인위적인 동물플랑크톤 첨가에 따른 중형 폐쇄생태계 내 플랑크톤 변동

Abstract

2001년 가을철 대발생 시기에 인위적으로 상승 첨가된 동물플랑크톤이 식물플랑크톤에 미치는 영향을 파악하기 위해 중형폐쇄생태계를 이용한 연구가 남해안의 장목만에서 연구되었다. 2500리터 용량의 폴리에틸렌 백 4개에 현장 해수를 채운 후, 현장에서 플랑크톤 네트(망목: 300μm )로 수직 예인하여 얻은 동물플랑크톤 시료를 이용하여 실험 구가 대조구보다 6배 높도록 조성하였다. 연구기간동안 대조구와 실험구 폐쇄생태계 간의 식물플랑크톤 군집에서는 유의한 차이가 없었다(one-way ANOVA, p>0.05). 대조구와 설험구에서 배양 초기 높은 값을 나타낸 식물플랑크톤의 현존량 및 엽록소-a는 실험 종료시까지 급속히 감소하였다. 식물플랑크톤 군집을 대표한 우점 분류군은 규조류로서 Skeletonema costatum, Pseudo-nitzschia seriata, Chaetoceros curvisetus, Ch. debilis, Cerataulina pelagica, Thalassiosira pacifica, Cylindrotheca closterium과 Leptocylindrus danicus로 구성되었다. 배양 10일째에 대조구와 실험구에서 최대를 나타낸 야광충은 중형동물플랑크톤 총 개체수 변화를 주도한 최 우점종 이었고, 다음으로 우점한 분류군으로 배양 7일째에 최대를 나타낸 요각류였다. 배양초기에는 인위적 첨가로 인해 실험구안의 요각류 개체수가 대조구에 비해 높았으나, 이후에는 실험 종료 시까지 뚜렷한 차이가 없었다. 이는 젤라틴성 동물플랑크톤의 조절에 의한 것으로 여겨지며, 실험구내의 유즐동물과 메듀사의 개체수와 길이분포가 대조구에 비해 높았던 점이 이를 뒷받침한다. 그런데 초식자인 요각류의 개체수가 상위포식자에 의해 감소한 후 식물플랑크톤 현존량이 다시 증가하는 연쇄효과가 나타나지 않았다. 이는 주요 초식자인 요각류 Acartia erythraea가 식물플랑크톤을 효과적으로 조절하지 못하고 있음을 의미하며, 그 이유로 A. erythraea의 낮은 초식률, 식물플랑크톤의 빠른 침강으로 인한 조우 기회 감소, 그리고 질소결핍 환경으로의 변화에 의한 것으로 판단된다.

This study investigated the effect of artificially enhanced mesozooplankton on the phytoplankton dynamics during fall blooming period using a mesocosm in Jangmok bay located in the Southern Sea of Korea in 2001. The four bags with 2,500 liter seawater containment were directly filled with the ambient water. And then, abundances of mesozooplankton in two experimental bags were treated 6 times higher than those in control bags by towing with net( 300μm ) through the ambient water. Phytoplankton community between control and experimental bags were not significantly different in terms of chlorophyll-a(chl-a) concentration and standing crop (one-way ANOVA, p>0.05) during the study period. Initial high standing crop and chl-a concentration of phytoplankton drastically decreased and remained low until the end of the experiment in all bags. Diatoms, accounting for most of the phytoplankton community, consisted of Skeletonema costatum, Pseudo-nitzschia seriata, Chaetoceros curvisetus, Ch. debilis, Cerataulina pelagica, Thalassiosira pacifica, Cylindrotheca closterium, and Leptocylindrus danicus. Noctiluca scintillans dominated the temporal variation of mesozooplankton abundances, which peaked on Day 10 in the control and experimental bags, while the next dominant copepods showed their peak on Day 7. Shortly after mesozooplankton addition, copepod abundance in the experimental bags was obviously higher than that in the control bags on Day 1, however, it became similar to that in the control bags during the remnant period. It was supported by the higher abundance and length of both ctenophores and hydromedusae in experimental bags relative to the control bags. However, the cascading trophic effect, commonly leading to re-increase of phytoplankton abundance, was not found in the experimental bags, indicating that copepods were not able to control the phytoplankton in the bags based on the low grazing rate of Acartia erythraea. Besides that, rapidly sunken diatoms in the absence of natural turbulence as well as N-limited condition likely contributed the no occurrence of re-increased phytoplankton in the experimental bags.