이 연구는 식물플랑크톤(Scenedesmus sp.)이 영양염류를 흡수하는 원리를 이용하여, 영양염류를 제거하기 위하여 실시하였다. 식물플랑크톤을 교반하여 배양할 경우, 가장 빨리 증식되었고, 오수방류수를 식물플랑크톤 배양액에 50% 되도록 혼합하여, 약 2일 동안 배양시키는 것이 영양염류를 제거하는데 효율적이었다. 이러한 최적조건에서 증식된 식물플랑크톤을 GF/C glass fiber filter로 여과하여 분석한 결과, TKN는 88% 이상 제거되었고, DIP는 70${\sim}$80% 제거되었으며, 이때 식물플랑크톤이 최대한 1300mg/m$^{3}$로 증식되었다. 또한, 3시간 간격으로 영양염류의 이용과정을 분석한 결과, 식물플랑크톤의 증식은 NH$_{3}$-N(r$^{2}$=0.96)와 DIP(r$^{2}$=0.92)와는 높은 상관관계를 보였다. 영양염류를 섭취하여 증식된 식물플랑크톤을 여과시키거나, 동물플랑크톤에 적용시켜 먹이연쇄 관계를 이용한다면, 생태공학적으로 영양염류를 제거할 수 있고, 수계의 부영양화를 방지할 수 있을 것으로 사료된다.
A study on phytoplankton community was carried out from June, 1992 to May, 1993 at selected stations in Hoedong Reservoir. The phytoplankton are identified as 176 taxa including 5 phylum, 67 genera. The important species in this reservoir were Asterionella formosa, C meneghiniana, Dictyosphaerium plilchellum, Fragilaria crotonensis, Melosira distans, M grantulata, M. granulata var. angustissima, M. granulate var. angntissima f. spirdis, Micractinium pussillum, Microcystis aeruginosa, Pundorina morn, Pediastrum boryanum, P. duplex, Peridinium sp., Scenedesmus quadriauda, Synedra acus, S. rumpens and S. ulna. The causative species of water bloom were identified as Microcystis aeruginsa, Trahellomonas hispida, Ceratium hirwdinella, Peridinium sp., Melosira italica, Staurastrum dorsidentiferum var. onatum in the area. During the study periods standing crcps of phytoplankton were maximum in August, 1992 and minimum in December 1992. The species dominance index and diversity index were ranged 24.7-99.9, 0.001-3.06, respectively. Key Words : phytoplankton community, causative species of water bloom, standing crops. dominance index, species diversity index.
에너지 소비의 증가와 화석 연료의 감소로 인해 바이오디젤과 같은 재생 가능한 대체 에너지 자원이 관심을 받고 있다. 미세조류를 이용한 바이오디젤은 기존의 농작물과 경쟁하지 않는 것과 더불어 많은 장점을 갖고 있다. 본 연구에서는 미세조류 배양의 생산 비용 절감과 축산 폐수 처리라는 두 가지 목표를 충족시키지 위해 돈분 액체 비료를 사용하였다. 옥외 배양 시스템(Small Scale Raceway Pond; SSRP)과 희석된 돈분 액체 비료를 이용하여 단일 미세조류 Chlorella sp. JK2, Scenedesmus sp. JK10 과 혼합 토착 미세조류 CSS를 20일 동안 각각 배양하였다. 미세조류 혼합균주인 CSS의 바이오매스 생산과 지질 생산성은 각각 $1.19{\pm}0.09gL^{-1}$, $12.44{\pm}0.38mgL^{-1}day^{-1}$로 단일 종에 비해 2배 이상 높았다. 돈분 액체 비료의 TN, TP의 제거율 역시 혼합 토착 미세조류 CSS에서 93.6%, 98.5%로 단일 종의 이용에 비해 30%이상 높은 제거 효율을 보여주었다. 이를 통해 돈분 액체 비료는 미세조류 배양에 필요한 N과 P를 제공하며, 미세조류를 이용한 SSRP를 통하여 영양염류를 제거할 수 있는 가능성을 확인하였다. 또한 미세조류 배양을 위한 생산 비용의 감소로 경제성 있는 바이오디젤의 생산 가능성을 확인하였다.
Ecological characteristics of phytoplankton communities were investigated biweekly at 6 stations from Feb. 2001 to Feb. 2002 at the lower part of the Han River. During the study, a total of 267 taxa which were composed of 114 green algae, 104 diatoms, 22 blue-green algae, 13 chrysophytes and 2 dinoflagellates were observed. The standing crops of phytoplankton communities were ranged from 1.30 ${\times}10^6$ cells ${\cdot}l^{-1}$ to 37.47 ${\times}10^6$ cells ${\cdot}l^{-1}$. The dominant species were 11 taxa including Pediastrum duplex, Scenedesmus quadricauda in green algae, Osillatoria limosa, Microcystis aeruginosa, Merisomorpedia sp., Phormidium sp. in blue-green algae, and Asterionella gracillima, Aulacoseira granulata, Fragilaria crotonensis, Stephanodiscus hantzschii f. tenuis, Synedra acus in diatoms. Asterionella gracillima and Stephanodiscus hantzschii f. tenuis were abundant at every station from winter to spring. Stephanodiscus hantzschii f. tenuis occupied the highest dominant ratio and standing crop. From summer to autumn, dominant species were Aulacoseira granulata at all stations and blue-green algae such as Osillatoria limosa, Microcystis aeruginosa, Merisomorpedia sp. at some stations. These 4 species were mostly present at the lower stations 4, 5, 6 and very few at the upper stations 1, 2, 3.
To elucidate the mechanisms by which algal food quality affect Daphnia growths, we measured carbon incorporation rates and respiration rates of Daphnia magna with Cryptomonad Rhodomonas minuta, green algae Scenedesmus acutus and cyanobacteria Synechococcus sp. with varying physiological states as food. Carbon assimilation rates were high with R. minuta and S. acutus and low with Synechococcus sp. showing a similar pattern to the growth rate pattern. There was no clear difference among respiration rates of three algal species. Carbon assimilation rates and respiration rates of D. magna appeared to be independent on Molar C:P ratios in algal foods. Carbon growth efficiencies (incorporated carbon per assimilated carbon amount) were lower when D. magna fed with Synechococcus sp. than fed with R. minuta or S. acutus. Analysis of variance results show that carbon assimilation rates which were sum of incorporation and respiration rates and carbon growth efficiencies were only dependant on species affiliation. Overall, our results showed that algal species with varying ${\omega}3$ polyunsaturated fatty acid content led different carbon incorporation rates and overall carbon assimilation rates of D. magna.
Fusaricidin analogs, produced by Paenibacillus polymyxa, were tested for selective control of a major bloom-forming cyanobacterium, Microcystis sp. Fusaricidin (A and B mixtures) and four analogs were isolated from P. polymyxa E681 and investigated for their inhibition of cyanobacterial cell growth. Among the four fusaricidin analogs, fraction 915 Da (designated as Fus901) showed growth inhibition activity for Microcystis aeruginosa but not for Anabaena variabilis and Scenedesmus acutus. Microcystin concentration decreased up to 70% and its content per cell also decreased over 50% after 3 days. Fusaricidin exhibited growth inhibition against Gram-positive bacteria but Fus901 did not. Molecular weights of fusaricidin A and B were 883 Da and 897 Da, whereas that of Fus901 was 915 Da. Structure analysis by a ring-opening method revealed a linear form for Fus901. Expression of the pod gene related to oxidative stress was increased 2.1-fold by Fus901 and that of mcyD decreased up to 40%. These results indicate that Fus901 exerts oxidative stress against M. aeruginosa. Thus, Fus901 can be used as a selective cyanobactericide without disturbing the ecological system and could help in decreasing the microcystin concentration.
A study on the water pollution of Gumho river by the relationship between physio-chemical conditions and water quality level by phytoplankton was examined at 7 sampling positions during the period from Aug. 1 to Nov. 30, 1981. Examination of physio-chemicat water analysis such as temperature, pH, DO, BOD, and biological analysis are as follows: 1. pH was in the range of 6.6-7.3. 2. At all positions DO was0.5-11.9 mg/l. But at Shinchun bridge and Gangchang was 0.5-3.9 mg/l. 3. BOD was in the range of 3.4-29.2 mg/l. Banyawol, Dongchon and Gumdan was shown good condition. But at Shinchun bridge was 21.1-29.2 mg/l. 4. The plankton identification in this study period showed, Cyanophyceae is 7 genera 13 species, Bacillariophyceae is 11 genera 32 species, and Chlorophceae is 17 genera 27 species: total 35 genera 72 species. 5. In the point of phytoplankton classification, upper stream of Banyawol, Dongchon and Gumdan which BOD was 3.4-8.7 mg/l, dominant phytoplanktons were Synedra ulna, Ulothrix sp., Oscillatoria sp. and Frusturia rhomboides. At Shinchun bridge which BOD was 21.1-29.2 mg/l, Microcystis aeruginosa, Closterium acerosum and Oscillatoria sp were found a small. At 3rd gongdan which BOD was 9.2-12.5 mg/l, dominant species were Synedra ulna, Hormidium sp and Actinastrum hantzschii. At Paldal which BOD was 7.8-9.2 mg/l, dominant species were Nitzschia palea, Synedra ulna and Scenedesmus bijuga. At Gangchang of down stream which BOD was 6.9-9.2 mg/l, dominant phytoplanktons were Closterium acerosum, Microcystis aeruginosa and Actnastrum hantzschii. 6. The results of biological water analysis by saprobic system were as follows: Banyawol was from oligosaprobic to $\beta$-mesosaprobic, Dongchon and Gumdan was from $\beta$-mesosaprobic to $\beta$-mesosaprobic, Shinchun bridge was polysaprobic, 3rd gongdan was from $\alpha$-mesosaprobic to $\beta$-polysaprobic, Paldal was $\beta$-polysaprobic and Gangchang was $\alpha$-polysaprobic.
2000년에 발생한 12호 태풍(Prapiroon)에 의한 성층 호수의 식물플랑크톤 군집 변화양상을 주암호의 복교지점에서 2000년 8월 30일부터 9월 29일 까지 조사하였다. 프라피룬은 복교지점에서 초속 40m의 강풍을 동반하였는데, 이 물리력은 성층으로 인해 불연속적 층을 형성하고 있던 수괴 전체를 혼합시켰다. 수체의 혼합은 격리로 인해 이질적 환경과 생물조성을 이루고 있던 층간의 혼합을 유도하여 식물플랑크톤의 우점 분류군, 종조성, 우점종을 교체시키는 요인으로 작용한 것으로 추측되었다. 식물플랑크톤의 우점 분류군은 태풍 이전의 규조류에서 녹조류로 교체되었고, 후에 남조류로 교체되었다. 우점종은 태풍 이전에는 Melosira granulata였으나 태풍 이후에는 Scenedesmus spp.와 Staurastrum sp.가 우점하는 것으로 나타났다. 개체수의 밀도는 태풍에 의한 변화가 크지 않았다. 태풍에 의해 파괴되었던 성층은 태풍 이후 재성층화 되기 시작하여 6일째엔 안정된 성층이 관찰되었다. Secchi depth는 태풍에 의해 많이 감소하였으나 수체가 안정화되면서 다시 증가하는 양상을 나타냈다. 결론적으로 태풍은 여름의 성층으로 분리된 수괴를 혼합시킬 수 있는 물리력을 가져 수서 생태계 내 생물의 동태에 영향을 미칠 수 있음을 알 수 있다.
Major species of Lake Deganuma has varied depending on the season. Namely, there are Micractinium pusillum, chlorella., Scenedesmus sp. shown up in spring season, Microcystis aeruginosa, Microcystis wesenbergii, Anabena spiroides in summer and autumn season and Cyclostephanos invisitatus, Diatoma in winter season in the Lake. As the number of plankton increased, the zeta potential on their surface of them decreased. For this reason, they were dispersed in the lake though the population increased. Zeta potential of M. aeruginosa showed -20mV when their outer size got smaller. As for coagulant dosing in DAF, large amount of coagulant was effective to get lots of sludge during water treatment.
남조류 제어능이 밝혀진 국내산 말조개와 논우렁이를 금강수계에서 채집하여, 저온기 부영양 호수에서 우점하는 규조류에 대한 섭식특성을 파악하고자, 두 패류를 단독 또는 혼합적용하고, 수조내 엽록소-a, 조류현존량, 섭식율 및 배설물 생산량의 변화를 각각 조사하였다. 섭식 실험은 패류밀도에 따라 말조개 단독처리군 5가지, 논우렁이 단독처리군 5가지, 두 패류의 혼합 처리군 4가지 등으로 구분하여 각각 3회씩 반복 실험하였다. 분석결과, 모든 패류 처리군에서 엽록소-a (또는 조류현존량 농도)가 뚜렷하게 감소하였으며, 말조개와 말조개 밀도가 높은 혼합군에서 조류제어율이 높았다. 각 출현종에 대한 패류의 조류제어능은 Synedra ulna, Scenedesmus sp., Ankistrodesmus falcatus 등은 말조개 밀도가 높을수록, Diatoma vulgare는 혼합 처리군에서 각각 높게 제어된 반면, Cryptomonas ovata는 고밀도 논우렁이 처리군에서 오히려 20% 성장을 유도하였다. 패류의 섭식율은 패류와 처리시간에 따라 차이를 보였는데, 초기에는 운동성이 좋은 논우렁이가 강한 섭식을 보인 반면, 시간이 경과함에 따라 말조개 및 고밀도 말조개 혼합 처리군에서 섭식율이 높았다. 패류의 배설물 생산은 혼합 처리군에서 가장 높았으며, 60 ${\mu}m$ 이상의 크기에서 높게 나타났다. 본 연구에서 국내산 말조개와 논우렁이를 단독 또는 혼합 적용시 모든 처리군에서 규조류가 뚜렷하게 감소하였으며, 말조개나 말조개 혼합 비율이 높을수록 제어율이 높았다. 따라서 앞으로 패류들의 현장적용 기술이 개발된다면 저온기 규조류 대발생의 생태친화적 제어가 가능할 것으로 사료되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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