식물플랑크톤의 일차생산력 및 색소 생산속도 결정 : 탄소안정동위원소 활용

Abstract

본 연구는 국내 유일한 자연형 하구인 섬진강과 남한강 수계 충주호, 횡성호, 도암호에서 일차생산력 및 색소분석을 통한 식물플랑크톤 군집구조와 각 지표색소의 생산속도를 평가하였다. 섬진강 하구역 내 계절별 일차생산력의 범위는 9~3560 mgC m-2 d-1의 범위로 나타났다. 조사기간 중 하계(8월)에 가장 높은 일차생산력을 보이고 있으며, 수온과 광 조건이 향상되고 주변 육지로부터 유입되는 영양염의 영향으로 높은 결과를 보이고 있다. 특히 섬진강 하구역의 상류 정점들은 육상기원 영양염의 유입이 다른 정점들에 비해 활발하게 이루어 짐으로 더 높은 생산력을 보이고 있다. 색소분석결과 모든 정점에서 diatoms의 지표색소인 Fucoxanthin이 높은 농도로 검출되었다. 광학현미경 동정결과 광염성 특징을 가진 Skeletonema costatum이 우점하는 것으로 나타나 색소분석 결과와 일치함을 보였다. 따라서 식물플랑크톤 일차생산력에 광염성 규조강인 Skeletonema costatum이 상대적으로 높은 기여를 하는 것으로 나타났다. 섬진강 하구역의 여름철 집중 강우 전, 후 일차생산력은 뚜렷한 차이를 보이고 있다. 일차생산력의 범위는 12~1169 mgC m-2 d-1로 나타났다. 강우 전 상대적으로 저염분 해역인 상류정점의 일차생산력이 높게 나타났으며 해양과 가까운 하류로 갈수록 일차생산력은 감소하는 것으로 나타났다. 집중호우 직후 일차생산력은 평균 24 mgC m-2 d-1으로 크게 감소하였으며 집중호우로 인해 육상기원의 부유물질로 인해 다량의 탁수가 전 수층에 유입되어 유광층 깊이가 1m 미만으로 감소하였으며, 수괴의 빠른 흐름과 외부유입 입자로 인해 식물플랑크톤 생체량이 지속적으로 제어 되었기 때문에 일차생산력이 급격히 감소한 것으로 보인다. 강우 후 하류정점에서부터 일차생산력이 증가되는 것을 볼 수 있으며 이러한 이유는 집중호우 기간 동안 증가된 수층 내 탁도가 하류정점에서부터 줄어 들어 식물플랑크톤이 생산에 이용할 수 있는 광 조건이 개선된 것으로 사료된다. 남한강 수계 대형 인공호수인 충주호와 횡성호, 도암호의 일차생산력의 범위는 0.8~452 µ gC L-1 d-1로 나타났으며 횡성호의 생산력이 가장 높게 나타났다. 반면 세 호수의 Chl a의 탄소고정속도는 7.5~2422 ngC L-1 d-1로 나타났으며 일차생산력과 달리 도암호에서 가장 높은 결과를 보였다. 충주호, 횡성호, 도암호의 일차생산력과 Chl a의 탄소고정 능력을 비교 시 경향성에 차이를 보이고 있다. 이러한 차이는 환경인자나 종간 특이성에 의한 것으로 판단된다. 그러나 식물플랑크톤 광합성 색소의 생산속도를 탄소안정동위원소를 이용하여 측정된 결과는 국내에서 최초로 시도 되었으며 식물플랑크톤의 광합성 효율을 가늠할 수 있는 지표로 활용할 수 있다. 세 호수의 지표색소 탄소고정 능력을 바탕으로 일차생산력의 높은 기여를 하는 식물플랑크톤은 diatoms로 나타났다. Fucoxanthin은 diatoms의 지표색소이며 탄소고정속도를 보았을때 전체 일차생산력에 2~94%를 기여하는 것으로 나타났다. 식물플랑크톤의 지표색소 생산속도는 전체 식물플랑크톤 생산력에 한정되어 있던 결과를 군집별로 평가할 수 있는 계기를 마련하였으며 계절별 식물플랑크톤 군집에 따라 일차생산력의 기여도가 다른 것을 확인하였다.