Short-term Variations in Community Structure of Phytoplankton and Heterotrophic Protozoa during the Early Fall Phytoplankton Blooms in the Coastal Water off Incheon, Korea

인천 연안의 초가을 식물플랑크톤 대증식기에 식물플랑크톤과 종속영양 원생동물 군집의 단주기 변동

In order to examine the short-term variations of phytoplankton and heterotrophic protozoa community structures with bloom events, water samples were collected every other day at one site in the coastal water off Incheon, Korea, from August 15-September 30, 2001. $Chlorophyll-{\alpha}$ concentrations varied widely from 1.8 to $19.3\;{\mu}g\;l^{-1}$ with the appearances of two major peaks of $Chlorophyll-{\alpha}$ concentration during the study period. Size-fractionated $Chlorophyll-{\alpha}$ concentration showed that net-size fraction ($>20\;{\mu}m$) comprised over 80% of total $Chlorophyll-{\alpha}$ during the first and second bloom periods, nano-size fraction ($3{\sim}20\;{\mu}m$) comprised average 42% during the pre- (before the first bloom) and post-bloom periods (after the second bloom), and pico- size fraction ($<3\;{\mu}m$) comprised over 50% during inter-bloom periods (i.e. between the first and second bloom periods). Dominant phytoplankton community was shifted from autotrophic nanoflagellates to diatom, diatom to picophytoplankton, picophytoplankton to diatom, and then diatom to autotrophic nanoflagellates, during the pre-, the first, the inter, the second, and the post-bloom periods, respectively. During the blooms, Chaetoceros pseudocrinitus and Eucampia zodiacus were dominant diatom species composed with more than 50% of total diatom. Carbon biomass of heterotrophic protozoa ranged from 8.2 to $117.8\;{\mu}gC\;l^{-1}$ and showed the highest biomass soon after the peak of the first and second blooms. The relative contribution of each group of the heterotrophic protozoa showed differences between the bloom period and other periods. Ciliates and HDF were dominant during the first and second bloom periods, with a contribution of more than 80% of the heterotrophic protozoan carbon biomass. Especially, different species of HDF, thecate and athecate HDF, were dominant during the first and the second bloom periods, respectively. Interestingly, Noctiluca scintillans appeared to be one of the key organisms to extinguish the first bloom. Therefore, our study suggests that heterotrophic protozoa could be a key player to control the phytoplankton community structure and biomass during the study period.

2001년 8월부터 9월 사이에 인천연안 수역에서 발생된 초가을 식물플랑크톤 대증식기에 식물플랑크톤과 종속영양 원생동물 군집의 단주기 변동에 대하여 조사하였다. 조사기간 동안 엽록소-$\alpha$ 농도의 분포는 $1.8-19.3\;{\mu}g\;l^{-1}$로 분포 하였으며, 첫 번째 대증식기에 가장 높은 농도를 보였다. 소형 엽록소-${\alpha}({\gt}20\;{\mu}m)$는 대증식기 동안에 엽록소-$\alpha$ 농도의 80% 이상을 차지하였고, 미소형 엽록소-${\alpha}(3-20\;{\mu}m)$ 대증식기 전과 대증식기 후에 전체의 42%를 차지하였으며, 대증식기 사이에는 극미소 엽록소-${\alpha}({\lt}3\;{\mu}m)$에 의해 50% 이상을 차지하는 것으로 나타났다. 식물플랑크톤 군집은 대증식기 사이에는 독립영양 극미소플랑크톤에 의해 우점 하였으며, 대증식기 전과 대증식기 후에는 독립영양 미소편모류에 의해 우점 하였고, 두 번의 대증식기에는 규조류에 의해 높은 우점률을 보였다. 특히 대증식기에 관찰된 규조류의 개체수는 Chaetoceros pseudocrinitus와 Eucampia zodiacus에 의해 50% 이상 우점하였다. 종속영양 원생동물의 탄소량은 $8.2-117.8\;{\mu}gC\;l^{-1}$로 분포하였으며, 식물플랑크톤의 생물량이 가장 높았던 직후에 가장 높게 나타났다. 조사기간 동안 종속영양 원생동물의 상대적인 기여도는 식물플랑크톤의 생물량 및 군집구조에 따라 차이를 보였다. 빈섬모충류와 종속영양 와편모류는 첫 번째와 두 번째 대증식기에 우점 하였으며, 종속영양 원생동물 생물량의 80% 이상을 차지하였다. Protoperidinium spp.에 의해 우점하는 종속영양 유각와편모류는 첫 번째 대증식기에 가장 우점하였으며, Gyrodinium spp.로 구성된 종속영양 무각와편모류는 두 번째 대증식기에 가장 우점 하였다. 그외 Noctiluca scintilla는 첫 번째 대증식기에 식물플랑크톤 소멸에 중요한 역할을 하는 것으로 나타났다. 결과적으로 식물플랑크톤의 대증식기 동안에 종속영양 원생동물 군집은 식물플랑크톤의 생물량 및 군집구 조의 변화에 빠르게 반응하였으며, 이와 같은 결과는 두 군집 사이에 잠재적인 피식-포식자의 관계가 있음을 암시한다. 따라서 조사기간 동안 종속영양 원생동물은 식물플랑크톤 대증식의 소멸과 관련된 중요한 섭식자로서, 식물플랑크톤 군집을 조절하는데 중요한 역할을 하였을 것으로 사료된다.