The clear-water phase (CWP) is a notable limnological phenomenon in freshwater systems caused by predatory interactions between large filter-feeding zooplankton and phytoplankton. However, the mechanisms and factors that influence the extent of CWP, particularly in complex water systems with both fluvial and lacustrine characteristics, remain poorly understood. The present study evaluated CWP occurrence patterns at different sites in a large reservoir located in a temperate monsoon region (Lake Paldang, Korea); the relationships among factors associated with CWP occurrence, such as transparency, zooplankton diversity, and chlorophyll a concentration were investigated. Transparency exhibited significant correlations with precipitation and retention time, as well as the relative abundance of zooplankton (p<0.01), suggesting that a change in the retention time due to precipitation can alter CWP. Data collected before and after CWP occurrence were analyzed using paired t-test to determine variations in CWP occurrence based on the water system characteristics. The results demonstrated that various factors were associated with CWP occurrence in the fluvial-type and lacustrine-type sites. The correlation between zooplankton biomass and transparency was stronger in the lacustrine-type sites than in the fluvial-type sites. The lacustrine-type sites, where cladoceran emergence is common and is associated with long retention times, favored CWP occurrence. The results suggest that lacustrine-type sites, which are conducive to zooplankton development and have relatively long retention times, enhance CWP occurrence. Furthermore, CWP occurrence was notable in spring, and the present study revealed that site-specific CWP could occur throughout the year, regardless of the season.

본 연구는 2017년 4월부터 10월까지 북한강 수계 3개의 연속댐 (의암호 (UA), 청평호 (CP), 팔당호 (PD))의 미소생물 군집과 이취미 농도와 관계를 알아보기 위해 환경요인, 이취미 물질, 미소생물 군집 등을 조사하였다. 3개 저수지의 박테리아 군집은 주로 Actinobacteria와 Betaproteobacteria가 우점 분류군으로 나타났으며, 계절성은 나타나지 않았다. 식물플랑크톤 군집은 봄철, 규조류 및 은편모조류 여름철 남조류, 가을철 규조류 및 은편모조류 순서로 우점하는 계절성을 보였으며, 북한강 수계에서 출현한 남조류는 Dolichospermum spp., Microcystis aeruginosa, Pseudanabaena spp. 속이 우점 출현하였다. 북한강 수계에 출현한 미소생물 중 이취미 물질을 발생하는 분류군은 Actinobacteria와 남조 Anabaena, Pseudanabaena 속 등이며, 이취미 물질인 Geosmin과 2-MIB가 높게 나타났을 때, 높은 현존량으로 출현하였다. 미소생물과 이취미 물질의 상관관계는 Actinobacteria의 경우 2-MIB (r=0.491, p<0.01)와 유의한 상관성을 나타냈으며, 남조류의 경우 geosmin (r=0.381, p<0.05), 2-MIB (r=0.386, p<0.05)와 유의한 상관성을 나타냈다. 따라서, 북한강 수계에서 나타나는 이취미 물질은 Actinobacteria 및 남조류의 출현과 직접적인 관계가 있을 것으로 사료되며, 남조류 미출현 시 발생하는 높은 농도의 이취미 물질은 Actinobacteria가 생성하는 것으로 판단된다.

강우부족현상이 지속되었던 2015년 팔당호에서의 이화학적 요인과 동물플랑크톤 군집 특성은 선행연구에서의 몬순기후에 의한 강우와 수리·수문학적 요인의 영향을 받아 변화하던 동물플랑크톤 군집과 다른 양상을 나타냈다. 조사기간 동안 팔당호의 수리학적 체류시간은 2014년부터 지속된 강우부족현상에 영향을 받아 2013년대비 크게 증가하였다. 이에 따라 유입·방류량이 감소하여 팔당댐앞 (St.1)의 이화학적 수질은 호소형 특성의 남한강수역 (St.2) 수질보다 하천형 특성의 북한강수역 (St.3) 수질과 비슷한 특성이 나타났다. 동물플랑크톤의 군집변화는 봄 (3~5월)에는 주로 소형 윤충류 (Syncheata, Keratella)가 우점하였으며, 여름 (7~9월)에는 집중호우가 적어 연중 가장 높은 현존량을 기록했으며 우점종은 윤충류인 Keratella cochlearis와 원생동물인 Difflugia corona로 나타났다. 가을 (9~11월)에는 수온이 감소함에 따라 윤충류와 원생동물의 현존량이 감소하고 요각류 유생 (Nauplius)이 우점하는 천이를 보였다. 통계분석 결과 복합적 수계의 특성을 보여주는 팔당호에서 북한강수역은 하천형, 남한강수역과 경안천수역은 호소형 특성으로 지점별 상이하게 구분되며, 이에 따라 동물플랑크톤 군집 또한 영향을 받을 수 있음을 나타냈다.

쏘가리는 국내 주요 경제성 어종이며 방류 및 복원사업의 대상 어종 중 하나이다. 본 연구는 금강의 보 설치구간에서 쏘가리의 이동 특성 및 서식처 범위 등을 평가하기 위해 Radio telemetry를 이용하여 연구를 실시하였다. 연구 결과 산란기에 방류한 개체들의 경우 방류 즉시 상류로 10 km 이상 소상하였지만, 비 산란기에 방류한 개체들은 2개체를 제외한 모든 개체들이 방류 지점으로부터 400 m 이내에서 정착하였다 (Ss11, 3.2 km; Ss 15, 1.4 km). 산란기에 상류로 소상한 개체들이 정착한 지점의 서식처 특성은 기존에 알려진 쏘가리의 산란장 특성과 유사하게 나타났으며, 현재 퇴적이 진행되고 있는 상태였다. 쏘가리가 감지는 수변부에서 높은 비율로 나타났으며, 이는 수변부에 큰 돌이 많이 분포하는 것, 쏘가리가 주로 돌 틈에 숨어서 서식하는 특성과 관련이 있는 것으로 판단된다. 쏘가리의 개체 특성과 이동거리와의 상관관계 분석 결과 무게와 비대지수가 이동거리와 양의 상관관계를 보였으며 성별과 크기는 이동거리와 관련이 없는 것으로 나타났다. 일주기 이동범위 분석 결과 214.94 m2~3,257.19 m2로 나타났으며 주로 수변부에 국한되어 있는 것으로 확인되었다. 이와 같은 결과는 쏘가리 방류사업, 혹은 복원에 유용한 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

국내 상수원을 대상으로 시행하고 있는 조류경보제는 남조류 발생 현황을 취 정수장 등 물관리 기관에 전파하여 대응조치를 유도하는 제도로 신속하고 정확한 남조류 계수를 필요로 한다. 따라서 조류경보제 발령 기준 대상 남조류인 Anabaena, Aphanizomenon, Microcystis, Oscillatoria 속의 군체 크기와 세포수의 상관관계를 조사하고 회귀식을 도출하여 군체 크기로 세포수를 계산할 수 있는 방법을 알아보고자 하였다. 2013년 8월부터 10월까지 남조류가 과다증식한 시기에 한강(팔당호), 낙동강(달성보, 창녕함안보) 및 금강(고복저수지)의 대표지점에서 남조류 시료를 채집하였으며, 조류경보제 발령 기준 대상 남조류 속의 종별 군체 크기와 세포수의 상관 관계를 조사하여 종 및 속별 회귀식을 산정하였다. 남조류의 속별 상관분석 결과는 사상형인 Anabaena와 Aphanizomenon의 r2값이 0.93 이상으로 높은 상관성을 보였으며 구형의 Microcystis는 0.76의 상관계수 값을 나타냈다. 종 별 상관분석 결과 사상형 남조류 Anabaena crassa, Aphanizomenon flos-aquae, A. issatschenkoi, Oscillatoria curviceps, O. mougeotii는 r2값이 0.89~0.96의 범위로 높은 상관성을 나타냈으며, 구형인 Microcystis aeruginosa, M. wessenbergii, M. viridis는 0.76~0.88의 상관계수 값을 나타냈다. 다른 속에 비해 상대적으로 Microcystis의 상관성이 낮게 나타난 이유는 동일한 종, 동일한 크기의 군체라도 Microcystis strain에 따라 점액질 내의 세포 밀집 정도와 세포 크기에 차이가 있기 때문이다. 본 연구 결과 도출한 회귀식을 이용하여 군체 크기 측정값을 세포수로 환산하는 방법이 기존의 세포 계수법과 비교할 때 신속하고 간편할 것으로 보인다. 향후 남조류 종별 더 정확한 회귀식을 도출하기 위해서는 많은 시료수 확보와 더불어 다른 종들에 대한 조사 연구가 진행되어야 할 것이다.

2012년 5월부터 2013년 4월까지 북한강 수계 3개의 연속댐(의암호, 청평호, 팔당호)의 수리-수문, 수질 및 식물플랑크톤 현존량 등을 월 1회씩 총 12회에 걸쳐 조사하였다. 3개 저수지의 식물플랑크톤 군집은 몬순전기에는 돌말류, 몬순기에는 남조류, 몬순후기에는 다시 돌말류가 우점하는 계절성을 보였으며, 팔당호에서는 몬순후기 저온기에 녹조류가 높은 밀도를 나타냈다. 조사기간 동안 가장 높은 현존량을 보였던 남조 Anabaena spp.는 의암호에서 2012년 6월에 출현하여 7월에 최고치(43,850cells mL-1)를 보이고 높은 수준을 유지하다가 11월에 소멸되었다. 이에 비해 청평호 (31,648 cells mL-1)와 팔당호 (7,136 cells mL-1)에서는 공히 7월에 처음 출현하여 8월에 최고치를 보이다가 9월에 완전히 사라졌다. 수환경과 남조 Anabaena spp. 현존량과의 관계를 보면, 3개 저수지 모두 강우 (r=0.72, r=0.83, r=0.88, P⁄0.01 for all)를 비롯한 유입량, 유출량 및 영양염에 대하여 높은 상관성을 나타냈다. 따라서 2012년 봄철 갈수기 동안 북한강 수계 3개 저수지에서 일어난 Anabaena 대발생 및 소멸은 강우의 직, 간접적인 영향을 받았으며, 의암호는 강우 이후에도 상당기간 동안 다른 남조류가 비교적 높은 현존량을 유지하고 있어 상수원 저수지의 이취미 및 독소발생 가능성은 지속될 것으로 판단되었다.

남조류는 겨울철에 휴면포자의 형태로 퇴적층에서 존재하다가 적합한 환경조건이 되었을 때 다시 영양세포로 전환된다. 이렇게 전환된 영양세포는 성장에 적합한 환경이 되었을 때 대량증식 하게 되어 수체 내에서 우점한다. 이전까지의 국내 대부분의 연구는 수체 내 영양세포의 변동과 환경인자와의 관계 또는 영양세포에 대한 생리생태적 연구부분에 국한되었다. 하지만, 휴면포자에서 영양세포로 진행되는 부분에 대한 연구가 조류대량증식의 궁극적인 기작이 되므로 휴면포자에 대한 연구는 조류의 생활사를 이해하는 데에도 매우 중요하다. 또한 다른 조류들간의 변동 및 천이의 연구를 위해서도 필수적이다.

2012년 북한강수계 전역에 걸쳐 대발생을 일으킨 남조 Anabaena의 분자생물학적 특성을 검토하였다. 시료는 2012년 7월 13일에 남조 Anabaena 밀도가 높았던 3개 호소- 의암호, 청평호, 팔당호에서 각각 채집하였다. 분석은 선행연구 문헌을 근거로 하는 형태학적 분석, 16S rRNA 염기서열 분석을 통한 분자계통학적 분석을 동시에 실시 하였다. 결과를 종합하면 북한강수계 3개 호소에서 조류 대발생을 일으킨 남조 Anabaena는 모두 동일종 Anabaena crassa (Lemmermann) Komark.-Legn. & Cronberg 이며, 동시에 출현하고 본 종과 형태 및 분자생물학적으 로 매우 유사한 A. circinalis는 환경요인에 따라 형태변 이가 쉽게 일으키는 동일종으로 밝혀졌다.

본 연구는 청정수역으로 알려져 있던 북한강 수계에서 저수온기에 우점한 남조류 Anabaena spiroides 현존량과 이취미 물질인 지오스민 (geosmin)에 대해 조사하고 환 경인자와의 통계적 분석을 통하여 A. spiroides의 증식 특성을 알아보고자 하였다. 2011년 11월 말에 A. spiroides가 과다증식하였는데 출현지역은 의암호 내의 공 지천 유입부 부터 하류의 팔당호까지 그 범위가 넓고 하 류로 확산되는 특성을 보였다. 저수온기에 수온 상승과 체류시간 증가 등의 물리학적 수환경 변화가 남조류 A. spiroides의 과다증식에 영향을 미쳤다. A. spiroides 현존 량은 팔당호에서 11,325 cells mL-1로 최대증식을 보였으 며, 수온이 4􀆆C 이하로 내려가면서 A. spiroides 현존량이 급격히 감소하였다. 수환경 요인 중에서 수온 하강이 A. spiroides 현존량 감소에 가장 큰 영향을 준 인자였다. 남 조류의 대사물질로 이취미의 원인물질인 Geosmin은 팔 당호에서 최대 1,640 ng L-1 농도를 나타냈다. 북한강 수 계에서 Geosmin 농도는 A. spiroides와 매우 유의한 상 관관계를 보여 A. spiroides에 의해 이취미가 유발되었음 을 시사하였다.

팔당호에서의 동물플랑크톤 군집 구조와 천이는 몬순 기후에 의한 강우사상의 변화와 수리∙수문학적 요인의 영향을 크게 받았다. 봄과 가을, 겨울 동안에는 강우량이 적은 평수기 혹은 갈수기로 팔당호의 수리학적 체류시간 이 길어짐에 따라 수체가 안정되어 동물플랑크톤 군집 변 화는 온대호수에서의 계절적인 천이 과정을 그대로 반영 하였다. 봄철에 크기가 작고 세대교번이 빠른 윤충류가 급 속히 증가하여 연중 최대 개체수를 나타냈으며, 이후 몸체가 큰 요각류와 지각류로 천이되었다. 봄에는 윤충류가 우점하여 점유율이 90% 이상으로 나타났으며 제1우점종 은 Keratella cochlearis였다. 요각류는 주로 유생(Copepodid, Nauplius)의 형태로 존재하였으며 지각류는 Bosmina longirostris가 주로 출현하였다. 여름에는 집중호우 의 영향으로 수체가 교란되고 팔당댐의 수문조작에 따른 방류량 증가로 동물플랑크톤이 하류로 떠내려가 동물플 랑크톤 개체수는 급감하였다. 집중호우 이후 수체가 안정 화됨에 따라 동물플랑크톤 군집 회복은 성장이 빠른 윤충 류를 위주로 이루어졌으며 가을 이후 수온 변화에 따라 동물플랑크톤 군집 밀도가 점차 감소하고 겨울에는 요각 류 유생(Copepodid, Nauplius)의 우점 비율이 증가하였 다. 불완전한 개방형 생태계를 이루고 있는 팔당호의 특 성상 동물플랑크톤 군집 변화는 기상 변화와 수리∙수문학적 요인에 크게 영향을 받고 있었으며, 특히 여름에는 국지성 집중호우의 빈도와 수량에 따라 동물플랑크톤의 군집 변화가 크게 좌우되었다.