본 연구는 2003년부터 2022년까지 동해 남서부 해역에서 초미소(0.2-2 ㎛) 식물플랑크톤의 군집, 표층 수온 상승, 그리고 무기 영양염 간의 복잡한 상호작용을 다루었다. 동해에서 관측된 표층 수온의 상승 추세는 전 지구규모의 수온 상승과 일치하며, 여름에는 최 대 온도가 나타나지만 봄에는 최소 온도를 보여 일반적인 온대해역의 계절적 수온 변동과는 다른 양상을 보였다. 표층 무기 영양염의 농 도는 겨울에 증가하며 봄을 거치면서 서서히 감소하는 계절적 변동성을 나타냈다. 식물플랑크톤의 생물량을 대표하는 표층 총 chlorophyll-a 농도는 온대 해역의 전형적인 쌍봉분포(bimodal distribution) 양상을 보였다. 연구 기간 동안 초미소 식물플랑크톤의 기여도는 연평균 0.5%씩 지속적으로 증가하였으나, 총 chlorophyll-a 농도는 약한 감소 추세를 보였다. 초미소 식물플랑크톤의 기여도와 영양염 간에 는 강한 상관관계가 나타났으며, 이는 이러한 변동이 식물플랑크톤의 크기별 영양염의 가용성과 밀접하게 연관되어 있음을 의미한다. 이 러한 분석 결과는 해양 생태계의 변화 조건에서 식물플랑크톤이 어떻게 반응할는지 예측 가능하게 하므로, 생태학적으로 중요한 의미를 갖는다.

To assess the influence of environmental factors on the phytoplankton community structure and total phytoplankton biomass during four seasons in 2014, we investigated the abiotic and biotic factors at 25 stations in the Busan coastal region. The phytoplankton community and total phytoplankton biomass were strongly dependent on the discharge from the Nakdong River, and the high density of phytoplankton was related with the introduction of the Tsushima Warm Current (TWC), particularly in the thermohaline fronts of the fall season. The relationship between the salinity and nutrient (Dissolved inorganic nitrogen=DIN: R 2=0.72, p<0.001 and Dissolved inorganic silicon=DSi: R 2=0.78, p<0.001) highly correlated with the river discharge, implying that those nutrients have played a crucial role in the growth of diatom and cryptophyta. The total phytoplankton biomass was highest in the summer followed by autumn, spring, and winter. Diatom and cryptophyta species were dominant species during the four seasons. Additionally, there were strong positive correlations between Chlorophyll a and total phytoplankton biomass (R 2=0.84, p<0.001), cryptophyta (R 2=0.76, p<0.001) and diatom (R 2=0.50, p<0.001), respectively. In particular, we found that there were significant differences in the nutrients, phytoplankton community compositions, and total phytoplankton biomass between the inner and the outer coastal region of Busan, depending on the amount of river discharge from the Nakdong River, particularly during rainy seasons. Therefore, the seasonal change of TWC and river discharge from the Nakdong River serve an important role in determining phytoplankton population dynamics in the Busan coastal region.

A survey was conducted to analyze seasonal dynamics of the phytoplankton community at 22 stations on the surface and bottom layers in the Anma Islands of Yeonggwang (AIY) in the southern West Sea, Korea from the spring of 2020 to the winter of 2021, using a marine survey vessel Ed Ocean. Based on the survey results, there were 87 phytoplankton species in 52 genera, diatoms accounted for 67.8%, dinoflagellates 26.5%, silicoflagellates 3.5%, and cryptomonads and euglenoids accounted for 1.1% each. By season, it was simple in spring and relatively varied in winter. The phytoplankton standing crop on the surface was low (28.8±30.1 cells mL-1) in summer and high (87.0±65.1 cells mL-1) in spring. In the phytoplankton community, diatoms showed a high share (over 80%) throughout the year, and Skeletonema costatum-ls was the dominant species with a dominance of more than 60% in spring and winter, and 34.6% and 24.2% in summer and autumn, respectively. The diversity expressing the characteristics of the community structure was high (2.79±0.45) in autumn and low (1.82±0.18) in spring, unlike the phytoplankton standing crop. However, the dominance was high at (0.86±0.08) in spring and low (0.44±0.13) in autumn. Based on the results of principal component analysis (PCA) using environmental and phytoplankton-related factors, it was estimated that the biological oceanographic environmental characteristics seen through the phytoplankton community in the AIY were dominated by nutrients supplied from open seawater and surface sediments by seawater mixing, such as tidal mixing.

To understand how to efficiently observe the biomass and community of phytoplankton, phytoplankton sampling was carried out from June to October 2019 at the Yeongju dam sediment control reservoir (YJ) and Bohyeonsan dam reservoir (BH1 and BH2). The results derived from microscopic observation, such as the conventional phytoplankton qualitative/quantitative analysis, and from the CHEMTAX method based on the pigments, were compared. The relative contribution of phytoplankton, calculated by the microscopy and CHEMTAX methods, showed a significant difference in all four classes: cryptophyta, chlorophyta, cyanobacteria, and diatoms. In addition, the correlation between the two observation methods was poor. This might be caused by methodological differences in microscopy that do not consider the varying cell sizes among phytoplankton species. In this study, by converting the cells into carbon, the slope between both carbon biomasses based on microscopy and CHEMTAX was improved close to the 1 : 1 line, and the y-intercept was closer to 0 for cryptophyta and diatoms. For cyanobacteria, the slope increased, the y-intercept decreased, and the plot approached 1 : 1 although the correlation coefficients were not improved in all classes. The present study suggests that application of CHEMTAX based on pigment analysis could be a possible approach to efficiently determine the relative carbon proportions of individual classes of phytoplankton community composition.

The phytoplankton community in the estuarine system is affected by changes of physicochemical factors easily. The present study analyzed phytoplankton community distribution and similarity, in addition to exploring factors influencing variations in phytoplankton community structure in three lakes located in the Yeongsan River estuary from March 2014 to November 2017. We carried out non-multidimensional scaling (NMDS) and random forest analysis (RF) for comparing the pattern of phytoplankton distribution and the relationship between phytoplankton distribution and environmental variables. Similarity Percentage (SIMPER) and Analysis of Similarity (ANOSIM) were performed to figure out the similarity of phytoplankton community at each site of three lakes. From NMDS, Phytoplankton community distribution differed between Yeongsan and Gumho lakes, and the factors influencing the distribution of phytoplankton communities across the three lakes were water temperature, dissolved oxygen, total nitrogen (T-N), nitrate-N (NO3-N), and conductivity. NO3-N was a key factor influencing phytoplankton community structure in the three lakes based on RF. A total of 24 species were identified as indicator species in the three lakes studied, with the highest species numbers observed in Yeongsan Lake (13) and the lowest observed in Yeongam Lake (2). According to SIMPER and ANOSIM results, the phytoplankton community in Yeongsan and Yeongam lakes were similar, and they differed from those in Gumho Lake. In addition, the phytoplankton community structure varied across the study sites in the three lakes, indicating that water channels across the lakes a minor influence phytoplankton community distribution.

The present study investigated species richness and phytoplankton community structure in lakes in the Geum River Basin during autumn and spring seasons. Surveys were conducted between September and November 2019, and between April and May 2020, which corresponded to the autumn and spring seasons, respectively, to explore the distribution characteristics of the species. A total of 49 species of phytoplankton belonging to 31 genera and seven classes were identified in Cho Pyeong-ji, 51 species belonging to 29 genera and six classes were identified in Song Ak-ji, 49 species belonging to 32 genera and seven classes were identified in Cheong Cheon-ji, 82 species belonging to 45 genera and six classes were identified in Ye Dangji, and 70 species belonging to 40 genera and six classes were identified in Ganwol Lake. A total of 43 species belonging to 74 genera and seven classes were identified. The ranges of phytoplankton standing crop were as follows: 223~3533 cells mL-1 in Cho Pyeong-ji, 881~176018 cells mL-1 in Song Ak-ji, 402~6139 cells mL-1 in Cheong Cheon-ji, 262~10460 cells mL-1 in Ye Dang-ji, and 20413~330695 cells mL-1 in Ganwol Lake. Phytoplankton diversity in Cho Pyeong-ji, Song Ak-ji, Cheong Cheon-ji, Ye Dang-ji, and Ganwol Lake were 1.10~2.60, 0.56~2.03, 0.21~2.03, 0.65~2.57, and 0.44~1.12, respectively. Phytoplankton species richness in Cho Pyeong-ji, Song Ak-ji, Cheong Cheon-ji, Ye Dang-ji, and Ganwol Lake were 1.91~4.99, 1.82~3.26, 1.26~4.17, 2.07~5.37, and 1.90~2.43, respectively. Phytoplankton evenness indices in Cho Pyeong-ji, Song Ak-ji, Cheong Cheon-ji, Ye Dang-ji, and Ganwol Lake were 0.38~0.78, 0.18~0.69, 0.08~0.71, 0.22~0.72, and 0.14~0.38, respectively. Phytoplankton dominance indices in Cho Pyeong-ji, Song Ak-ji, Cheong Cheon-ji, Ye Dang-ji, and Ganwol Lake were 0.40~0.83, 0.55~0.96, 0.44~0.99, 0.42~0.93, and 0.89~0.97, respectively.

가을 한국 남해 서부 해역의 수괴분석 및 식물플랑크톤 군집의 공간분포 특성을 이해하기 위해 2021년 9월 15개 정점의 표층과 엽록소 a 최댓층 (CML)을 대상으로 조사하 였다. 결과, 수괴는 고온, 저염의 연안수 (CW), 고온, 고염 의 쓰시마난류 (TWC) 및 이 두 수괴의 혼합특성을 보이 는 혼합수 (MW)로 구분되었다. 용존산소 포화도는 표층에서는 95% 이상을 보이지만, CML 일부 해역은 낮은 불포화 상태를 보였고, 탁도는 표층과 저층 모두에서 농도가 높았다. 엽록소 a 농도는 표층이 0.90±0.43 μg L-1 변동 폭 으로 연안수에서 1.1 μg L-1 이상, 혼합수에서 1.0 μg L-1 전 후, 그리고 쓰시마난류에서 0.5 μg L-1 이하를 나타내었다. CML은 1.64±0.54 μg L-1 변동 폭으로 표층보다 약 2배 높았다. 식물플랑크톤 종 조성은 31속 57종으로 규조류가 57.8%, 와편모조류가 35.1%, 규질편모조류 5.3%, 그리고 은편모조류가 1.8%로 단조로웠다. 현존량은 표층이 4.6± 7.6 cells mL-1 변동 폭으로 연안에서 30 cells mL-1 이상, 혼 합수에서 2~5 cells mL-1, 그리고 쓰시마난류에서 2 cells mL-1 이하를 나타내었다. CML은 5.7±8.4 cells mL-1 변동 폭으로 표층보다 다소 높았다. 5% 이상 우점율을 보이는 우점종은 표층에서 Rhizosolenia flagilissima f. flagilissima, Skeletonema costatum-ls, Nitzschia sp./small size가 각 8.4%, 6.1%, 5.2% 순이었고, CML은 Rh. flagilisima f. flagilissima가 12.0%의 우점율을 나타내었으나, 낮은 현존량으로 우점 종에 대한 의미 부여가 어려웠다. 다양도 지수는 표층이 2.36±0.40 변동 폭으로 쓰시마난류에서 높고, 혼합수에서 낮았고, CML은 2.29±0.52 변동 폭으로 표층보다 다소 낮았다. 우점도 지수는 표층이 0.50±0.15 변동 폭으로 혼합 수에서 0.5 이상, 쓰시마난류에서 0.5 이하로 다양도와 다 른 특성을 보였다. 상관분석 및 주성분 분석 결과는 식물 플랑크톤 현존량은 연안수 및 혼합수에서 높고, 높은 탁도를 보인 일부 혼합수 및 쓰시마난류에서 낮은 것에서, 각 수괴의 확장 및 혼합 정도에 따라 식물플랑크톤 군집의 출현 및 분포에 커다란 영향을 미치는 것으로 판단되었다.

상사호에서 순천만까지 짧은 수역 특성을 나타내는 이 사천 수계 (Isa Stream systems)의 수질 환경 및 식물플랑크 톤 군집의 시ㆍ공간 분포 특성을 분석하였다. 결과, 상사호는 상대적으로 빈영양 및 중영양 조건을 나타내지만, 순천만에 이루는 담수역과 기수역은 축산폐수 등 산업폐수의 영향으로 상사호 및 해수역보다 극심한 부영양상태를 나 타내었다. 식물플랑크톤 군집은 상사호와 순천만보다 담수역 및 기수역에서 출현 종수가 높았지만, 현존량 및 엽록소 a 농도는 상사호와 해수역에서 상대적으로 높게 나타났다. 특히 봄과 여름 상사호는 중영양종인 Fragilaria crotonensis와 Asterionella formosa가 표층과 저층에서 서로 다른 우점 현상을 보이는 것으로 댐 하류의 담수역과 기수 역에서는 A. formosa에 의한 영향이 크게 나타났다. 그러나 가을과 겨울은 기수역에서 해수역까지 부영양화 지표종인 Skeletonema costatum-ls가 극우점하였다. 즉 이사천 수계의 급격한 환경변화는 순천만 연안생태계 구조를 심각하게 훼손시킬 수 있을 것으로 판단되었다. 급격한 연안생태계 변화는 한국 제1호 람사르습지인 순천만 및 순천 생물권보 전지역 및 최대 꼬막 산지인 여자만의 효율적 이용과 관리, 그리고 보전이라는 측면에서 매우 위협적인 내용이기에, 더욱 심층적인 관리방안 도출이 요구된다고 할 수 있다.

본 연구에서는 ultra performance liquid chromatography(UPLC)를 이용하여 진해만의 식물플랑크톤 생체량 및 군집구조의 시공간적 분포에 미치는 환경요인의 영향을 조사하였다. 이를 위해 2019년 4월에서 12월까지 총 5회에 걸쳐 7개 정점에 대한 식물플랑크톤 색소분석과 수온, 염분, 용존산소(DO), 영양염(DIN, DIP, Si(OH)4) 등의 환경요인 분석을 행하였다. 조사기간 중 식물플랑크톤의 생체량(Chl-a)은 7월 (평균 15.4±4.3 μg/L)에 가장 높았고, 12월(평균 3.5±0.6 μg/L)에 가장 낮았다. 보조색소의 경우 fucoxanthin이 가장 많이 검출되었고 그 다음으 로 peridinin, Chl-b 순으로 나타났으며, 이들의 월 변동은 Chl-a와 유사한 경향을 보였다. 식물플랑크톤 군집분석결과, 규조류가 평균 70 %로 가장 우점하였으나, 일부 녹조류, 은편모조류, 와편모조류가 출현하기도 하였다. 우점종인 규조류는 특히 수온 및 N:P ratio와 밀접하게 연관되어 있어서 여름철 고온환경 및 육상으로부터의 영양염 유입에 민감하게 반응하는 것으로 추론되었다. 또한 식물플랑크톤 색소 및 종조성은 전반적으로 계절에 따른 물리화학적 환경요인의 변화 및 지형적 특성과 연관되어 있으며 강우로 인한 담수 및 영양염 공급에 큰 영향을 받는 것으로 추정되었다.

This study reported on the phytoplankton community and seasonal changes in the Seoul passage section and downstream in the Han River in 2012. Field samples were collected monthly from the upper (Paldang), middle (Cheongdam), and downstream (Seongsan) areas of the Seoul passage section. Water temperature, DO, pH, and conductivity were measured at each station. All environmental factors measured were recorded similarly at the three stations. The water temperature ranged from 2 to 30°C and the dissolved oxygen ranged from 4.8 to 9.1 mg L-1, showing typical patterns of temperate regions. The phytoplankton cell concentrations ranged from 990 cells mL-1 (Paldang, December) to 2.9×104 cells mL-1 (Seongsan, March), and the chlorophyll-a content showed similar patterns to the cell numbers. The phytoplankton community was comprised of 75 genera and 95 species, including 37 diatoms, 29 Chlorophyta, 11 cyanobacteria, and two dinoflagellates. The number of species that appeared seasonally varied greatly, from nine species (Paldang, May) to 35 species (Cheongdam, December). Diatoms were the most dominant in all stations and seasons, except in summer. In contrast, chlorophytes and cyanobacteria showed sporadic high numbers in the summer and fall seasons. Four diatoms Stephanodiscus hantzschii f. tenuis, S. hantzschii, Fragilaria sp., and Aulacoseira spp., a chlorophyte Actinastrum hantzschii, and a cyanobacterium Microcystis sp. were each present in proportions greater than 10%. This study provides fundamental data from phytoplankton communities and environmental factors in the Han River for understanding water quality for long-term environmental monitoring.

We conducted a seasonal field survey to analyze the distribution patterns of a phytoplankton community and biological oceanographic characteristics in the Geum river estuary in 2018. The results showed that the phytoplankton community consisted of 58 genera and 116 species, showing a relatively simple distribution. It was controlled by diatoms at 70.2%, a low number of species in winter and spring, and a high number in summer and autumn. The phytoplankton cell density ranged from 10.0 to 2,904.0 cells mL-1, with an average layer of 577.2 cells mL-1, which was low in autumn and high in winter. The seasonal succession of phytoplankton dominant species was mainly centric diatoms from winter to summer, including Thalassiosira nordenskioeldii, Cerataulina bergonii, and Skeletonema costatum-ls in winter, S. costatum-ls and C. bergonii in spring, and Eucampia zodiacus and Th. nordenskioeldii in summer. However, the autumn species depended upon the regions, with the inner bay dominated by the centric diatom, Aulacoseira cf. granulata, the mixed areas by S. costatum-ls, and the open sea by the dinoflagellate, Lingulodinium polyedra. According to principal component analysis (PCA), the phytoplankton community was greatly affected by the inflow and expansion of freshwater, including high nutrients, which are introduced annually through the rivermouth weir in Geum river estuary. However, the estuary, which is strongly affected by annual freshwater, was limited to areas near Geumran Island, which is adjacent to the river-mouth weir.

본 연구는 보성강 유역에 위치한 호수들에서 식물플랑크톤 군집의 시공간적 차이를 비교하고 이러한 군집 구조의 차이에 영향을 미치는 요인들을 확인하고자 2014년 3월부터 2017년 11월까지 분기별 조사를 시행하였다. 조사 결과, 보성호는 다른 호수들에 비해 식물플랑크톤의 다양성이 풍부하고 밀도 역시 높은 수준으로 확인되어 시공간적으로 큰 차이를 보였다. 또한 3월 조사에서 확인된 식물플랑크톤 군집은 다른 조사시기와 우점종을 포함한 규조류와 녹조류의 군집에서 구분되는 특성을 나타냈다. Indicator species analysis를 통해 확인된 각 그룹 간 지표종을 확인한 결과, 계절에 따른 식물플랑크톤 천이와 영양 농도에 따른 다양성 및 밀도 변화를 반영한 것으로 산출되어 호수들의 식물플랑크톤 군집이 시공간적으로 구분되었음을 나타냈다. Non-metric multidimensional scaling을 통해 보성강 유역 내 호수들의 식물플랑크톤 군집 구조에 있어 Secchi depth, 수온, 전기전도도, DO 등이 중요한 요인임을 확인하였고, 영양염을 포함한 다양한 환경요인과 함께 식물플랑크톤 군집 차이에 영향을 끼친 것으로 분석되었다.

남해 연안해역에서 이른 여름 식물플랑크톤 군집의 분포특성을 파악하기 위해 2018년 6월말에서 7월 중순까지 11개 해역을 대상으로 실시하였다. 결과 출현한 식물플랑크톤 출현 종은 56속 105종으로 규조류가 52.4%, 와편모조류가 40.0%, 기타 편모조류가 7.6%였다. 현존량은 표층에서 5.5~593.2 cells mL-1로 변화하여, 출현종과 현존량 모두 동부해역에서 높고, 서부 해역에서 낮은 특정을 나타내었다. 식물플랑크톤 군집은 남해 금포, 여수 오천동 및 고흥 외나로도 해역을 제외하면 규조류에 지배되는 특성을 보였으며, 우점종은 여수 오천동과 완도 충도를 제외하면 중심규조 Skeletonema costatum-like species (ls)에 의해 우점되었다. 그러나 오천동 해역은 유독와편모조류 Gymnodinium catenatum에 의해 극우점되었고, 남해 금포 및 외나로도 해역은 와편모조류 Tripos fusus에 의해 12% 이상의 우점율을 나타내었다. 이른 여름 남해 연안해역의 식물플랑크톤 군집의 공간분포는 강수량 등 영양염류 공급에 크게 지배되고 있는 것으로 판단할 수 있었다.

지구 온난화에 따른 기온 상승, 보나 댐의 건설로 인한 체류시간의 변화는 식물플랑크톤의 이상증식을 일으키며 이로 인한 수계의 부영양화, 녹조 현상은 상수원 수질 악화에 영향을 미쳐 심각한 사회적 문제로 대두되고 있다. 본 연구와 같이 일차생산력과 환경요인들의 상관관계를 확인하는 것은 일차생산력의 조절인자 파악에 매우 효과적이다. 또한 HPLC-CHEMTAX 분석 방법은 간편하며 짧은 시간 안에 식물플랑크톤의 색소 비 값을 기반으로 각 군집의 상대적인 기여도 추정이 가능하다. 이러한 연구 방법들을 적용할 경우 수 생태 건강성 평가 및 식물플랑크톤 이상증식에 영향을 주는 군집조성을 빠르게 파악할 수 있어 조류 예보제 및 수계관리에 있어 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

춘천호의 2014~2015년 평균 강수량은 800 mm 이하였으나, 2016~2017년에는 1,200 mm 이상으로 나타났다. 수온의 범위는 17.0~21.1°C, COD는 연평균 농도가 2.7~4.2 mg L-1였고, 2015년에 가장 높았으며 적은 강수량으로 체류시간이 증가하여 다른 해에 비해 높은 농도가 나타난 것으로 판단된다. TP와 TN의 연평균 농도는 각각 0.012~0.019 mg L-1와 1.272~1.922 mg L-1로 나타났으며 TN은 2014년부터 지속된 갈수현상으로 2015년이 다른 년도에 비해 높았다. 식물플랑크톤의 종 다양성 지수는 2014~2015년에 2.0 이하로 다른 년도에 비해 낮았으며, 강수량과 환경요인과의 상관 분석 결과 수온, TP 및 Chl. a가 높게 나타났다. 식물플랑크톤의 세포수는 CC3 (상류) 지점이 CC1 (하류)과 CC2 (중류) 지점보다 상대적으로 많았으며 그 이유는 갈수현상으로 수체의 안정 및 유기물이 농축되어 남조류를 포함한 식물플랑크톤이 성장하기 유리한 조건이 되었을 것으로 판단된다. 수온에 따른 식물플랑크톤의 분류군별 상관관계 결과 규조류는 음의 상관관계, 녹조류와 남조류는 양의 상관관계를 보였다. 춘천호의 식물플랑크톤은 온대호수의 천이 형태를 보이고 있으나 강우에 따라 식물플랑크톤의 종 다양성 및 발생량과 수질환경요인이 다르게 나타났을 것으로 판단된다. 본 연구는 춘천호의 수질 및 식물플랑크톤의 장기변화를 조사한 최초의 결과이며 향후 추가 연구를 위한 선행자료로 제공하고자 한다.