• 한국해안·해양공학회논문집
• /
• 제23권5호
• /
• pp.358-368
• /
• 2011

FVCOM을 이용하여 시화호의 부영양화 메소코즘 내 부유생태계 변화 현장실험 결과를 재현하였다. 용존산소는 부영양화된 연안의 지화학생태 반응 결정에 중요한 역할을 하는 요소이나 FVCOM에서는 이를 모의하지 않아 용존산소 모듈을 추가하였으며, 그 적용성을 확인하였다. 수질생태 관련 상태변수를 영양염, 식물플랑크톤(극미소, 미소, 소형), 동물플랑크톤(원생동물 2군, 중형동물플랑크톤), 쇄설성 유기물, 용존성 유기물, 박테리아 그룹으로 설정하고 경기만과 시화호에서 측정된 생물군 간 먹이 상관관계 자료를 기반으로 모델을 구성하였다. 영양염 증가에 따른 메소코즘 내 크기별 식물플랑크톤의 변화 특성과 실험 초기에 나타나는 < 20 ${\mu}m$ 빈섬모충류 우점에서 scuticociliates로의 원생동물 천이 양상 등을 재현할 수 있었으며, 박테리아와 저산소의 영향을 파악하였다.

• 생태와환경
• /
• 제49권3호
• /
• pp.228-235
• /
• 2016

화학물질의 유입은 수생생태계에 유해한 영향을 미치는 주요 인자 중의 하나로, 수생태계에 미치는 화학물질의 영향을 보다 정확하게 평가하기 위해서는 서로 다른 영양단계의 생물군집들의 생물학적 상호작용을 고려한 군집 수준의 독성시험이 요구된다. 하지만 현재 제시되고 있는 마이크로코즘 및 메소코즘을 이용한 군집 수준의 독성평가 시험 방법은 너무 복잡하고, 기존의 종 수준에서 얻어진 정보와의 직접적 비교가 어렵다. 본 연구에서는 독성시험 표준 생물인 녹조류 Pseudokirchneriella subcapitata와 물벼룩 Daphnia magna를 이용하여 화학물질의 독성을 생산자와 소비자의 상호작용을 고려한 군집 수준에서 평가할 수 있는 간단한 bi-trophic 마이크로코즘 시험 방법과 이에 대한 생물군집의 적정 조건을 제시하고자 하였다. 마이크로코즘 시험계 및 물벼룩 배양의 경우, $5{\times}10^5cells\;mL^{-1}$ 이상의 P. subcapitata (생산자) 농도를 설정하는 것이 적절할 것으로 분석되었다. 장기 독성시험을 고려할 경우, 물벼룩 (소비자)은 태어난 지 24시간이 되지 않은 미성숙 개체로 구성하여 마이크로코즘 시험을 시작하면 성체 및 혼합 개체군이 보다 안정적으로 유지되는 것으로 나타났다. 이와 같은 bi-trophic 마이크로코즘 시험계는 오염원에 의한 생산자-소비자의 생물학적 상호작용의 교란 정도를 평가하고, 수생태계에 대한 위험요소평가를 종 수준의 평가에서 군집수준의 평가로 확대할 수 있는 적절한 시험 방법으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제17권4호
• /
• pp.34-42
• /
• 2016

본 연구는 USCG Phase-II 형식승인에 대비하여 여름철 메소코즘에서 영양염 첨가(+N, +P, +NP)에 따른 식물플랑크톤의 대량 배양 가능성의 검토와 더불어, 영양염 조성의 차이에 따른 자연 식물플랑크톤 군집의 반응과 시간경과에 따른 종천이 양상을 파악하였다. 메소코즘에서 식물플랑크톤은 영양염 첨가후 곧바로 반응하여 1-3일 이내 최고 개체수 밀도에 도달하였다. +NP 실험군($N:30{\mu}M$, $P:3{\mu}M$)에서 식물플랑크톤 군집의 성장율은 $2.47d^{-1}$로 현저하게 높게 나타났고, +N실험군($N:30{\mu}M$)에서도 1.98 d-1로 나타났다. 반면, +P실험군($P:3{\mu}M$)에서는 대조군과 유사한 성장율을 보여, 영양염 첨가 효과가 명확하지 않았다. 특히, 식물플랑크톤 개체수 밀도 또한 +NP실험군에서 대조군 보다 약 50배 높게 나타나, 선박평형수의 형식승인 시험용 시료를 확보하는 대량 배양가능성을 시사할 수 있었다. 식물플랑크톤의 군집조성은 자연 상태에서 우점한 Pseudo-nitzchia spp. 종이 영양염첨가와 더불어 압도적으로 우점하였고, 실험시간의 경과와 함께 영양염 고갈로 인하여 총 식물플랑크톤이 급격하게 감소하였다. 결과적으로 USCG Phase-II 형식승인에 대비하여 시험수로 활용하기 위한 자연생물 대량배양의 최적 영양염(질산염: $30{\mu}M$과 인산염: $3{\mu}M$)과 수확시기(하계기준 실험3일 후)를 제시할 수 있었고, 이와 같은 과학적 근거는 선박평형수 처리장치를 개발하는 산업계에 크게 도움이 될 것이다.

• 한국물환경학회지
• /
• 제29권5호
• /
• pp.641-647
• /
• 2013

We installed mesocosms including zooplankton, fishs, artificial marshy land and aquatic macrophytes in Kyoungan stream to study the reduction effects of algae from Sep. 16 to Oct. 28, 2011. The control tendency of phytoplankton taxa was compared by analyzing community structure and dominant species in each mesocosm. Under the condition where Bluegill was absent, Daphnia similoides showed good effect of algal control since it has large food area and has high grazing pressure. Bluegill selectively preys upon large zooplankton, Daphnia similoides, as it also preys on small zooplanktons that flow in. In condition that Bluegill was absent, Daphnia similoides preyed selectively large phytoplankton (Cryptomonas ovata). Due to the shading of light, removal of nutrients and providing refuge for small zooplanktons, aquatic macrophytes and artificial marshy land showed high level of algal control. In corrals with aquatic macrophytes and artificial marshy land, the dominancy of genus Coelastrum and Pediastrum, which are difficult for small zooplanktons to feed on, relatively increased. In conclusion, under conditions of small number of predators such as Bluegill, Daphnia similoides is thought to be useful in algal bloom; however, when lots of predators are present, using small sized zooplanktons along with artificial marshy land and aquatic macrophytes is thought to be more useful than using large zooplanktons.

• 생태와환경
• /
• 제49권4호
• /
• pp.279-288
• /
• 2016

탄소와 질소 안정동위원소비를 이용한 먹이망 구조 해석 기법은 수생태계 연구에서 폭 넓게 활용되고 있으며, 먹이원의 정량적 기여율을 분석하는 믹싱모델에 적용될 수 있다. 본 연구에서는 Bayesian 모델을 이용한 믹싱모델의 적용이 가능한 통계 패키지(R, SIAR package)의 사용방법을 제시하고, 사용 예로 저수지 및 메소코즘 배양조에서의 동물플랑크톤과 먹이원의 탄소, 질소 안정동위원소비를 이용한 섭식 성향 분석 방법 및 결과를 제시하였다. 분석 결과, 국내 저수지 및 대형하천 등에서 주로 우점하는 Daphnia galeata는 소형의 POM (<$50{\mu}m$)을 주로 섭식하는 것으로 나타나, 부영양화된 환경에서 녹조 발생시 먹이로의 활용이 용이하지 않은 것으로 나타났다. 논 생태계 등에서 빈번히 출현하는 패충류의 경우 D. galeata와 유사한 섭식 성향을 나타내었다. 반면 습지 등에서 주로 출현하는 Simocephalus vetulus의 경우, 부착성 POM이 아닌 부유성 POM을 주로 섭식하며 Microcystis를 포함하는 대형의 POM (>$50{\mu}m$)을 섭식하는 것으로 분석되었다.

• 한국물환경학회지
• /
• 제27권6호
• /
• pp.776-783
• /
• 2011

In a natural water body, a useful ecotechnology to reduce standing crops of phytoplankton is to strengthen the top-down force of zooplankton. However, the predation of fish for zooplankton can make the force weak. This study was conducted to find out the effect of fish on the grazing pressure of zooplankton in the mesocosms established in a eutrophic stream (Kyongan Stream) from October to November in 2010. In the corral with fish, chlorophyll a concentration increased, and a small size cladoceran Bosmina longirostris was dominant. In the corral without fish, chlorophyll a concentration decreased along with the domination of a large cladoceran Daphnia galeata and a large copepod Eudiaptomus japonicus. The size-selective predation of fish appeared to miniaturize the zooplankton community, to narrow their food-size spectrum, and to weaken the top-down force.

• 한국해양학회지:바다
• /
• 제17권1호
• /
• pp.9-15
• /
• 2012

전세계적으로 연안해역에서 확산되고 있는 유해유독성 식물플랑크톤의 대발생은 수산자원생물자원에 심각한 피해를 입힌다. 본 연구에서는 유해성 미세조류 대발생을 제어하기 위해 개발된 신물질 Thiazolidinedione 유도체(TD49)의 살조능을 유해성 미세조류 성장단계(초기성장기, 대수증식기, 안정기)에 따라 조사하였다. TD49는 $Heterosigma$ $akashiwo$, $Chattonella$ $marina$ 그리고 $Chattonella$ sp.의 세포를 사멸시켰으며, 특히 낮은 농도($0.02{\mu}M$)의 TD49는 대수증식기와 안정기보다 초기 성장기에서 우수한 살조효과를 보였다. 또한 모든 성장단계에서 유해생물을 제어 할 수 있는 TD49의 농도는 $2{\mu}M$로 측정되었다. 무각 편모조류인 $Heterosigma$ $akashiwo$, $Chattonella$ $marina$ 그리고 $Chattonella$ sp.은 세포벽이 약하여 TD49물질에 의해 세포가 쉽게 파괴되어 우수한 살조효과를 보였다. 결과적으로 본 연구에서 개발된 Thiazolidinedione 유도체(TD49)는 유해적조생물 $H.$ $akashiwo$, $C.$ $marina$ 그리고 $Chattonella$ sp.를 제어할 수 있는 우수한 물질로 판단되었으나, 추후 현장 실용을 위해 메소코즘과 같은 인공생태계를 이용한 해양생태계 위해성 평가가 체계적으로 추진되어야 한다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
• /
• 제15권3호
• /
• pp.238-246
• /
• 2012

해양으로 유출된 유류는 다양한 풍화과정을 통해 환경에서 제거되며, 증발이 유출사고 초기에 가장 우세한 풍화과정이다. 본 연구에서는 허베이스피리트호 사고유 중 이란산 원유를 대상으로 실험실에서 표준화된 증발실험을 실시하여 시간에 따른 물리화학적 변화를 관찰하였다. 증발과정에 영향을 미치는 유막두께, 풍속 등의 변수를 제어하여 48시간까지 노출한 결과 $29.3{\pm}0.4%$의 재현성 있는 결과를 산출하였다(n=40, p<0.001). 미국해양대기청의 풍화모델인 ADIOS2를 이용하여 환경조건에서 증발을 시뮬레이션한 결과 29%의 증발율을 구할 수 있었으며, 본 실험과 일치하는 결과를 확인하였다. 증발율에 따른 원유의 조성변화를 분석한 결과 저분자량의 알칸과 PAHs가 제거되었으나, 바이오마커 화합물은 증발에 의한 영향을 받지 않는 보전적인 특성을 나타냈다. 바이오마커 중 $17{\alpha}(H)$, $21{\beta}(H)$-hopane을 이용한 풍화율 계산값은 48시간 최종 값이 24.4%로 물리적인 증발에 따른 양적변화와 유사한 결과를 보였다. 호판을 이용한 풍화율 계산값 비교결과 사고 초기 현장 표착유(1단계 풍화 28.9%)와 메소코즘 풍화 실험 5일차(26.5%)까지는 풍화과정이 주로 증발에 의한 것으로 확인되었다.