해양생태독성시험의 국제표준시험종 중 생산자에 속하는 대표적인 Skeletonema sp.와 Dunaliella tertiolecta의 생태독성학적 차이점을 알아보기 위해 각 표준시험법(규격)을 비교하였고 환경에 대한 종 적합성과 다양한 시험물질에 대한 민감도를 비교 분석하였다. 그 결과, 시험법의 경우 대부분 동일하였으나 시험 유효성의 기준에서 pH 변화 제한과 초기접종밀도에서 차이가 나타났으며 이는 D. tertiolecta 의 낮은 성장률에 기인된 것으로 추정된다. 적합성에서는 두 종 모두 규격에서 요구하는 유효성의 기준을 연속 만족하여 시험수행의 일관성을 보였고 시험한계 염분범위는 Skeletonema sp.와 D. tertiolecta 각각 20 및 10 psu로 나타났다. 마지막으로 민감도의 경우, 시험규격에서 제시하는 참조물질, 실제 오염 배출수(선박평형수) 및 기타 다양한 화학물질에서 모두 Skeletonema sp.가 D. tertiolecta에 비해 독성 민감도가 상대적으로 높음을 확인하였으며 이는 해양생태독성시험 수행에 있어 생산자를 이용한 시험의 경우 최소 2종 이상의 다른 분류군의 미세 조류를 이용하는 것이 시험결과의 신뢰성과 객관성을 높일 수 있는 방법임을 시사한다.

Irgarol과 diuron에 각각 노출된 해산규조류(Skeletonema costatum)의 개체군 성장률(r )을 분석 하여 독성평가를 실시하였다. S. costatum을 irgarol (0, 0.31, 0.63, 1.25, 2.5, 5 μg l-1)과 diuron (0, 7.81, 15.63, 31.25, 62.5, 125 μg l-1)에 각각 96시간 노출하여 r 을 계산하였고, 대조구의 r 은 0.04 이상으로 시험기준에 적합하였다. S. costatum의 r은 irgarol에서 0.63 μg l-1, diuron은 15.63 μg l-1 이상에서 대조구 대비 유의하게 감소하기 시작하여 irgarol과 diuron의 농도가 증가할수록 r이 감소하는 농도의존적인 반응을 나타냈고, 시험 최고농도 5와 125 μg l-1에서 r이 대조구 대비 80% 이상 감소하였다. Irgarol과 diuron에 노출시킨 S. costatum r의 반수영향농도(EC50)는 1.09, 45.45 μg l-1, 무영향농도(NOEC)는 0.31, 7.81 μg l-1, 최소영향농도(LOEC)는 0.63, 15.63 μg l-1으로 나타났으며, EC50 기준으로 irgarol이 diuron보다 독성이 큰 것으로 나타났다. 본 연구결과로 해양 생태계에서 Irgarol과 diuron의 농도가 0.63과 15.63 μg l-1 이상이 되면, 해산 규조류 S. costatum 의 r은 독성영향을 받을 것으로 판단된다. 또한, 독성 값으로 제시된 결과들은 irgarol과 diuron 의 기준농도 설정을 위한 기초자료로 유용하게 활용될 것이다.

Skeletonema pseudocostatum의 세포는 규산질 성분의 돌기에 의한 사슬 형태로, 길이는 6~17.3 μm였고, 엽록체는 세포 당 1~2개를 포함하고 있었다. 주사전자현미경 관찰결과 Skeletonema 종을 구분할 수 있는 가장자리 받침돌기끝 (terminal fultoportula process)은 끝이 갈라지거나, 갈고리 모양이었고, 길이가 1.67±0.5 μm이고, 개각의 가장자리에 위치해 있으며, 개수는 8.10±1.1개로 개각의 크기에 따라 다양하게 나타났다. 말단세포 입술돌기 (terminal rimoportula process)는 두꺼운 원통형의 나팔관 모양으로, 개각의 중앙 근처에 위치하였고, 길이는 1.1±0.6 μm 였으며, 개수는 1개였다. 연결세포 받침돌기 (intercalary fultoportula process)는 대부분 1 : 1 결합으로 서로 맞물려있는 형태였고, 1 : 2 결합도 종종 발견되었다. 계통분석 결과는 형태적 특징이 유사한 종 간의 유전학적 거리가 가깝다는 것을 나타냈고, 지리적 기원이 다른 동일 종의 경우, 유전적 차이를 보이지 않았다. 이는 S. pseudocostatum은 지리적 위치와 상관없이 유전적 차이가 나타나지 않는 단일계통 (monophyly)이라는 것을 의미한다.

해산규조류 (Skeletonema cosatatum)의 개체군성장률 (r)을 사용하여 연안 유기오염물질인 phenanthrene (PHE) 과 zinc undecylenate (ZU)의 독성평가를 실시하였다. S. costatum을 PHE (0, 25, 50, 100, 200, 300 mg L-1)와 ZU (0, 5, 10, 15, 20, 25 mg L-1)에 각각 96시간 노출한 이후에 r 을 산 출하였고, 대조구의 r 은 0.04보다 높아 시험기준에 적합하였다. S. costatum의 r 은 PHE 50, ZU 10 mg L-1 이상의 농도 에서 대조구 대비 유의하게 감소하기 시작해 PHE와 ZU 의 농도가 증가할수록 감소되는 농도의존성을 나타냈으며, 최고농도인 300과 25 mg L-1 농도에서는 r 이 나타나지 않았다. PHE와 ZU에 노출된 S. costatum r 의 반수영향농도 (EC50)은 136.13, 16.95 mg L-1, 무영향농도 (NOEC)는 25, 5 mg L-1, 최소영향농도 (LOEC)는 50, 10 mg L-1로 나타났다. 본 연구결과, 해양생태계 내에서 S. costatum의 r 은 PHE 50 mg -1, ZU 10 mg L-1 이상의 농도에서 독성영향으로 감소할 것으로 판단되며, PHE와 ZU의 기준농도 설정을 위한 기초자료로 유용하게 사용될 것이다.

해산규조류 (Skeletonema. Costatum)의 개체군 성장률을 이용하여 PBDEs (BDE-47, BDE-209)의 독성평가를 실시하였다. BDE-47은 0.31 mg L-1 이상의 농도부터 유의미하게 감소하여 농도의존성을 나타냈으나, BDE-209의 경우 시험 최고농도 125 mg L-1에서도 변화를 나타내지 않았다. 본 시험결과 EC50값은 BDE-47과 BDE-209에서 각각 0.55 mg L-1와 >125 mg L-1이었고, NOEC값은 0.16 mg L-1와 >125 mg L-1이었으며, LOEC값은 0.31 mg L-1와 >125 mg L-1으로 나타나 BDE-47이 BDE-209에 유해성이 더 큰 것으로 나타났다. 또한, 연안환경에서의 BDE-47의 농도가 LOEC 값인 0.31 mg L-1를 초과할 경우 S. costatum과 같은 식물성플랑크톤에 악영향을 미칠 것으로 판단된다. 본 연구 결과는 PBDEs의 해양환경 기준 설정 및 타 독성물질과의 상대적 독성치를 비교하기 위한 귀중한 자료로 활용될 것으로 판단된다.

본 연구에서는 해산 규조류(Skeletonema cosatatum)의 개체군성장률(r)을 사용하여 중금속 3종 (As, Cr, Pb)의 독성영향 평가를 실시하였다. S. costatum을 As (0, 0.32, 0.63, 1.25, 2.50 및 5.00 mg L-1), Cr (0, 0.16, 0.32, 0.63, 1.25 및 2.50 mg L-1) 및 Pb (0, 1.25, 2.50, 5.00, 10.00 및 20.00 mg L-1)에 96시간 노출한 이후에 r 값을 측정하였다. 대조구에서 r 은 0.04보다 높았으며 As 농 도 0.63, Cr 농도 0.63 및 Pb 농도 10.00 mg L-1 이상에서 r 이 대조구 대비 유의하게 감소하였고 중금속 농도가 증가할수록 농도 의존적으로 감소되는 경향을 나타냈다. EC50(반수영향농도)을 이용한 중금속의 독성세기는 Cr>As>Pb 순서를 나타냈으며, EC50 각각 0.80, 2.57 및 13.88 mg L-1으로 나타났으며, 최소영향농도(LOEC)는 각각 0.63, 0.63 및 10.00 mg L-1으로 나타났다. LOEC 를 기준으로 해양환경에서 Cr, As, Pb 농도가 0.63, 0.63 및 10.00 mg L-1 이상이 되었을 때, S. costatum에게 독성 영향이 나타날 수 있을 것으로 판단된다. 또한, 본 연구를 통해 S. costatum 의 r 은 해양생태계 내에서 생산자 역할을 하는 생물에 대한 중금속의 독성평가를 위하여 유용 하게 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구는 규조류 Nitzschia sp., Phaeodactylum tricornutum, Skeletonema sp.와 녹조류 Chlorella vulgaris의 성장에 미치는 발광다이오드(LED) 단일파장의 영향을 파악하였다. 4종의 미세조류는 청색 LED(450 nm), 황색 LED(590 nm), 적색 LED(650 nm) 그리고 형광램프(복수파장)에서 배양하였다. Nitzschia sp., P. tricornutum 그리고 Skeletonema sp.의 최대성장속도와 최대세포밀도는 청색 LED에서 가장 높았고 형광램프, 적색 LED, 황색 LED 순이지만, C. vulgaris는 적색 LED에서 가장 높았다. 이는 청색 LED는 다른 파장에 비해서 규조류의 성장을 촉진시키는 작용을 하는 것으로 보인다. 따라서 미세조류의 단일파장 하에서 성장속도는 종 특이성 또는 분류군 특이성을 보이는 것으로 생각된다. 또한 이러한 결과는 향후 LED와 미세조류를 활용한 중금속 오염 퇴적물의 복원을 위한 중요한 정보로 활용할 수 있을 것이다.

해산규조류 Skeletonema cosatatum의 개체군성장률 (r) 을 사용하여 중금속 3종(Cd, Cu, Zn)의 독성영향 평가를 수행하였다. S. costatum을 Cd (0, 0.63, 1.25, 2.50, 5.00, 10.00 ppm), Cu (0, 0.25, 0.50, 0.75, 1.00, 1.25, 1.50 ppm) 그리고 Zn (0, 0.31, 0.63, 1.25, 2.00, 2.50, 5.00 ppm)에 노 출하고 96 h 이후에 r 값을 도출하였다. 대조구(Cd, Cu 그 리고 Zn을 포함하지 않은)에서 r은 0.05보다 높았으며 중금속 농도가 증가할수록 r은 감소하였다. 중금속에 의 해 농도의존적으로 r이 감소되었고 Cd 농도 1.25, Cu 농 도 1.25 그리고 Zn 농도 2.50 ppm 이상의 농도에서 명확 한 감소를 나타냈다. 중금속의 독성영향은 Cu¤Zn¤Cd 순서이며, 이때 EC50 값은 각각 1.11, 2.13 그리고 6.84 ppm으로 나타났다. 중금속 3종(Cd, Cu 그리고 Zn)에 노 출된 r의 최소영향농도는 각각 1.25, 1.00, 2.00 ppm으로 나타났다. 이 결과를 바탕으로, 해양환경에서 S. costatum 의 r은 Cd 농도가 1.25 ppm 이상, Cu 농도가 1.00 ppm 이 상, Zn 농도가 2.00 ppm 이상인 경우에 독성영향을 받았 다. 그러므로 S. costatum의 r은 해양환경에서 중금속 독 성영향 평가를 위한 매우 유용한 방법으로 판단된다.

경기만에서 분리된 Skeletonema marinoi-dohrnii complex의 생장률을 구하기 위하여 영양염이 제한되지 않는 조건 하에서 무균 회분배양으로 넓은 범위의 광조건(5~500 μmol m-2s-1)과 수온(2~35􀆆C)에 걸쳐 실험하였다. 실험결과로부터 온도와 광이 각각 26.1􀆆C, 197 μmol m-2 s-1인 최적조건에서 이 종의 최대 μmax는 2.48 d-1을 보였다. 또한 실제 해역에서 Skeletonema 종들의 온도에 따른 자원경쟁을 고려할 때 5~15℃에서 S. marinoi-dohrnii complex의 상대적으로 높은 생장률 (0.79~1.61 d-1)은 늦겨울에서 봄철에 대증식을 일으킬 수 있음을 시사한다. 이 결과는 해양생태계 모델의 정확성과 실재성을 개선하는데 기초자료로 활용될 수 있다.

한반도 동해안에 분포하는 대표적인 석호중의 하나인 화진포호에서 2010년 봄철(4~6월)에 돌말 Skeletonema costatum가 대발생하였다. 본 연구는 대발생기와 소멸기 동안 저수지의 식물플랑크톤 군집의 특성을 파악하고 수 질을 근거로 하는 호수의 영양지수를 산출하여 수질을 평가하였다. 분석결과 국내에서 가장 높은 세포밀도(¤105 cells mL-1)를 보였으며, 수온은 20􀆆C 전후였으나 더 높았 던 여름철(7월 이후)에는 소멸하였다. 저수지의 수질은 높은 염분도, BOD, COD, 인산염, 낮은 N/P비, 투명도 등 으로 부영양~과영양 상태로 나타났다. 식물플랑크톤 군 집은 돌말류가 높은 세포밀도를 보인 조류발생기 동안에 는 높은 우점도와 낮은 다양도를 보였으며, 소멸기에는 다시 회복되는 특성을 나타냈다. 결국 2010년 화진포호 의 Skeletonema costatum 대발생은 봄철 가뭄이 장기간 진행되고 하천수의 유입이 감소함으로써 비롯된 것으로 판단되며 매년 반복될 가능성을 시사해 주었다.

진해만에서 분리한 중심목 규조류 S. costatum의 성장에 영향을 미치는 광량과 파장을 알기 위해 실내 실험을 수행하였다. 수온 20℃와 염분 30 psu의 환경조건에서 광량과 성장의 관계식은 μ=1.17 (I-5.25)/(I+81.8), (r=0.98)로 최대 성장속도는 1.17 day-1, 반포화광량(Ks)은 92.4 μmol photons m-2s-1 그리고 보상광량(I0)은

질산염과 인산염의 농도가 다른 배지에서 Gymnodinium sanguineum과 Sketetonema costotum의 성장과 세포구성성분을 비교 분석하였다. 질산염은 0, 0.3, 0.6, 0.9, 1.2 mM, 인산염은 0, 15, 30, 45, 60μM을 각각 첨가한 배지에서 배양하였을 때, 저농도의 질산염 및 인산염 배지에서 G. sanguineum의 성장은 억제되었으나, S. costatum은 성장에 영향을 받지 않은 것으로 나타났다.

We examined the combined impacts of future increases of CO2 and temperature on the growth of four marine diatoms (Skeletonema costatum, Chaetoceros debilis, Chaetoceros didymus, Thalassiosira nordenskioeldii). The four strains were incubated under four different conditions: present (pCO2: 400ppm, temperature: 20℃), acidification (pCO2: 1000ppm, temperature: 20℃), global warming (pCO2: 400ppm, temperature: 25℃), and greenhouse (pCO2: 1000ppm, temperature: 25℃) conditions. Under the condition of higher temperatures, growth of S. costatum was suppressed, while C. debilis showed enhanced growth. Both C. didymus and T. nodenskioldii showed similar growth rates under current and elevated temperature. None of the four species appeared affected in their cell growth by elevated CO2 concentrations. Chetoceros spp. showed increase of pH per unit fluorescence under elevated CO2 concentrations, but no difference in pH from that under current conditions was observed for either S. costatum or T. nodenskioeldii, implying that Chetoceros spp. can take up more CO2 per cell than the other two diatoms. Our results of cell growth and pH change per unit fluorescence suggest that both C. debilis and C. didymus are better adapted to future oceanic conditions of rising water temperature and CO2 than are S. costatum and T. nodenskioeldii.