Cochlodinium polykrikoides의 성장에 미치는 물리$\cdot$화학적 요인과 영양염 이용

Physico-Chemical Factors on the Growth of Cochlodinium polykrikoides and Nutrient Utilization

우리나라 남해안에서 매년 유해 편모조류인 Cochlodinium polykrikoides 적조가 발생하고 있으며 많은 수산피해를 일으키고 있다. 본 연구는 본 종에 대한 적조발생기구를 구명하는데 있어 생물학적인 기초를 확립하기 위해 실시되었다. 실험실 배양실험을 통해 물리 화학적 환경요인에 대한 C. polykrikoides의 성장을 조사하였고, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 해양에서 발생하는 C. polykrikoides 자연군집의 동역학중에서 물리$\cdot$화학적 환경요인의 상대적인 중요성을 평가하기 위해 수온, 염분, pH, 조도 조건별로 무균배양을 통한 본 종의 성장을 조사하였다. 그 결과는 $25^{\circ}C,\;40\%_{\circ}$, pH 7.5, 7,500 lux에서 가장 성장률이 높았다. 그리고, $19\~28^{\circ}C$에서도 성장이 잘 이루어져 광온성(eurythermal) 종으로 확인되었으며, 발생해역의 염분 범위인$30\~35\%$의 환경조건을 만족하는, 즉 내만의 저염분 보다는 외양의 고염분 환경에서 발생하여 성장하는 종으로 확인되었고, 광염성 (euryhaline) 종이다. 그리고, 높은 일사량을 요구하며 현장해역의 pH 범위에서 성장이 원활히 이루어졌다. 무기태 영양염인 질소원으로 질산질소와 암모니아질소를, 인원으로 인산인을 이용하여 C. polykrikoides의 영양염에 대한 성장실험을 하였다. 그 결과, C. polykrikoides의 영양요구량은 질산질소, 암모니아질소, 인산인에 대해 각각 $40, 50, 5{\mu}M$이었고, 성장에 의한 반포화상수 (Ks)값은 각각 $2.10,\;1.03,\;0.57{\mu}M$로 확인되었다. 이러한 결과로부터 C. polykrikoides는 타와편모조류에서 보고된Ks 값보다 대체적으로 낮았고, 빈영양성 (oligotrophic) 종은 아니며, 부영양성 (eutrophic) 종에 해당하지만 암모니아질소 Ks 값은 뚜영양성 종보다 낮은 값을 가지는 것으로 나타났다. 이것은 C. polykrikoides 적조는 내만의 부영양화된 해역보다는 부영양상태가 높아지고 있는 해역에서 발생할 가능성이 매우 높은 것을 나타낸다. 또한, C. polykrikoides는 질산질소보다 암모니아질소를 성장시 보다 유효한 영양염으로 선택하여 소비하였다 이것은 암모니아질소가 타 영양염보다 성장에 보다 중요한 요인으로 작용하며, C. polykrikoides 적조는 해양에서 증가한 암모니아질소 농도와 연관되는 것으로 나타났다.

In the 1990s, Cochlodinium polykikoides red tide has been annually occurred in the southern coast of Korea and caused the mass damage to the fisheries with a huge amount of economic loss. The present study was done to establish the biological foundation for the elucidation of the mechanism of C. polykikoiaes red tide. The growth response of C. polykikoides to physico-chemical factors such as temperature, salinity, pH, and light intensity were examined using axenic cultures to evaluate the relative importance of these factors on the dynamics of natural populations, It was found that the highest growth conditions were $25^{\circ}C,\;40\%_{\circ}$, pH 7.5, and 7,500 lux, respectively. The tolerable salinity range of growth was relatively wide at an optimum temperature and was reduced to a much narrower range at a sub-optimum temperature. These findings indicate that C. polykikoides is an eurythermal and euryhaline organism. The organism demanded higher light intensity and oceanic pH narrow in its growth. C. polykikoides utilize inorganic nutrients, such as nitrate and ammonium as N, and phosphate as P. The nutritional requirements of C. polykikoides were $40{\mu}M$ for nitrate, $50{\mu}M$ for ammonium, and $5{\mu}M$ for phosphate. The half saturation constant (Ks) for growth was $2.10{\mu}M$ for nitrate, $1.03{\mu}M$ for ammonium, and $0.57{\mu}M$ for phosphate. These values were comparatively smaller than those of other dinoflagellates reported previously. We confirmed that the organism is characterized as an eutrophic species. However, ammonium Ks value is smaller than that of other eutrophic species, This result indicates that C. polykikoides red tide may outbreak in the waters which eutrophication is in progress rather than eutrophicated waters. C. polykikoides preferred ammonium better than nitrate as a nitrogen source when in a growth stage, Therefore, our results indicate that ammonium is more important nutrient on the growth of the organism in comparison with other inorganic nutrients and C. polykikoides red tide is related with the increased ammonium concentration in the coastal waters.