The changes in structure and abundance of taxon or species groups in the East Sea ecosystem were compared between pre- and post-Climatic Regime Shift (CRS) occurred in the mid 1970s using an ECOPATH model. Although the East Sea ecosystem consisted of primary producers, primary consumers, secondary consumers and terminal consumers most species groups were classified as secondary consumers. The mean trophic level between pre- and post-CRS increased from 3.09 during the pre-CRS period to 3.28 during the post-CRS period. Total biomass of the species groups in the East Sea ecosystem increased by $9\%$ due to the CRS, and total catch increased by $48\%.$ The most significant differences between pre- and post-CRS models occurred at the mid/high trophic levels occupied by fishes and cephalopods. Relative contribution of the different species groups to the total energy flow was calculated for the trophic level III. As a result, the status by the dominant species in the East Sea ecosystem shifted from cephalopods to walleye pollock due to the CRS. Relative contribution of 5 species, which were commercially important, such as Pacific saury, Pacific sardine, filefish, walleye pollock and sandfish in trophic level III, were also changed due to the CRS. Finally, the CRS turned out to cause large variations in biomass and catch of fisheries resources as well as the status and role of the major species.
A preliminary quantitative model of the trophic structure in Gwangyang bay, Korea was obtained using ECOPATH and data from relevant studies to date in the region. The model integrates and analyzes biomass, food spectrum, trophic interactions and the key trophic pathways of the system. The bay model comprises 9 groups of benthic primary producer, phytoplankton, zooplankton, benthos, bivalve, pelagic fish, demersal fish and piscivorous fish. The total system throughput was estimated at $2.4\;kgWW/m^2/yr$, including a consumption of $41\%$, exports of $9\%$, respiratory flows of $24\%$ and flows into detritus of $26\%$. All of which originate from primary producers measured at $52\%$ and detritus of $48\%$. The total biomass was seen to be high compared to the levels of Somme, Delaware, Chesapeake Bays and Seine Estuary. This seems to be possibly due to artificial bivalve aquaculture and overestimation of benthos and benthic primary producer groups. The deviation can be calibrated by neglecting aquaculture and decreasing the habitat area for the groups. The trophic network of the bay shows a low level of recycling and organization as indicated by Finn's cycling index $3.3\%$, Ascendancy $3.1\;kgC/m^2/yr$ bits, Capacity $5.1\;kgC/m^2/yr$ bits and Redundancy $2.2\;kgC/m^2/yr$ bits. A high relative ascendancy of $62\%$ and a low internal relative ascendancy of $18\%$ indicate the system is not fully organized and stable towards disturbances, depending upon external connections. Although the model should be continuously provided with field data and calibrated further in depth, this study is the first trophic model applied to the region. The model can be a useful tool to understand the ecosystem in a quantitative manner.
This study compares the abundance and community structure of zooplankton organisms from the littoral and pelagic regions, and considers particularly trophic levels vs. zooplankton abundances. Zooplankton samples, collected every 3 months over a year from 2010 to 2011 at 29 temperate lakes and reservoirs, which belong to two different river basins (Youngsan and Seomjin River). The spatial pattern of rotifers was similar to that of total zooplankton abundance. This reflected the fact that rotifers strongly dominated the zooplankton community. There were considerable spatial variations in total zooplankton abundance (ANOVA, p<0.01), while there were no significant differences both in littoral and pelagic regions in abundance of zooplankton (ANOVA, p=0.205). The mean abundance of zooplankton in eutrophic systems was much higher than that of mesotrophic systems, while significant difference in number of species and diversity index were not shown in both trophic systems.
Chrost, Ryszard J.;Tomasz, Adamczewski;Kalinowska, Krystyna;Skowronska, Agnieszka
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제19권9호
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pp.858-868
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2009
The abundance, biomass, size distribution, and taxonomic composition of bacterial and protistan (heterotrophic and autotrophic nanoflagellates and ciliates) communities were investigated in six lakes of Masurian Lake District (north-eastern Poland) differing in trophic state. Samples were taken from the trophogenic water layer during summer stratification periods. Image analysis techniques with fluorescent in situ hybridization (FISH) as well as [$^3H$]-methyl-thymidine incorporation methods were applied to analyze differences in the composition and activity of bacterial communities. The greatest differences in trophic parameters were found between the humic lake and remaining non-humic ones. The same bacterial and heterotrophic nanoflagellate (HNF) cell size classes dominated in all the studied lakes. However, distinct increases in the contributions of large bacterial (>$1.0{\mu}m$) and HNF (>$10{\mu}m$) cells were observed in eutrophic lakes. The bacterial community was dominated by the ${\beta}$-Proteohacteria group, which accounted for 27% of total DAPI counts. Ciliate communities were largely composed of Oligotrichida. Positive correlations between bacteria and protists, as well as between nanoflagellates (both heterotrophic and autotrophic) and ciliates, suggest that concentrations of food sources may be important in determining the abundance of protists in the studied lakes.
Seasonal monitoring was implemented to understand the influence of macrophyte bed structure on the composition and trophic interaction of aquatic organisms (algae, zooplankton, macro-invertebrate, and fish) in a shallow wetland (Upo Wetland, South Korea). Distinct division of the plant assemblage (reed zone and mixed plant zone) was observed. The reed zone was composed solely of Phragmites communis, whereas the mixed plant zone comprised a diverse macrophyte assemblage (Salvinia natans, Spirodela polyrhiza, Trapa japonica, Ceratophyllum demersum, and Hydrilla verticillata). Most of the aquatic organisms were more abundant in the mixed plant zone than in the reed zone, and this was positively associated with the seasonal development of macrophyte cover. Stable isotope analysis showed seasonal interactions among aquatic organisms. The majority of aquatic animal (zooplankton, Odonata, and Ephemeroptera) were dependent on epiphytic particulate organic matter (EPOM), and the dependence on EPOM gradually increased toward autumn. Interestingly, Lepomis macrochirus consumed Ephemeroptera and zooplankton in both macrophyte zones, but Micropterus salmoides depended on different food items in the reed zone and the mixed plant zone. Although, M. salmoides in the reed zone showed food utilization similar to L. macrochirus, it consumed Odonata or small L. macrochirus in the mixed plant zone. Based on these results, it appears that differences in the structure of the two macrophyte zones support different assemblages of aquatic organisms, strongly influencing the trophic interactions between the aquatic organisms.
Jasser, Iwona;Krolicka, Adriana;Jakubiec, Katarzyna;Chrost, Ryszard J.
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제23권6호
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pp.739-749
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2013
The seasonal and spatial diversity of picocyanobacteria (Pcy) in lakes of the Great Mazurian Lakes (GLM) system was examined by DGGE analysis of molecular markers derived from the 16S-23S internal transcribed spacer (ITS) of the ribosomal operon and the phycocyanin operon (cpcBA-IGS). The study of nine lakes, ranging from mesotrophy to hypereutrophy, demonstrated seasonal variance of Pcy. The richness and Shannon diversity index calculated on the basis of both markers were higher in spring and lower in early and late summer. No statistically significant relationships were found between the markers and trophic status of the studied lakes or Pcy abundance. There were, however, statistically significant relationships between the diversity indices and sampling time. The analysis pointed to a different distribution of the two markers. The ITS marker exhibited more unique sequences in time and space, whereas a greater role for common and ubiquitous sequences was indicated by the cpcBA-IGS data. Examination of the Pcy community structure demonstrated that communities were grouped in highly similar clusters according to sampling season/time rather than to the trophic status of the lake. Our results suggest that time is more important than trophic status in shaping the diversity and structure of Pcy communities. The seasonal changes in picocyanobacteria and differences in diversity and community structures are discussed in the context of well-established ecological hypotheses: the PEG model, intermediate disturbance hypothesis (IDH), and horizontal gene transfer (HGT).
The objectives of this study were to analyze fish compositions, based on trophic guilds and tolerance guilds and determine community characteristics structure at five sampling sites of Yeongsan Lake during July 2006-May 2007. Total number of species sampled was 30 species and the number was 1350. Cyprinidae (77%) and Centrarchidae (15.7%) dominated the community and then followed by Cobitidae(2.7%), Gobiidae(2.4%), Mugilidae (0.5%), and others (0.1%). The relative abundance of tolerant and omnivore species at all sites was 63% and 77% of the total, respectively, suggesting an ecological degradations in the Lake. Exotics species such as large mouth bass (Micropterus salmoides), which is a top-carnivore in the water distributed at all sampling sites, implying that ecological disturbance was severe based on previous reference of US EPA (1991). Also, we found external anomalies such as external deformities, bleeding and tumors and not found migratory fish. Analysis of fish community structure showed that species diversity index and richness index was the highest in Site 1 and the dominance index was the highest in Site 2. In this study, high proportions of tolerant species and omnivore species, widespread exotic species, and frequent observations of abnormal fish. Such problems may be directly or indirectly associated with high nutrient enrichments and the reduced flow velocity by the dam construction. The ecosystem restoration by dam removal or removal of exotic top-carnivore fish may be one of the best strategies for better lak management.
본 연구는 울진 바다목장해역에 서식하는 생물을 대상으로 바다목장 관리를 위한 해양생태계의 영양구조와 에너지흐름을 파악하기 위한 목적으로 2013년 3월부터 10월까지 총 4회 현장조사를 실시하였다. 본 연구에서 개별 생물종들의 생태학적 특징에 따라 유사도에 근거한 비계량형다차원척도법을 사용하여 최고포식자, 바다새, 대형 및 소형유영어류, 볼락류, 가자미류, 저서어류, 반저서어류, 두족류, 저서섭이자, 표서동물, 이매패류, 전복, 자포동물, 동물플랑크톤, 부착성해조류, 미소해조류, 식물플랑크톤, 유기쇄설물 등 총 19가지로 생물그룹핑되었다. Ecopath 모델의 입력변수인 각 생물군들의 생체량, 생산량/생체량의 비, 섭식량/생체량의 비, 피식-포식관계 자료를 사용하여 울진 바다목장해역의 영양구조와 에너지 흐름을 추정하였다. 연구해역에서 각 생물군들의 영양단계는 1 ~ 5.687 범위로 파악되었다. 울진 바다목장 해역에 서식하는 모든 생물그룹들의 전체 소비량의 합은 $229.7t/km^2/yr$, 생물그룹들의 전체 이출량은 $3,432.4t/km^2/yr$이었다. 모든 생물그룹들의 총 에너지량은 $6,796.2t/km^2/yr$, 전체 생산량은 $3,613.1t/km^2/yr$로 추정되었다. 울진 바다목장 해역에서의 순 생태계 생산량은 $3,490.3t/km^2/yr$, 전체 생물군의 생체량은 $167.3t/km^2/yr$으로 추정되었다.
겨울철 해표면 수온 및 한국 주변역 생태계의 장기 변화 특성 및 상관관계를 분석하였다. 기후 및 해양환경의 변화와 동반된 어획강도의 변화는 1970 년대 이후 어획량 증가의 주요 원인으로 나타났다. 한국 주변역의 겨울철 SST는 1980년대 후반 기후체제변환 시점을 중심으로 상대적으로 저수온에서 고수온으로 변화되었다. 평균영양단계(MTL)는 1970년대 중반 이후 지속적으로 감소하기 시작하였으며, 하위영양단계 어류의 어획량 증가가 중요 변수로 작용하였다. 통합생태계 기반 자원평가 방법중 한가지인 FIB 지수는 1970년 초부터 1970년 후반까지 증가하였으며, 이후 일정 수준을 유지하였다. 특히, 중간영양단계에 위치하는 멸치와 정어리의 개체수 변화는 1970년대 초 이후 MTL 변화의 주요 인자로 작용하였다.
The stable isotopes ratios ($\delta^{13}C\;and\;\delta^{15}N$) of two coexisting species of zooplankton (Daphnia longispina and Acanthodiaptomus pacificus) and POM were determined in two alpine lakes in Japan. The difference of $\delta^{13}C$ between A. pacificus and D. longispina was 4.1$\pm$0.9‰ in Lake Shirakoma, which was larger than in Lake Panke. Whereas the difference of $\delta^{15}N$ between A. pacificus and D. longispina (2.6$\pm$0.8‰) was larger in Lake Panke than in Lake Shirakoma. $\delta^{13}C$ of POM (-26.6$\pm$1.2‰) in Lake Shirakoma was different from those of zooplankton; it was heavier than those of D. longispina and A. pacificus by 3.7$\pm$1.6‰ and 7.8$\pm$1.0‰, respectively. Whereas $\delta^{15}N$ of POM (2.0$\pm$0.8‰) was similar with those of both A. pacificus and D. longispina. This implies that the two lakes may have different trophic structure and food sources for zooplankton, and each species are grazing on selectively different components of POM. The temporal variation of $\delta^{13}C$ for each zooplankton species was associated with lipid contents of zooplankton in both lakes. The results showed that stable isotope composition of zooplankton can be an useful information for understanding energy pathways and trophic structures in lakes.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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