• ALGAE
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• 제35권1호
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• pp.45-59
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• 2020

To investigate the spatio-temporal distributions of the mixotrophic dinoflagellate Yihiella yeosuensis in Korean coastal waters and its grazing impact on prey populations, water samples were seasonally collected from 28 stations in the East, West, and South Seas of Korea and Jeju Island from April 2015 to October 2018. The abundances of Y. yeosuensis in the water samples were quantified using quantitative real-time polymerase chain reaction (qPCR). Simultaneously, the physical and chemical properties of water from all sampled stations were determined, and the abundances of the optimal prey species of Y. yeosuensis, the prasinophyte Pyramimonas sp. and the cryptophyte Teleaulax amphioxeia, were quantified using qPCR. Y. yeosuensis has a wide distribution, as is reflected by the detection of Y. yeosuensis cells at 23 sampling stations; however, this distribution has a strong seasonality, which is indicated by its detection at 22 stations in summer but only one station in winter. The abundance of Y. yeosuensis was significantly and positively correlated with those of Pyramimonas sp. and T. amphioxeia, as well as with water temperature. The highest abundance of Y. yeosuensis was 48.5 cells mL^-1 in Buan in July 2017, when the abundances of Pyramimonas sp. and T. amphioxeia were 917.6 and 210.4 cells mL^-1, respectively. The growth rate of Y. yeosuensis on Pyramimonas sp., calculated by interpolating the growth rates at the same abundance, was 0.49 d^-1, which is 37% of the maximum growth rate of Y. yeosuensis on Pyramimonas sp. obtained in the laboratory. Therefore, the field abundance of Pyramimonas sp. obtained in the present study can support a moderate positive growth of Y. yeosuensis. The maximum grazing coefficient for Y. yeosuensis on the co-occurring Pyramimonas sp. was 0.42 d^-1, indicating that 35% of the Pyramimonas sp. population were consumed in 1 d. Therefore, the spatio-temporal distribution of Y. yeosuensis in Korean coastal waters may be affected by those of the optimal prey species and water temperature. Moreover, Y. yeosuensis may potentially have considerable grazing impacts on populations of Pyramimonas sp.

• 한국해양학회지:바다
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• 제10권3호
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• pp.139-144
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• 2005

금강 하구 해수의 장기적 수질 변화를 이해하기 위해 수행된 연구의 일부로서, 하구 내 고정점에서 1996년 6월부터 2004년 4월까지 매일 관측한 수질 변화 자료를 다양한 통계 분석법을 이용하여 분석하였다. 전체적으로 금강 하구 내 수질은 금강 담수의 유입에 의한 요인(요인 $1: 28.3\%$), 퇴적물의 재부유나 도시 하수의 유입에 따른 질산화과정 등을 포함하는 화학적인 요인(요인 $2: 18.6\%$), 식물플랑크톤의 일차생산으로 대표되는 생물학적인 요인(요인 $3; 13.5\%$)에 의하여 $60\%$이상이 결정되었다. 조사 기간을 평균할 때 담수의 유입에 의한 영향이 가장 크게 나타났으며, 특히, 유량이 평균치거나 혹은 보다 적을 때 금강 유량이 더욱 효과적으로 금강 하구 내 환경 인자에 영향을 주었다. 반면 요인 2와 요인 3은 계절적으로 차이를 보이는데, 이러한 원인은 생물 활동의 시기와 관계가 있을 것으로 보인다. 특히 2004년 금강 하구 내 엽록소-a의 대증식 기간에는 요인 3인 생물학적인 요인이 가장 중요한 것으로 나타났다. 생물학적 요인의 대표적인 인자인 엽록소-a에 대해 다중회귀분석을 수행한 결과, 금강 하구 내에서 엽록소-a의 농도를 결정하는 가장 중요 인자는 인산염과 N/P 비율로 나타났다. 파라서 갈수기(특히, 봄철) 동안 인산염은 금강 하구 내에서 식물플랑크톤의 성장을 제한하는 인자로 작용하고 있음을 알 수 있다.

• 생태와환경
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• 제36권2호통권103호
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• pp.139-149
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• 2003

팔당호 식물플랑크톤의 제한영양염과 생리학적 성장 특성을 평가하기 위하여 2002년 3월부터 10일까지 팔당호의 수질환경 조사와 함께 실내 배양실험을 실시하였다. 총인의 농도와 Chl. a의 상관성 분석결과, 팔당호의 호수생산성은 인의 영향을 많이 받으며 TN/TP ratio와 식물플랑크톤의 성장잠재력 실험을 통해서도 제한영양염은 인으로 평가되었다. 특히, 봄철이 다른 계절에 비해 상대적으로 용존무기인이 낮은 농도로 존재하기 때문에 높은 인 제한을 받는 것으로 나타났다. 그러나 인의 제한정도는 계절적인 변이를 나타내었으며, 시기에 따라 질소와 규소에 의한 제한가능성도 나타났다. 팔당호 식물플랑크톤 군집의 최대성장률(${\mu}_{max}$)은 0.8${\sim}$l.1$day^1$의 범위로 나타났으며, 반포화농도($K_u$)는 0.1${\sim}$O.8${\mu}M$로 5월에 $0.8{\mu}M$로 가장 높고 9월에 $0.1{\mu}M$로 가장 낮은 것으로 조사되었다. 이는 영양염 흡수에 영향을 미치는 인의 cell quota와 관련이 있는 것으로 나타났으며, 5월에 $0.13{\mu}gP/{\mu}gChl.$ 3로 낮은 값을 나타냈다. 식물플랑크톤의 성장특성 분석을 통해 팔당호에서는 봄에 비해 여름과 가을철에 발생한 식물플랑크톤의 성장이 경쟁적으로 빠르게 발달할 수 있는 잠재성이 있는 것으로 판단된다. 결과적으로, 팔당호 식물플랑크톤 성장은 주로 인에 의하여 제한되며 여름 몬순 이후 수체의 안정기동안 높은 성장을 할 수 있는 생리적 특성을 가지고 있는 것으로 추정된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.450-450
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• 2018

최근 기후변화와 수온상승으로 인한 녹조발생이 빈번하게 나타나며, 녹조발생에 관한 관심은 꾸준히 증가하고 있는 추세이다. 본 연구는 효율적인 녹조관리를 위하여 모델트리를 활용하여 클로로필-a 단기조류예측 기법을 개발하였다. 대상지역으로 영산강수계의 죽산보를 선정하였으며, 2013년 1월부터 2016년 12월까지 나주 수질자동측정망의 일 단위자료와 동일기간 광주 기상청의 일별 기상자료를 이용하였다. 상관 분석을 통해 T-N, T-P, N/Pratio와 클로로필-a, 수온, 일사량, 강수량을 독립변수로, 단기(t+1일, t+3일, t+5일, t+7일) 클로로필-a를 종속변수로 선정하여 단기조류예측기법을 개발하였다. 수집한 자료의 데이터세트는 격일 간격으로 Training, Testing 기간으로 구분하여 적용한 결과, 상관계수는 1일 예측 시, Training 기간에 0.89, Testing 기간에 0.91, 3일 예측 시, Training 기간에 0.74, Testing 기간에 0.68, 5일 예측 시, Training 기간에 0.70, Testing 기간에 0.66, 7일 예측 시, Training 기간에 0.63, Testing 기간에 0.62로 나타났다. RMSE(Root Mean Square Error)는 1일 예측 시, Training 기간에 13.96, Testing 기간에 12.22, 3일 예측 시, Training 기간에 20.03, Testing 기간에 22.14, 5일 예측 시, Training 기간에 21.32, Testing 기간에 22.57, 7일 예측 시, Training 기간에 23.52, Testing 기간에 23.45로 나타났다. 예측주기에 따라 모델트리와 회귀식에서 활용한 독립변수는 1일 예측 시, 모델트리는 N/Pratio, 클로로필-a, 회귀식은 클로로필-a로 다르게 나타났다. 반면, 3일, 5일, 7일 예측 시, 모델트리와 회귀식에 활용된 변수는 같게 나타났다. 클로로필-a, 수온, 일사량은 5일 예측 시 활용된 변수로, 3일 예측 시에는 기상항목인 강수량이, 7일 예측 시에는 수질항목인 T-N, N/Pratio가 추가되었다. 특히 1일 예측 시 일 때, 높은 예측정도와 활용된 변수의 수가 적게 나타나는 것을 확인하였으며, 예측기간이 길어질수록 예측의 정확성이 낮아지고, 활용된 변수의 수가 많아지는 것을 확인하였다. 향후 적정한 예측기간을 판단하고 예측가능성을 높이기 위해서는 지속적인 자료취득 및 개선이 필요하며, 이를 바탕으로 적절한 단기조류예측이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.413-413
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• 2019

하천과 호수에서 남조류의 이상 과잉증식 문제(이하 녹조문제)는 담수생태계의 생물다양성을 감소시키며, 음용수의 이취미 원인물질을 발생시켜 물 이용에 장해가 된다. 또한 독소를 생산하는 유해남조류가 대량 증식할 경우에는 가축이나 인간의 건강에 치명적 해를 끼치기도 한다. 그 동안 국내에서 녹조문제는 댐 저수지와 하구호와 같은 정체수역에서 간헐적으로 문제를 일으켰으나, 4대강사업(2010-2011)으로 16개의 보가 설치된 이후 낙동강, 금강, 영산강 등 대하천에서도 광범위하게 발생되고 있어 중요한 사회적 환경적 이슈로 대두되었다. 한편, 대하천에 설치된 보 구간에서 빈번히 발생하는 녹조현상의 원인에 대해서는 전 지구적 기온상승에 따른 기후변화의 영향이라는 주장과 유역으로부터 영양염류의 과도한 유입, 가뭄에 따른 유량감소, 보 설치에 따른 체류시간 증가 등 다양한 의견이 제시되고 있으나, 대상 유역과 수체의 특성에 따라 녹조 발생의 원인이 상이하거나 또는 다양한 요인이 복합적으로 작용하기 때문에 보편적 해석(universal interpretation)이 어려운 것이 현실이다. 따라서 각 수계별, 보별 녹조현상에 대한 정확한 원인분석과 효과적인 대책 마련을 위해서는 집중된 실험자료와 데이터마이닝 기법에 근거로 한 보다 과학적이고 객관적인 접근이 이루어져야 한다. 본 연구에서는 2012년 보 설치 이후 남조류에 의한 녹조현상이 빈번히 발생하고 있는 낙동강 4개보(강정고령보, 달성보, 합천창녕보, 창녕함안보)를 대상으로 집중적인 현장조사와 실험분석을 수행하고, 수집된 기상, 수문, 수질, 조류 자료에 대해 통계분석과 다양한 데이터모델링 기법을 적용하여 보별 남조류 우점 환경조건과 이를 제어하기 위한 주요 조절변수를 규명하는데 있다. 연구대상 보 별 수질과 식물플랑크톤의 정성 및 정량 실험은 2017년 5월부터 2018년 11월까지 2년에 걸쳐 실시하였으며, 남조류 세포수 밀도와 환경요인과의 상관성 분석을 실시하고, 단계적 다중회귀모델(Step-wise Multiple Linear Regressions, SMLR), 랜덤포레스트(Random Forests, RF) 모델과 재귀적 변수 제거 기법(Recursive Feature Elimination using Random Forest, RFE-RF)을 이용한 변수중요도 평가, 의사결정나무(Decision Tree, DT), 주성분분석(Principal Component Analysis, PCA) 기법 등 다양한 모수적 및 비모수적 데이터마이닝 결과를 바탕으로 각 보별 남 조류 우점 환경요인을 종합적으로 해석하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제24권7호
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• pp.967-972
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• 2018

최근 우리나라 연안에서 출현빈도가 점차 늘어나고 있는 침편모조류에 속하는 Chattonella는 대표적인 유해조류 중 하나로, 이들 종은 세포벽이 없어, 단순히 세포의 형태나 크기 등 광학현미경 관찰만으로는 정확하게 동정하는 것이 어렵다. 따라서 본 연구에서는 2017년 득량만에서 발생한 Chattonella 적조 시료를 대상으로 단일 세포를 분리하고, 이들 시료의 28s rDNA, rbcL, psaA 영역을 대상으로 single-cell PCR 기법을 이용하여 종 동정을 실시하였다. 현미경 관찰 결과 장축은 평균 $74.0{\pm}10.1{\mu}m$이고 단축은 평균 $33.1{\pm}3.6{\mu}m$로 일반적인 Chattonella의 형태적 특징을 보였다. 28s rDNA, rbcL, psaA 영역을 대상으로 한 염기서열 비교 결과에서는 세 영역 모두에서 하나의 종으로 명확히 구분되지는 않았다. 하지만 C. marina, C. marina var. antiqua, C. marina var. ovata 그룹과 99~100 % 높은 서열 유사성을 보였다.

• 한국습지학회지
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• 제20권4호
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• pp.417-423
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• 2018

축산 지역 하류에 위치한 농업용 저수지의 강우시 유입, 유출수 분석을 통해 축산지역의 강우 유출 특성과 저류지에 의한 축산계 비점 오염물질의 저류형 시설에 의한 유출 저감 효율을 분석하였다. 급경사지에 위치한 한우 축산 지역의 비점 오염물질 유출은 주로 초기세척현상에 의해 발생됨을 알 수 있었으며 강우시의 유입수 농도는 비강우시에 비해 SS농도가 가장 높게 발생하고 있으며 T-P도 4배 이상 증가하는 양상을 보인다. 반면 총질소는 평균 30% 증가하는 것으로 나타나는데 질소항목으로 보면 질산성 질소는 거의 변화가 없는 반면에 암모니아성 질소가 2배 이상 증가하고 있다. 저류형 비점 제거시설 효율 분석 결과 비강우시 총인 제거효율이 53%로 가장 높고 부유물질은 37% 제거되고 있다. 유기물질은 10% 내외, 총질소는 5% 이내로 제거되며 부영양화로 녹조가 번성하는 하절기에는 오히려 유출수의 질소농도가 더 높아지는 경우도 빈번히 발생하고 있다. 강우시의 유입수 농도는 비강우시에 비해 SS농도가 가장 높게 발생하고 있으며 T-P도 4배 이상 증가하는 양상을 보인다. 강우시 부유물질의 제거효율은 60%로 나타나고 있으며 총인은 22% 제거되어 비강우시에 비해 제거효율은 감소하고 있다. 환경부의 비점제거시설 기준보다 9배 이상의 용량을 지니고 있지만 비점 전용 시설로 활용되지 못하는 탓에 장마철에 거의 만수 상태로 담수하여 비점제거 효율에 있어서는 충분한 효과를 보이지 못하고 있는 것으로 나타나 저수지의 용량 뿐 아니라 수문관리 등 유지관리도 비점 제거효율에 영향을 미치는 중요 인자로 분석되었다.

• 생태와환경
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• 제54권1호
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• pp.39-48
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• 2021

본 연구에서는 2020년 6월에서 9월까지 4개월 동안 우리나라 하천 중 금강 백제보에 주로 서식하는 말조개, 펄조개와 대칭이를 채집하여 서식처 특성을 살펴보았고, 이들의 여과율을 실내 실험을 통하여 측정하여 검량선을 산출하였다. 백제보에서 채집된 말조개, 펄조개, 대칭이는 24시간 동안 평균 154.84 ㎍ L^-1의 Chl-a를 제거하였으며, 이는 실내 수조(2 L) 내의 식물플랑크톤 C. vulgaris(초기 Chl-a=168.34 ㎍ L^-1)를 약 24시간 만에 제거할 수 있는 것으로 나타났다. 따라서, 본 연구에서 사용한 말조개, 펄조개, 대칭이가 연평균 4만 마리가 서식할 경우(Lee et al., 2020), 6월 한달 동안 예상되는 Chl-a의 저감 효과는 10.55%으로 예측되고 7월의 경우 34.88%, 8월의 경우 20.14%, 9월의 경우 46.21%로 평균 27.94%의 저감 효과를 예상할 수 있다. 이러한 결과는 간접적으로 이매패류가 서식지에서 효과적으로 Chl-a를 제거할 수 있을 가능성을 제시한다. 실제로 이매패류를 통하여 수생태계의 조류 제어능력을 평가하기 위해서는 이매패류뿐만 아니라 식물플랑크톤, 수생식물, 저서생물, 퇴적물, 유속 등의 작용들을 종합적으로 고려해야 하지만 본 연구에서는 이매패류의 여과율과 이에 따른 Chl-a에 저감율에 기반하여 수생태계 조류 제어능력을 산정하였다. 본 연구 결과들은 차후 다양한 요인과 관점에서의 통합된 연구에 기초적인 정보를 제공할 것으로 사료된다.

• ALGAE
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• 제36권1호
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• pp.25-36
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• 2021

The mixotrophic dinoflagellate Tripos furca causes red tides in the waters of many countries. To understand its population dynamics, mortality due to predation as well as growth rate should be assessed. Prior to the present study, the heterotrophic dinoflagellates Noctiluca scintillans, Polykrikos kofoidii, Protoperidinium steinii, and mixotrophic dinoflagellate Fragilidium subglobosum were known to ingest T. furca. However, if other common heterotrophic protists are able to feed on T. furca has not been tested. We explored interactions between T. furca and nine heterotrophic dinoflagellates and one naked ciliate. Furthermore, we investigated the abundance of T. furca and common heterotrophic protists in coastal-offshore waters off Yeosu, southern Korea, on Jul 31, 2020, during its red tide. Among the tested heterotrophic protists, the heterotrophic dinoflagellates Aduncodinium glandula, Luciella masanensis, and Pfiesteria piscicida were able to feed on T. furca. However, the heterotrophic dinoflagellates Gyrodiniellum shiwhaense, Gyrodinium dominans, Gyrodinium jinhaense, Gyrodinium moestrupii, Oblea rotunda, Oxyrrhis marina, and the naked ciliate Rimostrombidium sp. were unable to feed on it. However, T. furca did not support the growth of A. glandula, L. masanensis, or P. piscicida. Red tides dominated by T. furca prevailed in the South Sea of Korea from Jun 30 to Sep 5, 2020. The maximum abundance of heterotrophic dinoflagellates in the waters off Yeosu on Jul 31, 2020, was as low as 5.0 cells mL-1, and A. glandula, L. masanensis, and P. piscicida were not detected. Furthermore, the abundances of the known predators F. subglobosum, N. scintillans, P. kofoidii, and Protoperidinium spp. were very low or negligible. Therefore, no or low abundance of effective predators might be partially responsible for the long duration of the T. furca red tides in the South Sea of Korea in 2020.

• ALGAE
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• 제36권1호
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• pp.37-50
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• 2021

Heterotrophic dinoflagellates Gyrodinium spp. are one of the major grazers of phytoplankton in many coastal waters. Gyrodinium dominans, G. jinhaense, and G. moestrupii have similar morphologies but different edible prey species. To explore the variations in the ecological niches of these three species, we investigated their spatial-temporal distributions in Korean waters. Because of the high similarity in morphology among these three Gyrodinium species, we used real-time polymerase chain reactions to quantify their abundance in water samples that were seasonally collected from 28 stations along the Korean Peninsula from April 2015 to October 2018. Cells of G. dominans were found at all sampling stations, G. jinhaense at 26 stations, and G. moestrupii at 22 stations, indicating that all three species were widely distributed in Korea. Furthermore, all three species displayed strong seasonal distributions. The largest numbers of the stations where G. dominans and G. jinhaense cells were present were found during the summer (26 and 23 stations, respectively), but that for G. moestrupii was found in the autumn (15 stations). The abundance of G. dominans was positively correlated with that of G. jinhaense, but not with that of G. moestrupii. The highest abundances of G. dominans (202.5 cells mL-1) and G. jinhaense (20.2 cells mL-1) were much greater than that of G. moestrupii (1.2 cells mL-1). The highest abundances of G. dominans and G. jinhaense were found in July, whereas that of G. moestrupii was found in March. The abundances of G. dominans and G. jinhaense, but not G. moestrupii, were positively correlated with water temperature. Therefore, the spatial-temporal distributions of G. dominans and G. jinhaense were closer than those of G. moestrupii and G. dominans or G. jinhaense. This differs from results based on the relative differences in ribosomal DNA sequences and the types of edible prey reported in the literature. Thus, the variations in spatial-temporal distributions and prey species of these three Gyrodinium species suggest that they may have different ecological niches in Korean coastal waters.