Phytoplankton communities, with emphasis on picoplankton and nanoplankton, were investigated in Gamak Bay, South Korea, where freshwater input and coastal water intrusion shape ecosystem functions. Shellfish farms and fish farms are located in the inner bay and outer bay, respectively, and tides translocate uneaten food and urine production from aquaculture farms toward the inner bay. Water masses were distinctly different based on a significantly different density between the surface and bottom layer and among three water masses, including the inner bay, outer bay, and Yeosu Harbor. Phytoplankton communities were quantified using flow cytometry and size-fractionated chlorophyll-a (chl-a) was measured. Salinity was a principal variable separating phytoplankton communities between the surface and bottom layer, whereas Si(OH)4 controlled the communities in the inner bay, and NH4 + and PO4 3- governed the outer bay communities. While phycocyanin-containing (PC) cyanobacteria dominated in the outer bay, phycoerythrin-containing (PE) cyanobacteria dominance occurred with cryptophyte dominance, indicating that nutrients affected the distribution of pico- and nanoplankton and that cryptophytes potentially relied on a mixotrophic mode by feeding on PE cyanobacteria. Interestingly, picoeukaryotes and eukaryotes larger than 10 μm were mostly responsible for the ecological niche in the western region of the bay. Given that chl-a levels have historically declined, our study highlights the potential importance of increased small phytoplankton in Gamak Bay. Particularly, we urge an examination of the ecological role of small phytoplankton in the food supply of cultivated marine organisms.

가막만 북서내만해역에서 매년 여름 발생하는 빈산소수괴는 해양환경에 악영향을 미쳐왔다. 따라서, 본 연구는 빈산소수괴 발 생시기의 집중적인 현장조사 결과를 바탕으로 다중회귀분석(MRA)을 이용하여 빈산소수괴의 종합적인 발생 메커니즘을 밝혀내고, 그 주 요인에 따른 빈산소수괴 관리방안의 방향성을 모색하였다. 그 결과, 2017년 첫 빈산소수괴는 6월 26일에 발생하였으며, 기상 조건에 의한 수온약층의 형성과 퇴적된 유기물의 영향으로 형성되었다. 이어 7월 12일에는 강우량의 증가에 의한 염분약층의 형성으로, 조사 시기 중 빈산소수괴가 수직 및 수평적으로 가장 크게 확장되었다. 그리고, 8월 8일에는 소량의 강우로 빈산소수괴가 크게 약화되었으며, 이때 주 요인은 Chlorophyll-a 농도 증가(식물플랑크톤 증식)과 퇴적된 유기물이었다. 그리고, 약 1주일 후인 8월 16일에는 많은 강우량에 기인한 매우 안정된 염분약층과 Chlorophyll-a 농도 증가(식물플랑크톤 증식)에 의해 크게 확장된 빈산소수괴가 재발생하였다. 이후 9월 13일의 빈산 소수괴 소멸시기에서는 빈산소수괴가 해저 면을 따라 얕게 확장되었으며, 퇴적된 유기물에 의해 주로 영향을 받은 것으로 나타났다. 이는 빈산소수괴 관리를 위해서는 퇴적된 유기물의 개선뿐만 아니라 성층의 완화 기술이 필요함을 암시하였다.

The seasonal variation in the zooplankton community and hydrographic conditions were examined in three regions (inner, central, and outer regions) of Gamak Bay, Korea. Zooplankton samples were collected over a period of 12 months from January to December 2006. The hydrographical parameters of temperature, salinity, chlorophyll-a concentrations, dissolved oxygen, and chemical oxygen demand were measured. The total zooplankton density varied from 411 to 58,485 ind. m-3, with peaks in early summer. A total of 65 taxa accounted for approximately 86.9% of the annual mean zooplankton density: Noctiluca scintillans (30.9%) Paracalanus parvus s. l. (24.3%), Acartia omorii (11.9 %), Eurytemora pacifica (5.7%), cladocerans (4.1%), cirriped larvae (3.8%), Oithona similis (3.7%), and Pseudevedne tergestina (2.5%). Copepods dominated numerically throughout the year and comprised 54.3% of the total zooplankton. Most of the dominant copepods showed a well-defined seasonal pattern. The density and diversity of zooplankton in Gamak Bay were influenced by the hydrographic environment that was subject to significant spatial and temporal variations. Multivariate statistics showed that seasonal temperature was the most significant predictor of zooplankton taxa, density, and diversity, as well as the density of dominant taxa. Our results suggest that fluctuations in the zooplankton populations, particularly copepods, followed progressive increments in the temperature and COD concentrations.

This study examined the relationship between dinoflagellate cysts and vegetative cells, to a certain extent, by conducting a germination experiment on dinoflagellate cysts collected from a sediment trap and surface sediment. The germination experiment showed that 56.8%, 25 of the 44 species of dinoflagellate cysts seen in the sediment trap, germinated, which confirmed the relationship between cysts and vegetative cells. The germination experiment also found that Votadinium carvum showed different forms of vegetative cells in all three forms of cysts, which required an accurate identification of the species through a genetic analysis. Furthermore, the species known to be the cyst of Cochlodinium polykrikoides was determined to be Cochlodinium sp., and the cysts of C. polykrikoides did not appear.

본 연구는 가막만에 서식하는 중형저서동물의 계절적인 변화와 공간분포 특성을 연구하였다. 2009~2010년에 걸쳐 10개 정점에서 2월, 6월 10월에 총 6회 조사를 실시하였다. 가막만에 서식하는 중형저서동물의 군집구조, 분류군 다양 도, N/C ratio를 분석하였다. 연구기간 동안 선형동물과 저서 성 요각류의 서식밀도가 가막만의 중형저서동물 그룹중 가 장 높은 서식밀도를 나타냈다. 분류군 다양도 값은 가막만의 내만역에 비해 외해에 인접한 정점들이 높은 값을 나타냈다. N/C ratio는 각 지역별로 저서생태계의 오염을 모니터링 하 기 위한 지수인데, N/C ratio 분석결과 가막만의 내만역의 N/ C ratio 값이 외해에 인접한 정점들에 비해 높은 값을 나타내 내만역의 오염도가 상대적으로 높은 값을 나타냈다.

양식활동이 활발한 반폐쇄적인 내만에서 퇴적물의 지화학적 특성을 파악하기 위하여 2010년 4월 가막만 전역의 19개 정점에서 표층 퇴적물을 채취하여 퇴적물 중의 금속(V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ag, Cd, Hg, Pb, As), 비금속(P, Se) 및 악티늄족 중 U원소의 분포특성을 파악하였다. 또한, 퇴적물기준 및 농축계수를 이용하여 금속원소의 오염도를 평가하였다. V, Cr, Fe, Co 및 Ni 등은 석영희석 효과, Cd 및 U은 유기물 희석효과, Mn, Ag, As 및 Se는 만의 북부 및 남부해역 정점들에서 표층퇴적물의 강한 환원환경경하에서 이산화망간 및 황산염이 유기물 분해의 산화제로 이용되면서 화학적 재분배에 의해 농도분포가 결정되어지는 것으로 보여진다. 미국 퇴적물 오염 기준(SQGs)에 의한 오염평가는 As의 경우 만의 중앙부를 제외한 대부분의 정점, Ni은 전 조사정점에서 ERL을 초과하였다. 농축계수(EF)를 이용한 평가는 Ni, Ag, Cd 및 As가 평균 EF가 1을 약간 초과하는 단계를 보였으며, 이외의 성분은 1과 유사하거나 혹은 그 이하 양호한 수준을 나타내었다.

2010년 4월 가막만 전역의 19개 정점에서 표층퇴적물을 채취하여 퇴적물의 입도 분포, 유기물의 기원, 알칼리 원소(Li, Na, K, Rb) 및 알칼리 토금속(Be, Mg, Ca, Sr, Ba)원소의 분포특성을 파악하였다. 조사해역의 퇴적물 유형은 대부분 Mud로 나타났다. Chlorophyll a, TOC, TN, TS 및 LOI의 경우 만의 북부해역과 어류양식장이 산재되어 있는 남측해역에서 높은 농도분포를 보였으며, 만의 중앙부에서 낮은 농도를 보였다. 이들 성분과는 반대로 산화환원전위의 경우 만의 중앙부에서 대체로 (+)값으로 산화상태를 나타내었으며, 만의 북부해역과 남측해역에서 (-)상태로 환원환경 특성을 보였다. 유기물의 기원은 대부분 자생기원 유기물질 이였으나, 일부 정점에서 육상 및 박테리아성 유기물 기원 특성을 보였다. 알칼리 및 알카리 토금속 원소 중 Li, Na, K, Rb, Be, Mg, Ca 및 Sr의 경우 대부분의 정점에서 석영희석 효과에 의해 일차적으로 농도 분포가 결정된다. Ba의 경우 본 조사해역에서 중정석(Barite)가 존재하는 것으로 생각되며, Sr 및 Ba의 경우 이차적으로 탄산염 희석과 산화환원전위에 의한 생지화학적 영향을 직간접적으로 받는 것으로 보인다.

가막만 모자반 군락에서 2008년 10월부터 2009년 9월까지 월별로 두릿그물로 어류를 채집하여 어류의 종조성 및 계절변동을 분석하였다. 조사기간 동안 21종 582 개체, 5,345.1 g의 어류가 채집되었으며, 출현한 어종 중 복섬(Takifugu niphobles), 멸치(Engraulis japonicus)와 농어(Lateolabrax japonicus)가 전체 개체수의 55 %를 차지하였다. 12월과 1월에는 어류가 채집되지 않았고, 봄에 수온이 상승하며 증가하여 출현종수와 채집량이 6월에 높았고, 7월과 8월에는 감소하였으나, 9월과 10월에는 높은 값을 보였다. 종간 유사성을 집괴분석한 결과 3개의 무리로 구분되었다. A 그룹에는 출현기간이 비교적 긴 우점종인 주둥치(Leiognathus nuchalis)와 복섬(Takifugu niphobles)이, B 그룹에는 봄에 주로 출현한 볼락(Sebastes inermis), 살망둑(Chaenogobius heptacanthus), 흰줄망둑(Pterogobius zonoleucus), 베도라치(Pholis nebulosa), 거물가시치(Trachyrhamphus serratus), C 그룹에는 가을에 주로 출현한 멸치(Engraulis japonicus), 농어(Lateolabrax japonicus), 학공치(Hyporhamphus sajori)가 포함되었다.

빈산소 수괴는 전세계적으로 얕은 연안의 바다에서 생태적으로 위협적인 영향을 미치고 있다. 한반도 남해동부연안의 가막만에서도 2007년 6월 말에 빈산소 현상이 나타났으며, 빈산소 수괴 소멸기의 이화학적 특성을 조사하였다. 빈산소 수괴는 선소 인접지역에서 북서부 내만역의 연안을 따라 형성되어 있었다. 표층수와 저층수의 용존산소 농도는 빈산소 수괴에서 1.3mgL-1와 2mgL-1 이하, 그 외 지역은 각각 4.5~6.8mgL-1와 3.8~6.0mgL-1로 양호한 농도를 보였다. 빈산소 지역의 클로로필 a 농도는 표층 4.9~25.3μgL-1, 중층이 2.3~23.1μgL-1, 저층은 1.9~9.0μgL-1 범위였다. 가막만 빈산소 수괴의 발생은 3가지 수직적 형태로 나타났다. 첫 번째는 선소 주변에서 빈산소 수괴가 전 수심 층에서 발생되면서 어 패류의 폐사가 일어났다. 두 번째는 일반적인 빈산소 수괴 발생 형태인 저층에서부터 빈산소가 발생되어 있는 상태였다. 세 번째는 수온 역전 현상이 일어나면서 중층에서만 빈산소 수괴가 발생하였고 저층에는 빈산소 수괴가 발생하지 않았는데, 이러한 현상은 조사정점 9, 14 및 21의 호도마을 인접지역 연안에서만 발생하였다. 빈산소 수역에서는 해저면에 주로 서식하는 문절망둑 무리들이 수면위로 올라와 산소 결핍에 따른 입 올림을 하였으며 게류 및 고둥류 등이 갯가로 올라오는 등 이상행동을 하는 것이 관찰되었다. 폐사된 생물들은 주로 문절망둑으로서 3천 마리 정도였고, 게 및 고둥류 일부가 폐사하였다.

가막만은 여수반도 남단에 위치한 해역으로 동쪽으로 돌산도, 서쪽으로 고돌산반도 남똑으 로는 개도 등 여러 섬들로 둘러싸인 전형적인 반폐쇄적인 해역으로서, 납북방향의 길이가 약 15km, 동서방향으로 약 9km인 타원형 내만이며, 평균수심은 9m인 천해이다. 가막만의 퇴적물은 주로 silt와 clay로 구성되며 만전체적으로 세립질 퇴적상을 보인다. 지형특성에 따라 대체로 개의 수괴가 존재하 며, 만 내부의 북서쪽은 대형 웅덩이 형태의 지형을 보이며 생활하수가 유입되어 쌓이며 만내의 해수 유동에 의해 물질이 수렴되고 있다. 이처럼 영양염이 풍부하여 양식이 활발히 성행하고 있으며 북서쪽 내만역과 북동쪽 대경도를 중심으로 수하식 홍합양식과 피조개 양식, 만 중앙부에는 굴양식장이 산재 하며, 만 남쪽 입구에는 가두리 어류 양식이 이루어지고 있다. 따라서 해양환경 보전해역으로 지정되 어 있으나 분서 내만역을 중심으로 일부 해역은 생활하수와 양식부산물 등에 의해 부영양화가 진행되 어 고수온기 저층해수에 빈산소층이 형성되고 적조 발생등 다양한 환경문제를 일으킨다. 한편 중금속은 해수 중에 극미량으로 존재하고 있으며 유입시 분해되지 않는 특성을 가지고 있어 잔류성 오염물질로 분류되고 있다. 생물에 농축 될 뿐 아니라 먹이사슬에 의해 갈수록 축적 정도가 커 지며 하천이나 비, 대기 또는 직접적 유입 등 여러 경로로 환경 중으로 유입된다. 해양으로 유입된 중 금속은 수중의 생지화학적 과정에 의해서 입자화되어 퇴적물에 축적되어 저서생물에 영향을 미치게 된다. 가막만에 대한 중금속의 연구보고는 거의 없으며, 퇴적물은 해수보다 높은 농도로 존재 하기에 엄격 히 관리되어야 한다고 판단된다. 본 연구는 가막만을 대상으로 하여 3월과 8월 두차례에 걸쳐 조사하였으며, 3월 조사 결과 분포범위 와 평균값은 Cr이 4.31～75.63(평균 55.72) mg/kg, Cu가 1.87～37.30(평균 14.97) mg/kg, Zn이 26.31～ 148.98(평균 102.60) mg/kg, As는 5.05～9.98(평균 6.34) mg/kg, Pb는 10.58～33.37(평균 21.26) mg/kg, Al은 2.63~5.68(평균 4.01) %로 검출되었으며, Cd과 Hg는 검출되지 않았고, 8월 조사 결과 분포범위와 평균값은 Cr은 56.63～123.42(평균 91.39) mg/kg, Cu가 12.44～40.11(평균 22.98) mg/kg, Zn이 97.05～ 186.03(평균 133.84) mg/kg, As는 7.52～14.06(평균 9.75) mg/kg, Pb는 20.62～44.65(평균 28.87) mg/kg, Al은 0.95~4.36(평균 3.09) % 검출되었으며, Cd와 Hg는 검출되지 않았다.

가막만은 한국 남해안의 중앙부에 위치하고 있고, 돌산도와 고돌산반도로 둘러 쌓여 있으며, 북동쪽 수로와 남쪽 수로를 통하여 외해와 연결되어 있다. 평균수심은 9m 내외이며, 남쪽 수로 부근의 수심은 20m 정도되어 가막만에서 수심이 가장 깊다. 가막만의 중앙부에는 동서방향으로 구릉이 발달되어 있어서 수심이 5m 이내이며, 이 구릉으로 인하여 가막만의 해수순환이 상당부분 남북으로 나뉘어진다. 북서내만역은 수심이 8m 전후로 지형이 오목한 분지형을 하고 있다. 효율적인 내만의 수질관리를 위해서는 우선 부하발생원에 따른 오염배출량이 어느 정도 인지 확인하고 해역의 환경용량과 환경기준을 만족하기 위해서 부하삭감량을 산정하는 사전대책이 요구된다. 연안해역의 수질에 영향을 끼치는 부하발생원은 크게 점오염원과 비점오염원으로 구분되는데, 비점오염원은 강우시 도시지역이나 농경지 및 산림지역의 유출수로 파악될 수 있지만, 유입지점을 명확하게 찾기 어렵고, 일간 계절간 배출량 변화가 크며 예측과 정량화가 어려워서 관리가 힘든 특징이 있다. 이에 반해 점오염원은 가정하수, 공장폐수로 구성되며 일정한 지점에서 일정량이 지속적으로 발생하여서 배출구와 배출단위가 파악가능하기 때문에 수질관리를 위한 부하삭감량 산정의 주 대상이 되고 있다. 본 연구에서는 해역으로 유입하는 외부부하량을 실측하고 분석하여 가막만의 효과적인 수질관리의 기본자료로 활용하고자 한다. 하천 부하량 조사는 하수종말처리장을 포함하여 가막만 유역에 포함되는 하천 22개 지점을 대상으로 하였으며, 조사 시기는 3월부터 12월까지 매월 1회 실시 하였고, 조사항목은 하천 유량, 수온, 염분, pH, 부유물질(SS), 용존산소(DO), 화학적 산소요구량(CODMn) 및 입자성 유기탄소(POC), 용존성 유기탄소 (DOC)와 암모니아성 질소(NH4 +-N), 아질산성 질소(NO2 --N), 질산성 질소(NO3 --N), 인산염 인(PO4 3--P), 총질소(T-N), 총인(T-P)에 대한 조사를 실시하였다. 각 항목별 분석은 수질오염공정시험방법(환경부, 2008)에 준하여 분석하였다. 하천 유량의 월별 총합은 87220.8∼191685.7 m³/day 이고, 부유물질(SS)과 화학적 산소요구량(COD), 용 존무기질소(DIN), 용존무기인(DIP), 총질소(TN), 총인(TP), 총유기탄소(TOC)의 월별 부하량은 각각 1219.2∼3406.8(평균 1941.9) kg/day, 697.8∼1117.83(평균 857.36.0) kg/day, 569.2∼1241.7(평균 792.9) kg/day, 33.1∼84.4(평균 58.3) kg/day, 839.8∼1779.9(평균 1112.1) kg/day, 60.1∼108.1(평균 89.4) kg/day, 222.2∼414.8(평균 284.9) kg/day 이다. 계절별로는 강우량이 많았던 5월과 7월에 높은 부하량을 보였고, 지점별로는 하수처리장에서 가장 많은 부하량을 보였고, 선소 주변 하수구 3지역과 연등천에서 또한 많은 부하량을 보였다. 가막만 북서내만역 은 주변 하수구에서 높은 부하량을 보이는 것으로 보아 하천의 오염원이 가막만에 직접적으로 영향을 미 치는 것으로 판단된다.

북부 가막만에서 해양환경의 변화에 따라 식물플랑크톤의 군집이 어떻게 변화하는지 기존에 발표된 식물플랑크톤 생리학적 자료를 이용하여 해석하였다. 해양환경 및 식물플랑크톤 조사는 2007년 11월부터 2008년 9월까지 2개 정점에서 관측하였다. 조사 동안 10%이상 점유율을 나타내는 우점종은 와편모조류 1종, 규조류 11종 등 총 12종이었다. 우점종의 출현 시기를 보면 규조류 Skeletonema costatum이 하계(7월과 8월)를 제외하고 우점하였으며, 특히 12월은 90% 이상의 매우 높은 우점율을 보였다. 그리고 나머지 기간은 규조류 Eucampia zodiacus와 Chaetoceros속이 우점하였다. 따라서 2008년 7월과 8월에 S. costatum이 우점하지 않는 이유를 생리학적 측면에서 살펴보면 1) S. costatum과 E. zodiacus는 모두 광온 광염성 종이지만, 하계의 수온에서는 E. zodiacus가 S. costatum보다 높은 성장속도를 보였고, 2) 7월에 낮은 부유물질의 농도는 높은 광량이 수중에 도달할 수 있어 E. zodiacus와 같이 광에 대한 친화성이 낮은 종도 우점할 수 있다. 또한 3) 인산염이 비교적 낮은 시기에는 성장전략을 보이는 S. costatum이, 높은 인산염 농도일 때 저장전략을 보이는 E. zodiacus종이 우점할 수 있기 때문으로 생각된다. 앞으로 더 구체적인 식물플랑크톤의 군집 변화를 알아보기 위해서는 계절별로 우점하는 대표 식물플랑크톤에 대한 생리실험이 필요할 것으로 보인다.