세종기지가 위치한 마리안 소만은 기후 변화로 인한 빙하후퇴로 다량의 융빙수가 유입되고 있다. 이러한 빙하후퇴에 따른 생 태계 반응을 예측하기 위해, 해양 환경 변화의 지시자인 식물플랑크톤 생체량 및 크기 구조와 물리, 화학적 매개변수에 대한 현장 조사를 2021년 12월, 2022년 1월 두 차례 수행하였다. 2022년 1월의 수온과 염분은 평균 1.41 ± 0.13 ℃, 33.9 ± 0.10 psu로 2021년 1월의 수온과 염분 인 0.87 ± 0.17 ℃, 34.1 ± 0.12 psu보다 상대적으로 고온, 저염의 양상을 보였다. 조사시기 동안 영양염류는 대체로 높은 농도를 보여 식물 플랑크톤의 제한요소로 작용하지 않은 것으로 판단된다. 식물플랑크톤 생체량의 지표인 엽록소는 2021년 12월, 2022년 1월에 각각 1.03 ± 0.64 μg L-1, 0.66 ± 0.15 μg L-1로 나타났으며 부유물질은 전체 조사기간 평균 24.9 ± 3.54 mg L-1로 나타났다. 부유물질의 농도가 높은 소만 내측에서 엽록소는 낮은 농도를 보였는데 이는 융빙수로부터 유입되는 고농도의 부유물질로 인해 수층 내 빛이 강하게 제한되어 식물플 랑크톤의 성장이 저해된 것으로 판단된다. 또한, 빙벽 주변 정점에서 크기가 작은 미소 식물플랑크톤이 전체 식물플랑크톤 생체량에서 70% 이상 차지하는 것으로 나타났으며 이는 융빙수 유입으로 유발된 저조도 환경에서 미소 식물플랑크톤의 기여도가 증가할 수 있음을 시사한다. 따라서 본 연구는 빙하후퇴 지역에서 유입되는 담수와 부유물질이 식물플랑크톤의 생체량 및 군집구조 조절 요인이 될 수 있 음을 시사하며, 결과 자료는 추후 마리안 소만의 탄소순환 변동을 파악하는 기초자료로 활용될 수 있다.

본 연구는 극지 식물플랑크톤의 자외선 영향을 파악하기 위해, Phaeocystis antarctica와 Phaeocystis pouchetii를 대상으로 유색 용존 유기물의 생산과 광반응성을 평가하였다. 강한 자외선에 노출 배양 시, 가시광선 파장대에서 유색 용존 유기물의 흡광도는 두 식물플랑크 톤 모두 배양 초기에 비해 48시간 동안 감소하였다. 반면, 자외선 파장에서는 P. antarctica는 48시간 배양 후, 유색 용존 유기물의 흡광도는 초기 농도에 비해 약 30% 감소하였지만, P. pouchetii의 흡광도는 오히려 10% 증가한 경향을 보였다. 이 결과들은 강한 자외선에 노출될 경 우, P. antarctica이 생산한 유색 용존 유기물은 광분해에 의한 감소로 인해 해수 중 수중 생태계에 자외선 차단 효과는 감소하는 반면, P. pouchetii가 생산한 유색 용존 유기물에 의한 광보호 효과가 더 효율적임을 알 수 있었다. 또한, 자외선 영향 하에서 배양된 P. pouchetii의 배 양액에서 시간에 따라 증가한 유색 용존 유기물의 형광 특성이 지구 거대물질로 알려진 humic-like (C-peak)와 일치하여, 이는 자외선 차단 물질로 알려진 MAAs 생물 생산에 의한 것임을 확인하였다. 이는 기후변화에 의한 성층화가 강화되는 극지 해양환경에서, 광반응성이 낮은 P. pouchetti가 용존 유기물의 증가에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

팔당호 수변지역 내 부유조류와 부착조류의 일차생산력은 부착조류의 일차생산력이 더 높게 나타났다. 따라서 수변 지역이나 하천에서는 부착조류에 의한 유기물 생성이 주요한 수생태계 에너지 공급원이 될 것으로 판단된다. 본 연구를 통해 국내에서 처음으로 지표색소의 생산속도 분석결과가 제시되었는데 향후 일차생산력을 측정하는 데 있어서 조류의 총 일차생산력으로 국한된 측정 방법을 좀 더 세분화 하여 특정 조류의 기여도 및 개별 생산력을 판단하는 데 유용하게 사용될 것으로 사료된다.

효과적인 물환경관리계획을 수립하기 위해서는 다양한 기원의 유기물이 난분해성 유기물 농도 증가에 영향을 줄 수 있는지 여부를 파악하는 것이 중요하다. 특히 상당량의 광합성 산물은 식물플랑크톤에 의해 매일 생성되고 있지만, 이들이 수계 내 난분해성 유기물에 기여하는지에 대한 정보는 부족하다. 본 연구에서는 13C 및 15N 추적자 첨가 실험을 통해 조류기원 유기물이 생분해 (60일, 암배양) 및 산화제 (과망간산칼륨) 처리 후 분해되지 않고 잔존하는지 여부를 확인하였다. 생분해 실험 결과 광합성을 통해 생성된 총 유기탄소 (TO13C), 입자성 유기탄소 (PO13C), 입자성 질소 (P15N)는 각각 26%, 20%, 17%가 비 생분해성 유기물로 잔존하였다. 또한 상당량의 PO13C가 과망간산칼륨에 의해 산화되지 않고 잔존하였다 (초기: 12%, 60일 암배양 후: 38%). 이는 미생물에 의해 사용된 후 남아있는 조류 기원 유기물이 난분해성 유기물에 기여할 수 있음을 의미 한다. 또한 미생물에 의해 변형된 조류기원 유기물의 양은 COD 산화율 및 유기물 지표 간 격차에 영향을 줄 것으로 사료된다.

섬진강 하구역의 계절별 일차생산력의 변화는 하계 8월 에 가장 높은 일차생산력을 보이고 있으며, 수온과 광 조 건이 향상되고 주변 육지로부터 유입되는 영양염의 영향 으로 높은 결과를 보이고 있다. 특히 섬진강 하구역의 상 류정점들은 육상기원 영양염의 유입이 다른 정점들에 비 해 활발하게 이루어 짐으로 더 높은 생산력을 보이고 있다. 식물플랑크톤 색소 조성 결과 diatoms의 지표색소인 Fucoxanthin이 조사시기와 정점에 상관없이 높은 농도 를 나타냈다. 이는 현미경 종 동정 결과와 일치함을 보이 고 있으며 일차생산력과 보조색소 분석 결과 그리고 종 동정 결과를 비교하여 볼 때 규조류 (Skeletonema costatum) 가 일차생산력에 가장 크게 기여하는 것으로 사료 된다. 본 연구를 통해 자연형 하구인 섬진강에서 시 공간적 일차생산력 변동을 확인할 수 있었으며 또한 식물플랑크 톤의 대략적인 군집구조와 일차생산력 계절 변동을 평가 할 수 있었다. 이러한 연구결과는 향후 섬진강 하구 내 생태 모니터링에 대한 기초자료로 활용될 수 있을 것으 로 판단되며 수계 내 건강성 평가 및 수질관리를 위한 연구에 유용한 자료로 활용될 것으로 사료된다.