• ALGAE
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• 제34권3호
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• pp.237-251
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• 2019

The dinoflagellate genus Alexandrium is known to often form harmful algal blooms causing human illness and large-scale mortality of marine organisms. Therefore, the population dynamics of Alexandrium species are of primary concern to scientists and aquaculture farmers. The growth rate of the Alexandrium species is the most important parameter in prediction models and nutrient conditions are critical parameters affecting the growth of phototrophic species. In Korean coastal waters, Alexandrium affine and Alexandrium fraterculus, of similar sizes, often form red-tide patches together. Thus, to understand bloom dynamics of A. affine and A. fraterculus, growth rates and nitrate uptake of each species as a function of nitrate ($NO_3$) concentration at $100{\mu}mol\;photons\;m^{-2}s^{-1}$ under 14-h light : 10-h dark and continuous light conditions were determined using a nutrient repletion method. With increasing $NO_3$ concentration, growth rates and $NO_3$ uptake of A. affine or A. fraterculus increased, but became saturated. Under light : dark conditions, the maximum growth rates of A. affine and A. fraterculus were 0.45 and $0.42d^{-1}$, respectively. However, under continuous light conditions, the maximum growth rate of A. affine slightly increased to $0.46d^{-1}$, but that of A. fraterculus largely decreased. Furthermore, the maximum nitrate uptake of A. affine and A. fraterculus under light : dark conditions were 12.9 and $30.1pM\;cell^{-1}d^{-1}$, respectively. The maximum nitrate uptake of A. affine under continuous light conditions was $16.4pM\;cell^{-1}d^{-1}$. Thus, A. affine and A. fraterculus have similar maximum growth rates at the given $NO_3$ concentration ranges, but they have different maximum nitrate uptake rates. A. affine may have a higher conversion rate of $NO_3$ to body nitrogen than A. fraterculus. Moreover, a longer exposure time to the light may confer an advantage to A. affine over A. fraterculus.

• ALGAE
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• 제18권1호
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• pp.13-20
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• 2003

Two isolated Antarctic marine diatoms, Chaetoceros neogracile VanLandingham and Stellarima microtrias (Ehrenberg) Hasle and Sims were examined to show changes of growth and uptake rate of nitrate due to UV-B irradiance. Chlorophyll (chl) a concentration was regarded as the growth index of diatom. The diatoms were treated with UV-B radiation and cultured for 4 days under cool-white fluorescent light without UV-B radiation. Two levels of UV-B exposures were applies: 1 and 6 W $m^{-2}$. Durations of UV-B treatment were 20, 40 and 60 minutes under 6 W $m^{-2}$ and 1, 2, 3, 4 and 5 hrs under 1 W $m^{-2}$. The control groups were cultured at the same time without UV-B radiation. The growth rates of two diatoms decreased under 1 and 6 W $m^{-2}$ UV-B irradiances than that of control group. After 4 days, chl a concentrations of C. neogracile were increased more than 4 times from 133 μgo$l^{-1}$ to 632 μgo$l^{-1}$ in control group. However, the concentration of experimental groups under 1 W $m^{-2}$ UV-B were only increased from 139 μgo$l^{-1}$ to 421 μgo$l^{-1}$ during one hour and the chl a concentrations were decreased from 144 μgo$l^{-1}$ to 108 μgo$l^{-1}$ during five hour. Growth of diatom dramatically more decreased under 6 W $m^{-2}$ UV-B than 1 W $m^{-2}$ UV-B. The chl a concentration of experimental groups under 6 W $m^{-2}$ UV-B for one hour was only increased from 111 μgo$l^{-1}$ to 122 μgo$l^{-1}$. In the case of S. microtrias showed also similar pattern to C. neogracile by UV-B radiation. The uptake rates of nitrate by the two strains were decreased abruptly under 6 W $m^{-2}$ UV-B irradiances. When two strains were treated under 1 and 6 W $m^{-2}$ UV-B during one hour, the strains were only continued growth and uptake of nitrate under 1 W $m^{-2}$ UV-B. This experimental evidence shows that exposure to UV-B radiation especially to high irradiance of UV-B decreases diatom survival and causes lower decrease of nutrient concentrations by microalgae in Antarctic water. Furthermore, evidence suggests that microalgal communities confined to near-surface waters in Antarctica will be harmed by increased UV-B radiation, thereby altering the dynamics of Antarctic marine ecosystems.

• ALGAE
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• 제22권3호
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• pp.235-240
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• 2007

The red tide-causing flagellate Chattonella anticfua can cause mass fish kills by their clogging in fish gills. Thisstudy examined the nutrient requirements of C. antiqua isolated from Korea. C. anticfua displayed maximum growthat the day five, followed by a decrease in cell density. Nitrate and nitrite were the preferred nitrogen sources, alonewith adenosine diphosphate for phosphorus compounds. In medium that contained ammonium, a significantdecrease in cell density was observed. Half-saturation constants, Ks, calculated from the maximum growth ratewere 4.94 U|M for NC>3 and 0.79 flM for P04. The growth of C. antiqua was not within the function of the N:P ratio (RU= 0.29). With an N:P ratio as low as 10, the increase in cell density was apparent, with a higher division rate. At lev-els above 50 fiM of NaNOg or 8 ;uM of NaHUPCU, the growth rates were somewhat decreased. Phosphate was thelimiting factor for C. antiqua growth since the starvation of phosphate had brought about a rapid decrease in celldensity in semi-continuous culture. Studies about the temporal modification of the efficiency of nitrate or phosphateuptake may be necessary to explain the bloom dynamics of C. antiaua.

• 생태와환경
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• 제41권4호
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• pp.530-540
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• 2008

The temporal and spatial variations of size-structured phytoplankton dynamics in Youngsan Lake were investigated to explore potential mechanims controlling the dynamics in the Youngsan Lake. Field data were collected monthly from February to October, 2003 at 6 stations along the axis of Youngsan Lake. In this study, phytoplankton (chlorophyll $\alpha$) were categorized into three size classes: micro-size ($>20{\mu}m$), nano-size ($2{\sim}20{\mu}m$) and pico-size ($<20{\mu}m$). Water temperature, light attenuation coefficients, PAR (photosynthetically active radiation) and suspended solids were measured to analyze relationship between physical-chemical properties and size structure of phytoplankton. Phytoplankton blooms developed during March, July and October in the upper region of the main stem whereas small-scaled spring bloom was observed in the lower region. The scales of phytoplankton blooms were higher in the upper regions than the lower region and blooms were predominated by micro-size class in upper region but predominated by nano-size class in lower region. Growth of size-structured phytoplankton appeared to be controlled by rather light availability than temperature-dependant metabolisms in the system. Phytoplankton growth may be also supported by ambient nutrients available in the water column from analyses of chlorophyll $\alpha$ vs. nutrient concentrations including nitrite+nitrate and orthophosphate. Growth of nano-sized phytoplankton alone appeared to be supported by orthophosphate as well as nitrite+nitrate indicating that response of phytoplankton to nutrient inputs may be size-dependent.

• 한국토양비료학회지
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• 제50권6호
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• pp.574-587
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• 2017

Excessive application of nitrogen (N) fertilizer to support switchgrass growth for bioenergy production may cause adverse environmental effects. The objective of this study was to determine optimum N application rate to increase biomass yield of switchgrass and to reduce adverse environmental effects related to N. Switchgrass was planted in May 2008 and biomass yield, N uses of switchgrass, nitrate ($NO_3$) leaching, and nitrous oxide ($N_2O$) emission were evaluated from 2010 through 2011. Total N removal significantly increased with N rate despite the fact that yield did not increased with above $56kg\;N\;ha^{-1}$ of N rate. Apparent nitrogen recoveries were 4.81 and 5.48% at 56 and $112kg\;N\;ha^{-1}$ of N rate, respectively. Nitrogen use efficiency decreased into half with increasing N rate from 56 to $112kg\;N\;ha^{-1}$. Nitrate leaching and $N_2O$ emission were related to N use of switchgrass. There was no significant difference of cumulative $NO_3$ leaching between 0 and $56kg\;N\;ha^{-1}$ but, it significantly increased at $112kg\;N\;ha^{-1}$. There was no significant difference of cumulative $N_2O$ emission among N rates in crest, but it significantly increased at $112kg\;N\;ha^{-1}$ in toe. Excessive N application rate (above $56kg\;N\;ha^{-1}$) beyond plant requirement could accelerate $NO_3$ leaching and $N_2O$ emission in switchgrass field. Overall, $56kg\;N\;ha^{-1}$ might be optimum N application rate in reducing economic waste on N fertilizer and adverse environmental impacts.

• 한국수산과학회지
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• 제34권5호
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• pp.445-456
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• 2001

우리나라 남해안에서 매년 유해 편모조류인 Cochlodinium polykrikoides 적조가 발생하고 있으며 많은 수산피해를 일으키고 있다. 본 연구는 본 종에 대한 적조발생기구를 구명하는데 있어 생물학적인 기초를 확립하기 위해 실시되었다. 실험실 배양실험을 통해 물리 화학적 환경요인에 대한 C. polykrikoides의 성장을 조사하였고, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 해양에서 발생하는 C. polykrikoides 자연군집의 동역학중에서 물리$\cdot$화학적 환경요인의 상대적인 중요성을 평가하기 위해 수온, 염분, pH, 조도 조건별로 무균배양을 통한 본 종의 성장을 조사하였다. 그 결과는 $25^{\circ}C,\;40\%_{\circ}$, pH 7.5, 7,500 lux에서 가장 성장률이 높았다. 그리고, $19\~28^{\circ}C$에서도 성장이 잘 이루어져 광온성(eurythermal) 종으로 확인되었으며, 발생해역의 염분 범위인$30\~35\%$의 환경조건을 만족하는, 즉 내만의 저염분 보다는 외양의 고염분 환경에서 발생하여 성장하는 종으로 확인되었고, 광염성 (euryhaline) 종이다. 그리고, 높은 일사량을 요구하며 현장해역의 pH 범위에서 성장이 원활히 이루어졌다. 무기태 영양염인 질소원으로 질산질소와 암모니아질소를, 인원으로 인산인을 이용하여 C. polykrikoides의 영양염에 대한 성장실험을 하였다. 그 결과, C. polykrikoides의 영양요구량은 질산질소, 암모니아질소, 인산인에 대해 각각 $40, 50, 5{\mu}M$이었고, 성장에 의한 반포화상수 (Ks)값은 각각 $2.10,\;1.03,\;0.57{\mu}M$로 확인되었다. 이러한 결과로부터 C. polykrikoides는 타와편모조류에서 보고된Ks 값보다 대체적으로 낮았고, 빈영양성 (oligotrophic) 종은 아니며, 부영양성 (eutrophic) 종에 해당하지만 암모니아질소 Ks 값은 뚜영양성 종보다 낮은 값을 가지는 것으로 나타났다. 이것은 C. polykrikoides 적조는 내만의 부영양화된 해역보다는 부영양상태가 높아지고 있는 해역에서 발생할 가능성이 매우 높은 것을 나타낸다. 또한, C. polykrikoides는 질산질소보다 암모니아질소를 성장시 보다 유효한 영양염으로 선택하여 소비하였다 이것은 암모니아질소가 타 영양염보다 성장에 보다 중요한 요인으로 작용하며, C. polykrikoides 적조는 해양에서 증가한 암모니아질소 농도와 연관되는 것으로 나타났다.

• 한국해양학회지
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• 제24권1호
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• pp.52-61
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• 1989

해양에서의 식물플랑크톤에 의한 기초생산력과 질소계 영양염의 동적관계를 규명하기 위해 동해 남부해역에서 식물플랑크톤에 의한 일차 생산력 및 동물플랑크톤의 영양염 재생산율 등을 측정하였다. 본 해역은 수직적으로 수심 20-60m 사이에서 수온약층 및 영양염약층이 잘 발달되어 있었다. 표층 총 엽록소 양은 $1.22-3.24{\mu}g$ Chl/l의 범위를 보이며 미세 플랑크톤의 엽록소는 43.2-99.6%에 이르렀다. 식물플랑크톤에 의한 기초생산력은 0.75-2.04gC/$m^2$/d 의 범위를 보이며 평균 1.5gC/$m^2$/d 를 보였다. 북한 한류계 수와 동한 난류계 수가 접하는 경계해역에 형성되는 전선수역에서는 기초생산력과 엽록소의 양이 비교적 높게 나타났다. 진광대에서 질산염의 turnover time은 0.2-1.6일의 범위를 보였고, 평균 0.8일 이었다. 본 연구해역의 N : P ratio 는 해역 전체 평균 13.4로서 질소계 영양염이 식물플랑크톤 생장의 제한요인임을 시사한다. 본 연구해역에서의 질소계 영양염과 식물플랑크톤의 단위 시간당 질소요구량을 규명하기 위해 측정한 동물플랑크톤의 암모니아 분비에 의한 영양염 재생산은 평균 1.3mg at-N/$m^2$/d로서 식물플랑크톤의 일일 질소요구량 중 7.3%를 공급하고 있으며 질산염의 수직확산에 의해 수온약층 하부로부터 공급되는 영양염은 평균 1.2mg at-N/$m^2$/d로서 식물플랑크톤의 일일 질소요구량 중 약 7%를 공급하고 있음이 규명되었다.

• 한국해양학회지
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• 제21권1호
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• pp.13-24
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• 1986

1985년 10월의 한국 동남해역에서의 식물성 부유생물에 의한 기초 생산력은 0.7에서 2.7gCm$^{-2}$ $d^{-1}$의 범위를 갖으며 본 해역의 평균 기초 생산력은 1.3gCm$^{-2}$ $d^{-1}$ 이었다. 표층 총 Chlorophyll양은 0.97에서 3.59 mgchlm$^{-3}$ 의 범위에 나타났다. 표층에서의 nano-phytoplankton(〈20$\mu\textrm{m}$) 의 기초 생산력은 43내지 97%에 이르었다. 적정광도의 범위는 300에서 700$\mu$Es$^{-1}$m$^{-1}$ 이었다. 표층 기초생산력은 Iopt를 벗어나는 오전 9시부 터 오후 3시까지 광저하 현상을 보였다. 표광층 기저부의 식물성 부유생물은 매우 Iopt를 보이며 이는 이 층의 식물성 부유생물이 장시간 낮은 광도하에 머물러 낮은 광도에 적응하였음을 보여 준다. Iopt은 부유식물의 주변 광도에 대한 적응을 나타 내주기 때문에 여러수층의 Iopt의 변화정도는 해양에서의 수직와류혼합의 강도와 밀접한 관계를 나타낸다.본 연구해역에서는 macrozoplankton 에 의한 amonium 분비에 의한 영양염 재생산은 식물부유생물의 일일 질소 영양염 요구량의 3-19%를 공급하고 있으며nitrate 수직확산에 의해 밀도약층 하부로 부터 공급되는 영양염은 식물성 부유생물의 일일 질소영양염 요구량의 약 3% 를 공급하고 있음이 밝혀졌다.국지적으로 용승류에 의한 하층으로부터의 영양염 공급은 연안에 가까운 용승역에서 중요한 영양염 공급원이 돌 가능성이 있다.본 연구를 통하여 본 해역에서의 구조적 영양염 주요공급과정은 20$\mu\textrm{m}$이하의 미세 부유생물에 의한 수괴 자체내의 영양염 재순환에 의하고 있음을 암시한다.본 연구를 통하여 대마난류의 기초 생산력은 한국 해역을 통과하는 과정에서 활발한 영야염 재순환 및 국지적인 용승류 및 연안수의 유입등과 식물성 부유생물의 촉진된 성장을 통하여 증가되고 있음이 밝혀졌다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제20권4호
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• pp.199-205
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• 2015

해양에서 질소와 인은 해양의 주된 일차생산자인 식물플랑크톤의 성장을 제한하는 원소이다. 우연히도 대양 해수의 N/P 비는 16이란 상수를 보이며, 질산염과 아질산염의 몰농도를 인산염의 몰농도로 나눈 값으로 계산된다. 해양내부의 생태계 역학과 생지화학적 순환 이해에 아주 유용하게 쓰여왔다. 동해는 독자적인 해수연직순환 체제를 보유한 작은 대양의 특성을 가지고 있고 적절한 반응시간과 연구를 위한 접근성이 좋기 때문에 기후변화와 관련된 연구를 진행하기에 적합하고 N/P 비를 이용하여 기후변화에 관련된 환경변화에 관한 논문이 최근에 자주 발표되고 있다. 그런데 인용되는 N/P비는 논문마다 달라서 해석에 혼선을 빚기도 하므로 기존의 영양염 자료 가운데 자료의 품질에 대한 신뢰도가 높은 자료를 선별해서 동해 N/P비의 대표값을 찾아 보았다. 2000년도를 기준으로 동해 전체를 대상으로 계절적 수온약층 아래의 수심이 300 미터를 넘는 해수의 N/P는 $12.7{\pm}0.1$로 괄목할 만하게 좁은 범위로 나타났다. 향후 추가적인 연구를 통한 새로운 N/P 비 값이 제시되기 전까지는 본 연구에서 제시된 값이 사용되어 상이한 N/P 비로 인한 생지화학적인 순환과 생태계 반응에 대한 해석에서 혼선이 최소화 되기를 희망한다.