Structure of the Phytoplanktonic communities in Jeju Strait and Northern East China Sea and Dinoflagellate Blooms in Spring 2004: Analysis of Photosynthetic Pigments

Distribution characteristics of phytoplankton community were investigated by HPLC and flow cytometry in Jeju Strait and the Northern East China Sea (NECS) in May 2004, in order to understand the relationship between physical environmental factors and distribution pattern of phytoplankton communities. Based on temperature and salinity data, three distinct water masses were identified; warm and saline Tsushima Warm Current (TWC), which is flowing from northwest of Jeju Island, warm and low saline water at the center of Jeju Strait, which is originated from China Coastal Water (CCW) and relatively cold and high saline water originated from Yellow Sea at the bottom of the Jeju Strait. At Jeju Strait, less saline water (<33 psu) of 15 km width occupied surface layer up to 20 m which located at 20 km offshore and strong thermal front between warm and saline water and cold and less saline water was found in the middle of the Jeju Strait. Vertical transect of temperature and salinity at the NECS also showed that low saline (<33 psu) water occupied the upper 20 m layer and cold and saline water was present at the eastern part. Chl a was measured as $0.06{\sim}3.07\;{\mu}g/L$. Spring bloom of phytoplankton was recognized by the high concentrations of Chl a at the low saline water masses influenced by the CCW and subsurface chlorophyll maximum layer appeared between $20{\sim}30\;m$ depth, which was at thermocline depth or below. Abundances of Synechococcus and picoeukaryote were $0.2{\sim}9.5{\times}10^4\;cells/mL$ and $0.43{\sim}4.3{\times}10^4\;cells/mL$, respectively. Dinoflagellate, diatom and prymnesiophyte were major groups and minor groups were chlorophyte+prasinophyte, chrysophyte, cryptophyte and cyanophyte. Especially high abundance of dinoflagellate was identified by high concentration (>1\;{\mu}g/L$) of peridinin at the bottom of the thermocline, which showed an outbreak of red tide by high density of dinoflagellates. Abundances of picoeukaryote in Jeju Strait were about $5{\sim}10$ times higher than abundance measured in Kuroshio water and showed a good correlation with Chl b (Pras+Viola), which implies the most of population of picoeukaryote was composed of prasinophytes. Prochlorococcus was not detected at all, which suggests that Kuroshio Current did not directly influenced on the study area. Based on the strong negative correlations between biomass of phytoplankton (Chl a) and temperature+salinity, the primary production and biomass of phytoplankton in the study area were controlled by the nutrients supply from CCW.

봄철 제주해협과 동중국해 북부해역에서 식물플랑크톤의 광합성 색소분석을 이용한 군집 분포 특성과 dinoflagellate 적조

2004년 봄철 제주해협과 동중국해 북부해역에서 식물플랑크톤의 군집 분포 특성과 해양 환경 요인의 관계를 파악하기 위해, 해양관측과 함께 HPLC를 이용한 식물플랑크톤 군집 조성과 flow cytometry를 이용한 초미소플랑크톤의 조성과 풍도를 조사하였다. 제주해협의 수온 염분 관측결과, 제주도 북부연안에 서쪽에서 동진하는 고온 고염 대마난류수와 제주해협의 표층 중앙부에 저염의 중국대륙연안수, 그리고 남해안 연안에 황해저층 냉수의 존재를 확인하였다. 제주도 연안에서 북쪽으로 약 20 km 떨어진 해역의 표층에 15 km 너비의 저염수(<33 psu)가 20 m 수심까지 분포하였고, 남북 방향으로 고온 고염수가 저온 저염수와 전선을 이루고 있었다. 동중국해 북부해역에서도 중국대륙연안수의 영향을 받은 저염수가 수심 20 m 표층에 존재하였고, 저층에는 약 33.5 psu 이상의 고염의 해수가 분포하고 있었다. Chl a는 $0.06{\sim}3.07\;{\mu}g/L$로, 중국대륙연안수의 영향을 받은 저염 수괴가 분포한 해역에서 매우 높아 봄철 증식이 있었음을 알 수 있었고, Chl a 최대층은 수심 25 m 부근의 수온약층 또는 하부에 존재하였다. 식물 플랑크톤 군집의 우점 분류군은 dinoflagellate, diatom과 prymnesiophyte, 소수 분류군은 chlorophyte, chrysophyte, cryptophyte, prasinophyte와 cyanophyte로 다양하게 이루어져 있었다. 제주해협과 동중국해 북부해역의 저염한(<33 psu) 표층수에 cyanophyte(Zea)와 prymnesiophyte (Hex-fuco)+chrysophyte (But-fuco)가 분포하고, 그 아래 수심 30 m까지 전선역에서 dinoflagellate의 지시색소인 peridinin이 최고 $1.0\;{\mu}g/L$ 이상의 농도로 Chl a 최대층에서 검출되어, 전체 식물플랑크톤의 생물량을 결정하는 주요종임을 확인하였다. 이로써 제주해협 및 동중국해 북부해역에서 2004년 5월에 dinoflagellate에 의한 적조의 발생이 확인되었다. 초미소플랑크톤 중 Synechococcus와 picoeukaryote의 풍도는 각각 $0.2{\sim}9.5{\times}10^4\;cells/mL$와 $0.43{\sim}4.3{\times}10^4\;cells/mL$로 매우 높게 측정되었으며, Prochlorococcus는 검출되지 않아 조사 해역이 쿠로시오 해류의 영향권에서 벗어나 있음을 알 수 있었다. 제주해협에서 picoeukaryote의 풍도는 쿠로시오 해수에 비해 약 $5{\sim}10$배 이상 높았고, Chl b (Pras+Viola)뿐 아니라 수온, 염분과 높은 양의 상관관계를 보여 picoeukaryote의 대부분이 prasinophyte로 이루어졌고, 고온 고염수의 기원을 가진 것을 알 수 있었다. 전체 Chl a 농도는 수온과 염분 모두 강한 음의 상관성을 보여, 제주해협 및 동중국해 북부해역의 일차생산과 식물플랑크톤의 생물량은 대부분 중국대륙연안수에 의한 영양염 공급에 크게 의존하고 있다고 판단된다.