We investigated the spatial distribution of heterotrophic bacteria associated with different water masses in the northern East China Sea (ECS) in summer. The surface water masses were divided into the Changjiang Diluted Water (CDW) and high salinity water (HSW). In the CDW region, the concentrations of dissolved inorganic nitrogen (DIN) and chlorophyll-a (Chl-a), and micro Chl-a contribution were high; and bacterial abundance (BA) and ciliate abundance (CA) were also high. In the HSW region with relatively low DIN concentrations, Chl-a concentration and micro Chl-a contribution were low, but pico Chl-a contribution was increased compared to those in the CDW region. BA did not show any significant difference from the CDW region, but CA was decreased. BA showed a positive correlation with Chl-a concentration in the CDW region; however, it did not show a significant correlation with Chl-a concentration in the HSW region. The ratio of bacterial carbon biomass/phytoplankton carbon biomass was exponentially increased with a decrease in the Chl-a concentration. Compared to the past (1990-2000s), the surface phosphate concentrations and the size of dominant phytoplankton have recently decreased in the ECS. Considering this trend of nutrient decrease and miniaturization of the phytoplankton, our results indicate that changes in the strength of the oligotrophic water mass could alter the function of the microbial food web.

Interactions between species in a community are very complex, and they are visualized and analyzed through a food web in simple way. Food web is a network of species connected by trophic links showing energy flow from prey to predator. Various models were developed to characterize the food web in ecosystems. In this study, we classified food web models to static models such as Ecopath and dynamic models such as AQUATOX. We presented characteristics of several different types of food web models in each category, and reviewed their applications used in aquatic ecosystems. Finally, we presented issues to be considered to develop food web models.

본 연구는 2019년 8월 한반도 주변해역(동해, 서해, 남해, 동중국해)에서 탄소 및 질소 안정동위원소 기법을 활용하여 하위영양 단계에서의 먹이망 구조를 파악하였다. 입자성 유기물(POM)의 δ13C 범위는 -26.18 ~ 20.61 ‰, δ15N 범위는 5.36 ~ 15.20 ‰의 넓은 범위를 보였다. POM과 각 생물별 개체군 사이의 δ13C 분별작용의 결과는 대부분 micro-POM을 섭식하는 것으로 확인하였으나 해역 간 차이를 보였 다. 각 생물별 영양단계는 chaetognaths (3.40±0.61)가 가장 높은 영양단계에 있음을 확인하였다. 동위원소 혼합모델을 적용한 결과에서 chaetognaths의 먹이원으로 copepods (13 ~ 48 %)와 euphausiids (20 ~ 51 %)가 가장 높은 기여도를 나타냈다. 본 연구결과 각 해역별 먹이원의 제한적 공급 및 다양성의 차이가 먹이망 구조 및 각 생물별 동위원소 비에 영향을 미친 것으로 판단된다.

Recently, quantitative analyses of food web structure based on carbon and nitrogen stable isotopes are widely applied to environmental assessments as well as ecological researches of various ecosystems, particularly rivers and streams. In the present study, we analyzed carbon and nitrogen stable isotope ratios of POM (both planktonic and attached forms), zooplankton, benthic macroinvertebrates and fish collected from 6 sites located at Nakdong River. Samples were collected from upstream areas of 5 weirs (Sangju, Gangjeong- Goryeong, Dalseong, Hapcheon-Changnyeong, and Changnyeong-Haman Weirs) and one downstream area of Hapcheon-Changnyeong Weir in dry season (June) and after rainy season (September). We suggested ranges of their carbon and nitrogen stable isotope ratios and calculated their trophic levels in the food web to compare their temporal and spatial variations. Trophic levels of organisms were relatively higher in Sangju Weir located at upper part of Nakdong River, and decreased thereafter. However, the trophic levels were recovered at the Changnyeong-Haman Weir, the lowest weir in the river. The trophic level calculated by nitrogen stable isotope ratios showed more reliable ranges when they were calculated based on zooplankton than POM used as baseline. The suggested quantitative ecological information of the majority of biological communities in Nakdong River would be helpful to understand the response of river food web to environmental disturbances and can be applied to various further researches regarding the quantitative approaches for the understanding food web structure and function of river ecosystems as well as restoration.

Fish community was investigated in eutrophic Jeondae agricultural reservoir from April to November 2012. The food web structure of major fish species of Jeondae reservoir showed that due to serious organic pollution, thehyper-eutrophic condition with high chemical oxygen demand (COD), chlorophyll-a (Chl-a), total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP), as estimated by stable isotope analysis. Total of 679 individuals were collected from the reservoir, and 9 species were identified. Interestingly, Lepomis macrochirus and Hemiculter eigenmanni known as less sensitive to pollution and water quality deterioration, dominated the reservoir, and their relative abundances were 38% and 27%, respectively. Further, the analysis of the stomach contents revealed that main food source of dominant L. macrochirus was high amount of zooplankton, which includes copepoda and cladocera, while Cyprinidae species mainly consumed organic particles with zooplankton preys. Stable isotope analysis also suggested that L. macrochirus, Carassiusauratus, Pseudorasboraparva, and H. eigenmanni are major zooplantivorous group in the Jeondae Reservoir.

수심이 얕고 부영양화 특성이 강한 신구저수지에서는 강우시기에 집중 호우등으로 인하여 유입수로를 통하여 외부기원 유기물이 유입되는 경향이 있다. 이러한 외부기원 유기물은 환경변화(탁도, 수온약층, POC/PN), 입자성 유기물의 δ13C 및 δ15N 값으로 특성 지어진다. 동물플랑크톤의 경우, 강우기 이전에는 내부기원 유기물을 먹이원으로 하는 것으로 여겨지나 강우기 이후에는 내부기원 유기물 이외에 외부에서 유입된 외부기원 유기물을 섭식하고 있는 것으로 나타나고 있다. 특히 B. longirostris이 다른 동물플랑크톤 (D. brachyurum, D. thmoasi)에 비하여 기원이 다른 입자성 유기물을 섭식하고 있음을 시사하고 있다. 이러한 변화는 상위섭식자인 어류의 먹이원 변화를 야기하며, Z. platupus은 내부기원유기물 혹은 이를 먹이원으로 하는 하위 소비자를 섭식하지만, C. carpio와 P. parva은 강우기 이후에는 외부기원 유기물 혹은 이를 먹이원으로 하는 하위 소비자를 섭식하는 것으로 여겨진다. 수심이 얕고 유입 수로가 존재하는 농업용 저수지의 경우에는 강우 후 외부기원 유기물이 수생태계 에너지 흐름에 크게 영향을 주는 것으로 사료된다.

주변 토지 이용이 다른 소부당과 명동저수지의 수변부 와 개방수역간에 동물플랑크톤 군집 분포와 먹이망을 파 악하기 위해 2011년 5월부터 10월까지 조사를 수행하였 다. 소부당과 명동저수지의 동물플랑크톤은 각각 51종, 65종이 출현하였으며, 수변부와 개방수역간에 뚜렷한 밀 도 차이를 보였다(t-test, P⁄0.05). 지각류와 요각류는 수 변부에서 높은 밀도를 보인 반면, 윤충류는 개방수역에서 더 높은 밀도를 나타냈다(t-test, P⁄0.05). 수변부에서 출 현한 동물플랑크톤 종은 주로 부착성 성향을 가진 종이 었다(Lecane, Monostyla, Alona 그리고 Chydorus). Chl.a 의 농도가 높은 명동저수지에서는 부유성 윤충류(Brachionus, Keratella 그리고 Polyarthra)의 높은 밀도가 관찰 되었다. Two-way ANOVA 결과, 윤충류는 서식처의 특성 과 토지 이용이 다른 두 저수지간에 뚜렷한 차이를 보인 반면, 지각류와 요각류는 서식처의 특성에만 의존하는 것 으로 나타났다. 저수의 영양상태가 주변 토지 이용과 밀 접하게 연관되는 점을 감안하면, 윤충류는 서식처의 특성 뿐만 아니라 저수지의 영양상태에 따른 먹이자원에도 밀 접하게 연관되는 것으로 보인다. 그러나 지각류와 요각류 는 먹이자원보다 서식처의 특성에 주로 영향받는다. 안정 동위원소 분석 결과, 부유성 Chl.a의 높은 값에도 불구하 고 동물플랑크톤은 주로 부착입자 유기물에 대해 의존하 였다. 이것은 실잠자리 유충, 검정물방개 그리고 새뱅이 같은 무척추동물과의 먹이 경쟁을 피하기 위한 것으로 사료된다. 결과적으로 동물플랑크톤 군집 분포는 습지의 공간적 특성 및 먹이자원에 의해 결정되는 것으로 보인 다. 흥미로운 점은 동물플랑크톤 군집 밀도를 결정하는 수생식물이나 식물플랑크톤 등은 수체 내의 영양염류의 농도에 영향받으며, 이는 습지 주변 토지 피복이 매우 중 요하게 고려된다는 것이다.

동물플랑크톤의 서식 형태에 따른 구분(부착 및 부유 성)과 월별 밀도 양상을 파악하기 위해 2011년 5월부터 10월까지 수생식물이 발달된 환경에서 동물플랑크톤 채 집을 수행하였다. 조사 기간 동안, 부착성 동물플랑크톤 은 총 24종, 부유성 동물플랑크톤은 총 30종으로 나타났 으며, 이 중 두 서식 형태 간에 일치하는 종은 20종으로 확인되었다. 부착성 동물플랑크톤은 5~7월 동안 높은밀도를 나타낸 반면, 부유성 동물플랑크톤은 9~10월 동 안 높은 밀도를 보여 상이한 계절적 차이를 보였다. 안정 동위원소 분석 결과, 부착 및 부유입자 유기물, 동물플랑 크톤, 어류의 δ13C와 δ15N 값은 계절별로 상이하였다. 부 착성 동물플랑크톤은 봄, 가을 모두 부착입자 유기물에 대한 높은 의존도를 보였으나, 가을에는 부유입자 유기물 에 대해서는 일부 의존하는 것으로 나타났다. 이는 수생 식물의 우점 등으로 인한 먹이질의 감소와 연관되어 있 을 것으로 사료된다. 그러나 부유성 동물플랑크톤은 봄과 가을 모두 부유입자 유기물에 대해서만 의존하는 것으로 나타났다. L. macrochirus는 크기에 따라 먹이원에 대한 다른 섭식 양상을 보였는데, 부착성 동물플랑크톤이 증가 된 시기(봄)에 1~3 cm 크기의 L. macrochirus는 부착성 동물플랑크톤에 대한 높은 의존도를 보였으나, 가을에 부 착성 동물플랑크톤 감소하자 부유성 동물플랑크톤에 대 한 의존도가 높아지는 것을 확인할 수 있었다. 4~7 cm 크기의 L. macrochirus는 상대적으로 큰 먹이원인 부유 성 동물플랑크톤에 높은 의존도를 보였으며, 가을에 부유 성 동물플랑크톤 밀도가 증가하자 매우 높게 의존하는 것으로 나타났다. 결론적으로 습지와 같이 수생식물이 우 점되는 생태계에서 동물플랑크톤은 다양한 서식 형태(부 착 및 부유성)를 가진 군집이 출현하는 것으로 파악되었 으며, 이들은 각각 다른 먹이원에 대해 의존하는 것으로 나타났다. 또한 상위포식자인 L. macrochirus 또한 부착 및 부유성 동물플랑크톤의 계절별 밀도 양상에 따라 상 이한 의존성을 보였으며, 특히 부착성 동물플랑크톤은 봄 철 치어 성장 시기의 이들의 성장 및 발달에 매우 중요 한 영향을 미치는 것으로 사료된다.

본 연구는 탄소 및 질소 안정동위원소비를 이용하여 하천에서 환경변화의 지표로 활용할 수 있는 부착조류의 먹이원으로서 기여도를 파악하고자 하였다. 연구지역인 탐진강은 지류를 통해 유입되는 외래기원물질의 영향으 로 상류에서 하류로 갈수록 높은 영양염의 농도를 나타 냈으며 이와 더불어 상위섭식자인 어류의 질소 안정동위 원소비의 증가가 관찰되었다. 또한 탐진강에서 채집된 저 서성대형무척추동물과 어류의 δ13C 값이 상류에서 하류 로 이동하면서 무거워지는 경향을 나타내었다. 이는 탐진 강 하류 수역에서 무거운 δ13C 값을 보였던 암석 부착조 류가 먹이원으로서의 기여도가 높아진 결과로 판단된다.

조사지점인 구포에서 발생한 규조류인 Stephanodiscus 속에 의한 수화현상은 본 연구 시점인 1월부터 관찰되었으며 4월 18일을 기점으로 감소하기 시작한 것으로 나타났다. 박테리아 군집은 규조류 대증식 현상이 소멸한 이후 증가하는 양상을 나타내었다. 이것은 규조류 수화현상이 종결되면서 조류에 의한 분비물 및 세포 분해 산물(cell lysis)이 수중에 많이 공급되어 박테리아 증식이 용이해졌기 때문으로 여겨진다. 박테리아의 주요 포식자로 알려진