1}$)은 표층수에서 영양염을 고갈시켰다. 결론적으로 춘계 황해는: (1)광역적으로는 영양염의 농도가 낮은 황해난류수의 유입과 영양염 농도가 높은 한국 및 중국연안의 연안수의 분포에 의해 영향을 받으며 (2) 지역적으로는 수직적인 수괴의 혼합, 식물플랑크톤의 서식분포, 그리고 조석전선이 영양염 분포에 영향을 미치고 있었다.$^{-1}$ Sv$^{-1}$)는 대한해협 (9.72${\times}$10$^{10}$ mol yr$^{-1}$ Sv$^{-1}$)보다 약 1.2배, 동중국해에서 쿠로시오에 의한 수송량(18.55${\times}$10$^{10}$ ton yr$^{-1}$ Sv$^{-1}$)에 비해서는 2/3 수준으로 높다. 결론적으로 풍부한 화학물질들을 함유한 제주해류는 남해 및 동해의 생지화학적 과정들에 있어 상당히 중요함을 시사한다.다. 수조 상층수 중 Cu, Cd, As 농도는 모든 FW, SW수조에서 시간이 지남에 따라 일관성 있게 감소하였고, 제거속도는 Cu가 다른 원소에 비해 빨랐다. 제거속도는 FW 3개 수조 중 FW5&6에서 세 원소 모두 가장 느렸고, SW 3개 수조 중에서는 SW1&2에서 가장 빨랐다. SW와 FW간 제거속도 차이는 세 원소 모두 명확치 않았다 Cr은 FW에서 전반적으로 감소하는 경향을 보였지만 SW에서는 실험 초기에 감소하다 24시간 이후에는 증가 후 일정한 양상을 보였다. Pb은 FW에서 전반적으로 감소했지만 SW에서는 초기에 급격히 증가 후 다시 급격히 감소하는 양상을 보였다 Pb 또한 Cu, Cd, As와 마찬가지로 SW1&2에서 제거속도가 가장 빠르게 나타났다. FW 상층수 중 Hg는 시간에 따라 급격히 감소했고, 제거속도는 Fw5&6에서 가장 느렸다. 이러한 결과에 근거할 때 벼가 자라고 있고 이분해성 유기물이 풍부한 FW1&2, FW3&4 토양과 상층수에서는 유기물의 분해 활동이 활발하였지만, 벼가 경작되지 않는 FW5&6과 SW 에서는 유기물이 상대적으로 결핍되어 유기물의 분해활동이 적었을 것으로 판단된다. 한편, Inorganic nutrient concentrations in relation to springtime physical parameters of the Yellow Sea were investigated during April 1996. Three major water masses, i.e., the Yellow Sea Warm Current Water (YSWC), Coastal Current Water (CCW) and Changjiang River Diluted Water (CRDW), prevailed in the study area. Water masses were vertically wel1 mixed throughout the study area, and nutrients were supplied adequately from bottom to surface layer. As result of ample nutrients supplied by vertical mixing together with progressed daylight condition, springtime phytoplankton blooms were observed, which was responsible for the depletion of inorganic nutrients in surface water column. Low nutrients concentration in bottom water of the central Yellow Sea (Stn. D9; nitrate: <2 ${\mu}$M, phosphate: <0.3 ${\mu}$) was associated with the entrance of YSWC which is characterized by high temperature and salinity. Influenced by runoff and vertical tidal mixing, CCW with high nutrient concentrations probably associated with China and Korea coastal waters with high nutrients concentration. For the local scale of inorganic nutrient distribution, nutrient transfers from coast to central areas were limited due to restriction imposed by tidal fronts (Stn. D6) and thus affected the horizontal nutrient profiles. Relatively high phytoplankton biomass was observed in the tidal front (Chl-${\alpha}$=12.38 ${\mu}$gL$^{-1}$) during the study period. Overall, the springtime nutrient distribution patterns in the Yellow Sea appeared to be affected by: (1) Large-scale influx of YSWC with low nutrient concentrations and CCW with high nutrient concentrations influenced by Korea and China coastal waters; (2) vertical mixing of water mass and phytoplankton distribution; and (3) local-scale tidal front as well as phytoplankton blooms alongthe tidal front.