14 장 식물플랑크톤

1. 14장 식물플랑크톤 • 호수내 일차생산자로서 에너지의 근원 • 부영양화의 원인 • 수질오염에 주원인 • BOD와 COD를 결정

2. 채집방법 • 밀도가 낮은 경우 농축하여 채집 • 수직, 수평, 사선끌기 • 채집망 : 식물35um, 동물 80-100um • 정량채집, 정성채집 • 3 um 이하의 picoplankton 은 0.2 um 이하의 막 여과지 이용 • 보존액 • 중성포르말린 • Lugol’s solution • Glutaldehyde

4. 담수에 흔히 나타나는 종들 • PEG model • 봄철 규조류 여름철 녹조류, 남조류가을,겨울 규조류 우점(낮은 수온과 광도에 적응)

5. 남조류의 특성 • 부영양화시 대량번식, scum 형성 • 국내 호수에서 가장 흔하게 녹조를 일으키는종은 Microcystis속 세포의 크기와 군체의 모양으로 분류 • 그외 Anabaena, Oscillatoria 이형세포위치, Akinete모양 • 질소고정능력(수중의 질소 고갈시 대기의 N2고정) • 점액질의 Sheath로 둘러쌓임 침강억제, 섭식방해, 정수방해 • 독소생성= reading required • 간독(hepatoxin)주요독소(Microcystis에서 발견) • 신경독(neurotoxin) • Anatoxin Anabaena에 의해 생성 • 독소피해 국내에서는 아직 보고가 없으나 동물과 사람에 의한 피해사례가 많이 보고되고 있음

6. Closterium aciculare Scenedesmus sp. Dictyosperium sp. Staurastrum sp. 먹물을 이용한 점액질 유무 판별 실험 ▲ 식물플랑크톤의 점액질 유무는 탁수가 유입되었을 때 침강속도에 중요한 변수가 될 수 있다.

7. Cyanobacterial Toxins • Produce hepatotoxins and neurotoxins • Neurotoxins are highly toxic • Hepatotoxins damage liver. Low, chronic exposures may cause liver cancer • Toxins can be bioconcentrated by some organisms, and influence many different types of animals • Toxins evolved as protection against zooplankton grazing • Other algae make toxins, red-tide, Pyrmnesium parvum responsible for a massive fish kill in summer 2002 in NE Colorado.

8. Cyanobacterial Morphologies

9. Colony of cyanobacteria

10. 와편모조류 • 바다에서 적조를 일으키는 종 독소를 가짐 • 담수에서는 독소가 없고 동물pk와 어류의 주요한 먹이 • 두개의 편모를 가지고 있으며, 양성주광성으로 낮에 수면위로 부상, 밤에는 흩어지는 diel migration • Peridinium속 이 가장 흔한 종

11. Cellulose theca Armored type Naked type 분류 Key : plate의 배열과 모양, 대칭성, 그리고 apex의 구멍

12. 와편모조류가 상층으로 부상

14. 규조류 • 두장의 frustule로 구성: epitheca, hypotheca • Frustule는 silica로 구성 따라서 규소가 필수적 규조류 번성시 용존규소 감소종 천이 • 영양염류, 수온이 낮고, 광도가 낮은곳에서 성장가능 • 규조류 번성시 물색이 갈색이며, 정수장 응집침전이 잘 안되고, 수돗물 비린냄새의 원인

15. 부유기작 • 8개 기작(pg 6) reading required • 식물pk의 중요성 • 엽록소농도 : 식물 PK의 간접지표 • C/Chl-a : 25-60% • UNESCO : 공정시험법 • Lorenzen법 : Standard method • POC : 탄소량을 측정하여 유기물의 건중량으로 환산가능

16. 식물플랑크톤 현존량 • 세포밀도(cell density) • Cells/ml • 세포체적 • 세포의 크기보정 • 세포의 모양에 따라 체적공식 적용 • 습중량 : 세포체적x비중 • 건중량(ash-free dry weight) • 엽록소-a농도 • 식물PK밀도의 간접지표 • 엽록소a 함량이 종에 따라 다름 • C/엽록소a 비 : 25-60% 정도로 다양 • 흡광법 혹은 형광법(감도가 높음: 저농도 측정) • 유기탄소농도 • 원소분석기를 이용하여 측정 • 유기물건중량에 대한 탄소함량 : 45-50%정도

17. 대형댐에서 식물pk현존량의 계절적변동 • 강우시 유입된 유기물이 표층으로 확산 • 식물플랑크톤 증식(소양호의 경우 약 1달간의 격차) • 계절적 변동 (Seasonal variation or dynamics) • 성층 • 집중강우에 의한 영양염류 유입 • 동물pk섭식에 의해 결정 • Clear water phase • 봄철 규조류우점 동물pk우점CWP in early summer(소양호: 6월초)어류의 동물pk 섭식식물pk 천이(규조류녹조류남조류) • Spring bloom : 봄철 규조류 번성 • 호수의 체류시간 • 체류시간이 짧은 경우 영양염류보다 빛 투과도가 더 중요한 요인 • 강우시 유출: 식물PK의 회복이 빠르다, 동물PK의 포식압이 낮아 급속성장 • 가을철 인부하량 감소, 수온하강, 혼합층이 깊어짐 • 저온, 저양양염, 저광도에 적응된 규조류가 우점

18. 여름철 강우량이 적어 영양염류의 부화가 적은 경우 표층영양염류 고갈가을철 수직혼합표층에 영양염류공급autumn bloom • 겨울철 규조류가 우점하며, 호수의 일차생산력 유지 • 겨울에 광도는 낮지만 동물PK의 포식압이 낮아 식물PK 성장에는 유리

19. 체류시간이 짧은 저수지에서 식물PK의 계절변화 • 유속과 광투과도가 식물pk 성장좌우 • 수체교환율>식물PK성장율 생체량감소 • 하천에서는 유속이 느릴수록, 호수에선 체류시간이 길수록 식물PK의 성장이 높다

20. 조류의 성장과 환경요인 • Light • P-I curve • Determined by α value, Pmax, IK 값에 따라 결정 • Low light adaptation  high competition in winter when the light is low • Photoinhibition • Temperature • Nutrient • Ks value (half saturated constant) • Low Ks  a greater affinity for the nutrient • Ks is constant under different condition that means species specific

24. Chla 의 구조 -CHO group in Chl-b Hydrophillic head Hydrophobic chain

25. Pheophytin Mg 제거 • Chlorophyllide side chain 제거 • Pheophorbide Mg+side chain 모두제거 • 이들은 chl-a 와 흡광파장이 비슷하여 측정을 간섭, 특히 Pheophytin-a

26. Chl-a 의 측정 • 시료여과(GF/C) 호수의 영양상태에 따라 시료의 양을 결정 • 시료추출(아세톤, 메탄올, DMF) • 아세톤의 추출의 경우 마쇄, DMF 추출시 마개를 막고 잘 흔들어준다 • 냉암소에서 방치하여 엽록소 추출 • 원심분리 • 상등액을 스포이드로 떠서 흡광도측정 • 663과 430nm에서 흡수피크를 보임 이를 이용하여 농도측정 • 간섭파장(630nm(chl-c), 645nm(chl-b), 750nm(탁도) • 계산식 이용하여 농도환산 • Ca(g‧L-1) = (11.64A663 - 2.16A645 + 0.10A630)/1000/Z •        Z ; light path length (cm)