• 환경생물
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• 제19권3호
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• pp.183-194
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• 2001

폐쇄생태계는 연구자가 다양한 환경 요인을 조사 목적에 맞게 조절하여 생태계의 변화를 모니터링 할 수 있는 장점이 있어 영양역학적 연구와 같은 기초학문 연구뿐만 아니라 독성실험 및 환경오염에 대한 생태계의 변화 실험 등 응용분야에서도 활용도가 높다. 특히 현장에 해양 폐쇄생태계를 설치하기 때문에 실험실에서의 실험보다 자연에 가까운 조건에서 실험을 할 수 있어, 신뢰성 있는 실험 결과를 얻을 수 있다는 장점이 있다. 그러나 국내에서 폐쇄생태계를 활용하여 해양생태계를 연구한 결과는 극히 적다. 이 논문에서는 기존에 국내외에서 제작되어 실험에 사용되었던 폐쇄생태계와 이를 활용한 연구과제를 소개하고, 향후 폐쇄생태계를 활용하여 연구할 수 있는 연구과제를 제안하였다.

• ALGAE
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• 제33권4호
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• pp.359-366
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• 2018

Mesocosm experiments conducted for ecological purposes have become increasingly popular because they can provide a holistic understanding of the biological complexities associated with natural systems. This paper describes a new outdoor mesocosm designed for $CO_2$ perturbation experiments of benthos. Manipulated the carbonate chemistry in a continuous flow-through system can be parallelized with diurnal changes, while irradiance, temperature, and nutrients can vary according to the local environment. A target hydrogen ion activity (pH) of seawater was sufficiently stabilized and maintained within 4 h after dilution, which was initiated by the ratio of $CO_2$-saturated seawater to ambient seawater. Specifically, pH and $CO_2$ partial pressure ($pCO_2$) levels gradually varied from 8.05-7.28 and $375-2,691{\mu}atm$, respectively, over a range of dilution ratios. This mesocosm can successfully manipulate the pH and $pCO_2$ of seawater, and it demonstrates suitability for ocean acidification experiments on benthic communities.

• 생태와환경
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• 제38권2호통권112호
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• pp.261-270
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• 2005

매년 남조 Microcystis aeruginosa가 대발생하는 인공연못에 100 L mesocosm를 설치하고 생물제재 (Xantobacter autotrophycus + casitone)를 혼합 처리한 결과, 환경요인의 변화(pH, DO감소, 영양염 증가)와 함께 식물플랑크톤 군집의 뚜렷한 변화가 관찰되었다. 생물제재 처리후 M. aeruginosa는 점차 감소하여 8일에는 관찰되지 않았고, 식물플랑크톤 총 밀도의 약 60% 이상이 감소하였다. 또한 남조의 소멸과 함께 조체성 독소의 감소 및 용존성 독소가 증가하였으며, 뚜렷한 영양물질의 증가에도 불가하고 현존량이 증가하는 종은 나타나지 않았다. 이러한 영양물질이나 용존성 독소의 증가는 생물제재를 이용한 남조류 제어가 상수원 저수지와 같은 장소보다는 규모가 작은 연못이나 저수지 등에 적합하며, 생물제재 처리 이후 수질변화에 대한 적극적인 수질관리 대책이 마련되어야 할 것으로 판단되었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제12권3호
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• pp.431-436
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• 2002

Effects of fertilizer additions for oil degradation were examined in sand seashore mesocosms. Within 37 days, up to $85\%$ removal was achieved by the addition of slow-release type fertilizer (SRF) with the initial degradation rate of 423.3 mg oil $(kg sand)^-1\;day^-1$. The removal was mostly of biological origin based on the changes of $C_17$ /pristane and $C_18$/phytane ratios from 2.60 to 0.81 and from 3.55 to 1.29, respectively. The addition of oleophilic fertilizer (Inipol EAP22) was less effective and resulted in the removal of $64\%$ of the added oil ($3\%$, v/v) with a lower initial degradation rate. Petroleum-degrading bacteria had achieved a value of $1{\times}10^8$ CFU $(g sand)^-1$ at Day 3 and this peak exactly coincided with the initial degradation in the SRF-treated mesocosm. In this mesocosm, surface tension values were decreased drastically during Days 3 and 8, suggesting that microbially-produced surface-active agents actively enhanced the oil degradation rate and cell proliferation. Although the Inipol-treated mesocosm appeared to show significantly enhanced oil degradation compared to that of the untreated control mesocosm, Inipol was found to be less effective than SRF in enhancing a true oil-degrader when compared under similar experimental conditions.

• 한국패류학회지
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• 제28권3호
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• pp.187-196
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• 2012

폐쇄 사육 시스템에서 고착성 무척추동물 특히 연체동물의 부착용 재료로서 이용되고 있는 dead rock과 live rock이 수질에 부가적으로 미치는 영향을 파악하고자 인도네시아로부터 수입된 dead rock과 live rock을 인공해수를 이용한 실험수조에 투입 한 후 수질변화를 관찰하였다. 두 종류의 rock들은 모두 pH 안정에 영향을 주었으며 질소화합물의 분해에도 일정한 영향을 주는 것으로 나타났다. dead rock의 경우 사용전 충분한 안정화 기간을 거침으로써 부착용 도구로서 뿐만 아니라 훌륭한 보조여과 기능을 담당할 수 있는 것으로 사료된다. live rock의 경우에는 이미 부착되어 서식하고 있는 조류나 박테리아에 의해 dead rock에 비해 더욱 높은 질소화합물 분해 능력을 나타냈으며 초기 투입 시 부착되어 있는 생물의 폐사나 해적생물의 유입에 따른 위험성을 제거 할 경우 사육시스템 내에서 단순한 부착용 재료로서 뿐만 아니라 다양한 목적에 이용가능 할 것으로 사료된다.

• ALGAE
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• 제31권3호
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• pp.243-256
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• 2016

Concerns about how ocean acidification will impact marine organisms have steadily increased in recent years, but there is a lack of knowledge on the responses of macroalgae. Here, we adopt an outdoor continuous-flowing mesocosm system designed for ocean acidification experiment that allows high CO₂ conditions to vary with natural fluctuations in the environment. Following the establishment of the mesocosm, five species of macroalgae that are common along the coast of Korea (namely Ulva pertusa, Codium fragile, Sargassum thunbergii, S. horneri, and Prionitis cornea) were exposed to three different CO₂ concentrations: ambient (×1) and elevated CO₂ (2× and 4× ambient), over two-week period, and their ecophysiological traits were measured. Results indicated that both photosynthesis and growth exhibited species-specific responses to the different CO₂ concentrations. Most notably, photosynthesis and growth increased in S. thunbergii when exposed to elevated CO₂ conditions but decreased in P. cornea. The preference for different inorganic carbon species (CO₂ and HCO₃⁻), which were estimated by gross photosynthesis in the presence and absence of the external carbonic anhydrase (eCA) inhibitor acetazolamide, were also found to vary among species and CO₂ treatments. Specifically, the two Sargassum species exhibited decreased eCA inhibition of photosynthesis with increased growth when exposed to high CO₂ conditions. In contrast, growth of U. pertusa and C. fragile were not notably affected by increased CO₂. Together, these results suggest that the five species of macroalgae may respond differently to changes in ocean acidity, with species-specific responses based on their differentiated photosynthetic acclimation. Understanding these physiological changes might allow us to better predict future changes in macroalgal communities in a more acidic ocean.

• 한국해양학회지:바다
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• 제11권2호
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• pp.49-67
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• 2006

2004년 2월부터 8월까지 메조코즘을 이용하여 겟벌에 담수가 유입된 이후 갯벌 조간대에 조성된 인공방조제 내부 갯벌에서 일어나는 생지화학적 변화를 모의하였다. 이를 위해 먼저 세 개의 환경 조건을 조성하였으며, 이 중 두 환경은 담수를 유입하는 환경으로써, 교반 담수화 실험군(FW-M-T/C)과 미교반 담수 실험군(FW-NM-T/C)로_ 세분하였고, 나머지 하나는 해수 환경(SW-M-T/C)을 유지하였다. 초 봄에 교반 담수화 실험군과 미교반 담수 실험군(FW-NM-T)의 수주에 대하여 28일 만에 완전 담수화에 도달하였으며, 담수화 과정과 담수화 이후에 염분, 영양염 농도, 그리고 저서 생물의 종과 개체수 변화에 대해 지속적인 조사가 이루어졌다. 염분의 경우, 수층의 담수화속도에 비해 퇴적층의 공극수 내 염분 감소는 매우 느리게 진행되어 공극수 내 염분이 10 psu이하로 감소한 이후 5월 1일(담수 유입 63일 경과)과 5월 27일(91일 경과)사이에 저서 동물 생체량의 현저한 감소가 관찰되었는데, 주요 저서 동물인 이매패류는 $\frac{7}{8}$이 감소하였고, 다모류는 $\frac{2}{3}$가 감소하였다. 담수화로 인한 수질변화는 동절기에서 하절기로 계절이 바뀜에 따라 온도 상승에 의한 DO의 현저한 감소 현상이 관찰되었다. 이러한 현상은 교반 담수화 실험군 보다는, 특히 미교반 담수 실험군에서 더욱 뚜렷하게 나타났다. 또한 DIP의 경우도 여름철에 미교반 담수 실험군에서 훨씬 더 많은 양이 용출되었다. ${NO_3}^-$은 실험 전반에 걸쳐 수층에서 제거되는 것으로 나타났으며, 계절적으로는 늦은 봄부터 감소하기 시작하여 여름철에는 매우 낮은 농도 분포를 보였다. ${NH_4}^+$은 ${NO_3}^-$에 비해 실험 기간내내 매우 낮은 농도($\frac{1}{2}{\sim}\frac{1}{8}$이상)를 보였으며, 계절 변화에 따른 영향은 받지 않았다. 특히 완전 담수화 이후 해양 저서생물이 대량 폐사하면서 잠재적인 유기물 증가량이 많았던 늦봄과 그 이후의 여름철 동안에도 ${NH_4}^+$의 농도 증가 경향은 전혀 보이지 않았다. 실험 기간 동안 갯벌 퇴적물이 ${NO_3}^-$에 대해서는 제거지(sink)로써, 그리고 DIP에 대해서 잠재적인 공급원(source) 역할을 하고 있는 것으로 나타났다.

• 생태와환경
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• 제37권3호통권108호
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• pp.332-343
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• 2004

본 연구에서는 여과섭식성 이매패류인 참재첩(Corbicula leana)의 섭식에 따른 수체내 영양염 및 입자성 물질의 변화를 mesocosm (width ${\times}$ length ${\times}$ depth: 3 m ${\times}$ 3 m ${\times}$ 0.5 m)에서 분석함으로써 수질개선기법으로의 적용가능성을 검토하였다. 짧은 기간 동안의 mesocosm실험은 패류의 교체를 통한 연속적인 두 단계로 수행되었다. 첫 번째 단계는 패류 투입 이후 8일 동안이며 패류의 교체 이후의 진행된 8일 동안의 실험은 두 번째 단계로 구분된다. 이러한 연속적인 실험을 통해 조개의 섭식에 따른 수질변화를 좀더 명확하게 비교할 수 있었다. 재첩 투입 직후 높은 패사율을 보였으나 처리구의 교체가 있던 8일의 재첩의 패사율은 4 ind $day^{-1}$ 이하로 안정된 상태를 유지하였다. 엽록소 a 농도는 투입 직후의 수체 내 농도와 비교해 패류의 교체전과 후에 각각 71%, 88% 감소하였고 부유물질은 70%, 77% 감소하였으며, 여과율은 평균 0.46과 0.61 mL AFDW $mg^{-1}$ $hr^{-1}$이였다. 폐사율이 높았던 시기에 수중 내 암모니아성 질소와 용존총인이 증가하였다. 폐사율과 암모니아 농도는 양의 상관성을 보인 반면에 (r = 0.95, P<0.001), 용존총인의 농도는 폐사율과 음의 상관성을 나타냈다 (r = 0.94, P<0.001). 패류의 폐사율이 낮았던 교체 이후에도 암모니아의 농도는 증가하였고 실험 초기 대조구와 비교해 높은 농도를 유지하였다(P= 0.042, ANOVA). 반면에, 용존 총인은 비록 농도가 증가하였으나 초기 대조구와 비교해 큰 차이는 없었다(P= 0.509, ANOVA). 이러한 결과들은 만약 패류가 투입 초기에 새로운 서식지에 성공적으로 정착한다면 부영양 호수의 수질을 효과적으로 개선할 수 있는 방법이 될 수 있음을 시사한다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제4권3호
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• pp.130-141
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• 2017

유해 남조류를 친환경적으로 제어하기 위해 개발된 생물유래 물질인 naphthoquinone (NQ) 유도체의 현장 적용 가능성을 확인하고자 하였다. 기흥 저수지 수변에 30 ton 규모의 mesocosm을 설치하여 현장 조건에서의 살조효과와 비생물학적, 생물학적 요인을 모니터링하였다. NQ 2-0 물질을 처리한 결과, 대조구에서는 대상 조류인 Microcystis sp.의 세포밀도가 지속적으로 증가한 반면, 처리구에서는 실험 초기 $7.9{\times}10^4cells\;mL^{-1}$에서 접종 후 점진적으로 세포수가 감소하여 10일차 $9.7{\times}10^2cells\;mL^{-1}$으로 대조구 대비 99.4% 감소하였다. 실험 종료시인 15일차에는 Microcystis sp. 세포수가 100% 제거되었다. 대상 조류인 Microcystis sp. 종만을 선택적으로 제어하였을 뿐만 아니라, 다른 식물플랑크톤의 성장과 식물플랑크톤 종 다양성 지수도 증진되었다. 또한, 식물플랑크톤을 제외하고 NQ 2-0 물질에 의하여 물리 화학적요인 (수온, 용존 산소, pH, 전기전도도, 영양염)과 생물요인 (박테리아, HNFs, 섬모충, 동물플랑크톤)에 영향을 미치지 않았으며, 대조구와 처리구에서 유사한 경향이 관찰되었다.

• 생태와환경
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• 제43권2호
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• pp.212-220
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• 2010

잡식성 어류 붕어(Carassius auratus)의 섭식활동에 퇴적물과 독성남조 Microcystis aeruginosa의 영향을 파악하기 위하여 실내 및 현장 mesocosm실험을 실시하고 어류에 의한 식물플랑크톤과 수질변화를 각각 조사하였다. 퇴적물 실험은 실내 수조(7 L)에서 남조발생 저수지(일감호, 서울)의 현장수와 퇴적물을 이용하였고, 독성남조 실험은 독성(NIES-298) 및 비독성(NIES-101) 남조 M. aeruginosa를 이용하였다. 현장 mesocosm실험은 남조 발생이 극심하였던 2005년 7월에 저수지 연안에 총 9개 mesocosm를 설치하고 어류를 밀도별 처리한 다음 식물플랑크톤 밀도와 수질변화를 조사하였다. 모든 실험은 3회씩 반복으로 실시하였다. 실험결과, 퇴적물이 없는 수조에서는 Chl-a의 감소를 보였으나 퇴적물 수조에서는 오히려 Chl-a의 증가를 보였으며, 독성에 상관없이 뚜렷한 M. aeruginosa 제어능을 나타냈다. 현장 mesocosm 실험에서는 비교적 세포크기가 큰 macrophytoplankton (>$50{\mu}m$)를 선호한 반면 나머지 플랑크톤(<$2{\mu}m,\;2{\sim}20{\mu}m,\;20{\sim}50{\mu}m$)은 오히려 성장을 촉진하였다. 영양염은 조류밀도가 높은 조건에서 어류 도입 이후 암모니아의 급격한 증가를 보였다. 따라서 잡식성 어류인 붕어는 남조독성에 상관없이 도입초기 일시적으로 조류제어능을 보이지만 퇴적물 교란 및 영양염 배출로 인하여 현장 조건보다 퇴적물이 적은 정수장이나 생물관리가 가능한 조건에서 제한적으로 적용하는 것이 타당할 것으로 판단되었다.