Environmental Studies in the Lower Part of the Han River VIII. Physicochemical Factors Contributing to Variation of Phytoplankton Communities

한강 하류의 환경학적 연구 VIII. 식물플랑크톤 군집의 변화에 미치는 물리 화학적 요인

  • Kwon, Oh-Youn (Department of Life Science and Chemical System, Sangmyung University) ;
  • Jung, Seung-Won (Department of Life Science, Hanyang University) ;
  • Lee, Jin-Hwan (Department of Life Science and Chemical System, Sangmyung University)
  • 권오윤 (상명대학교 자연과학대학 생명화학시스템학부) ;
  • 정승원 (한양대학교 자연과학대학 생명과학과) ;
  • 이진환 (상명대학교 자연과학대학 생명화학시스템학부)
  • Published : 2006.09.30

Abstract

To reveal physicochemical factors contributing to variation of phytoplankton communities, the study was carried out biweekly at 6 stations from Feb. 2004 to Feb. 2005 in the lower part of the Han River, Korea. As results, water temperature was changed from $0.3^{\circ}C$ to $26.6^{\circ}C$, pH: 6.6${\sim}$9.1, DO: 1.89${\sim}$22.23 mg $L^{-1}$, BOD: 0.38${\sim}$9.20 mg $L^{-1}$, COD: 1.4${\sim}$15.2 mg $L^{-1}$, Conductivity: $62.5{\sim}500.0\;{\mu}s\;cm^{-1}$, SS: 3.00${\sim}$159.3 mg $L^{-1}$, and Chl a $1.7{\sim}71.3\;{\mu}g\;L^{-1}$. Phytoplankton standing crops ranged from min. $3.6{\times}10^2\;cells\;mL^{-1}$ (July 2004, St. 3) to max. $2.3{\times}10^4\;cells\;mL^{-1}$ (Feb. 2005, St. 6), and mean of those varied from $5.9{\times}10^3\;cells\;mL^{-1}$in spring, $2.1{\times}10^3\;cells\;mL^{-1}$ in summer, $4.1{\times}10^3\;cells\;mL^{-1}$ in autumn and $8.5{\times}10^3\;cells\;mL^{-1}$ in winter, respectively. In order to investigate factors influencing the total phytoplankton standing crops a multiple regression analysis was adopted for the correlation between standing crops and environmental factors. The coefficient of determination ($R^2$) value of the regression was 0.465, it showed that environmental factors which predominantly influenced phytoplankton standing crops were water temperature, COD, $NO_2-N$, $PO_4-N$, Discharge and pH. six stations could be divided into 3 groups based on similarity index in terms of environmental factors. In ANOVA analysis for physicochemical and biological factors, water temperature, chlorophyll a, silicate, phytoplankton standing crops were the same group differed little from stations. However, Station 1and 2 were grouped followed in dissolved oxygen, conductivity, COD, nitrite, nitrate, ammonia and phosphate, and Station 3, 4 and 5 were followed in dissolved oxygen, conductivity, pH and phosphate.

2004년 2월부터 2005년 2월까지 1년 동안 매 격주간 한강하류역의 6개 정점에서 식물플랑크톤군집에 미치는 물리화학적 환경요인을 조사하였다. 조사결과 수온은 $0.3{\sim}26.6^{\circ}C$, pH: 6.6${\sim}$9.1, DO: 1.89${\sim}$22.23 mg $L^{-1}$, BOD: 0.38${\sim}$9.20 mg $L^{-1}$, COD: 1.4${\sim}$15.2 mg $L^{-1}$, Conductivity: $62.5{\sim}500.0\;{\mu}s\;cm^{-1}$, SS: 3.00${\sim}$159.3 mg $L^{-1}$, chlorophyll a $1.7{\sim}71.3\;{\mu}g\;L^{-1}$ 범위로 변화하였다. 식물플랑크톤 현존량은 최저 $3.6{\times}10^2\;cells\;mL^{-1}$ (2004년 7월, 정점 3)에서 최고 $2.3{\times}10^4\;cells\;mL^{-1}$ (2005년 2월, 정점 6)까지 변화하였으며, 계절별 평균 현존량은 봄철에 $5.9{\times}10^3\;cells\;mL^{-1}$, 여름철 $2.1{\times}10^3\;cells\;mL^{-1}$, 가을철 $4.1{\times}10^3\;cells\;mL^{-1}$, 겨울철에 $8.5{\times}10^3\;cells\;mL^{-1}$로 겨울철에 가장 높았다. 식물플랑크톤 현존량에 미치는 환경요인의 영향을 규명하기 위하여, 종속변수인 현존량과 독립변수인 환경인과의 단계적 중회귀 분석을 한 결과 $R^2$=0.465였으며, 그 중 중요한 요인은 수온, COD, $NO_2-N$, $PO_4-N$, 유량, pH로 나타났다. 6개 정점을 환경요인을 매개변수로 유사도 분석을 한 결과 크게 3개 group으로 나눌 수 있었으며, 물리 ${\cdot}$ 화학적 환경요인과 생물학적 요인을 대상으로 ANOVA 분석에서는 수온, chlorophyll a, 규산염, 식물플랑크톤 현존량은 정점간 차이가 없이 하나의 group이었으며, 용존산소량, 전기전도도, COD, 아질산염, 질산염, 암모니아염, 인산염이 정점 1, 2에서 같은 group으로, 용존산소량, 전기전도도, pH, 인산염이 정점 3, 4, 5에서 같은 group으로 묶였다.

Keywords

References

  1. 김동섭, 김범철. 1990. 팔당호의 일차생산, 육수지 23: 167-179
  2. 김미숙, 정영륜, 서의훈, 송원섭. 2002. 낙동강 부영양화 수질 환경요인의 통계적 분석, 한국조류학회지 17: 105-115
  3. 김범철, 김동섭, 황길순, 최광순, 허우명, 박원규. 1996. 부영양화 한 낙동강 수계에서 유기물오염에 대한 조류 1차생산의 기여도, 한국조류학회지 11: 231-237
  4. 김용재. 1996. 팔당호의 식물플랑크톤 군집의 생태학적 고찰과 지표종을 이용한 영양단계 평가, 육수지 29: 323-345
  5. 김용재, 김명운, 김상종. 1998. 한강 중∙하류 수계에서 식물플 랑크톤 군집의 생태학적 특성, 한국조류학회지 13: 331- 338
  6. 박혜경, 정원화, 권오상, 류재근. 2000. 팔당호에서 남조류 및 남조류생산 독성물질의 계절변동, 한국조류학회지 15: 29- 35
  7. 박혜경, 정원화. 2003. 팔당호의 장기간 식물플랑크톤 발생추이, 한국물환경학회지 19: 673-684
  8. 서울특별시. 1990. 한강생태계 조사연구 보고서. 586pp
  9. 서울시정개발연구원. 1994. 한강 수질 관리의 효율화 방안 연구. 서울특별시 시정연 94-R-18. 640pp
  10. 심재형, 최중기. 1978. 한강하류에 있어서 부유성 조류 군집의 구조 및 기능변화에 관한 구조 및 기능변화에 관한 연구, 한국해양학회지 13: 13-41
  11. 연세대학교 열대의학연구소. 1978. 자연보호를 위한 한국주요 하천의 생태학적 기초조사 연구, 연세대학교 열대의학연구 소 보고서. 48pp
  12. 유광일, 임병진. 1990. 한강하류계의 식물플랑크톤 군집과 수 질 오염지표에 대하여, 육수지 23: 267-277
  13. 오희목, 김도한. 1995. 대청호의 남조류 수화발생에 대한 단기 적 예측, 육수지 28: 127-135
  14. 이진환, 장만. 1997. 한강하류의 환경학적 연구 II. 식물플랑크 톤의 동태, 육수지 30: 193-202
  15. 이진환, 정승원. 2004. 한강하류의 환경학적 연구 VII. 식물플 랑크톤군집의 장기간 변화와 전망, 한국조류학회지 19: 321-327
  16. 이학동. 1977. 한강수의 오염도에 따른 호수생물학적 연구, 육수지 10: 47-51
  17. 장윤경, 전숙례. 1996. 팔당댐 담수수역의 식물 플랑크톤에 관 한 연구 II, 식물플랑크톤 종 조성의 변화. 한국조류학회지 11: 217-229
  18. 정승원, 이진환, 유종수. 2003. 한강하류의 환경학적 연구 V. 식 물플랑크톤 군집 대발생의 특징, 한국조류학회지 18: 255- 262
  19. 정승원, 이진환, 허회권. 2004. 한강하류의 환경학적 연구 VI. 부영양 요인의 통계적 해석, 육수지 37: 78-86
  20. 정영호, 심재형, 이민재. 1965. 한강의 Microflora에 관한 연구 (제1보): 한강하류의 식물플랑크톤과 해수의 영향, 한국식물학회지 4: 47-69
  21. 정영호. 1969. 한강의 Microflora에 관한 연구(제3보). 한강하 구 감조수역의 환경조건과 식물성 플랑크톤, 대한민국 학술원 논문집 8: 59-132
  22. 정영호, 심재형. 1969. 한강하구의 기수역 유형에 관한연구, 한국식물학회지 12: 35-42
  23. 한명수, 어윤열, 유재근, 유광일, 최영길. 1995. 팔당호의 생태학 적 연구 2. 식물플랑크톤의 군집구조의 변화, 육수지 28: 335-344
  24. 한명수, 유재근, 유광일, 공동수. 1993. 팔당호의 생태학적 연구 1. 수질의 연변화: 과거와 현재, 육수지 26: 141-149
  25. 한명수, 홍성수, 어윤열. 2002. 팔당호의 생태학적 연구 4. 경안 천 하류의 영양염 및 입자태 유기물 거동과 식물플랑크톤의 천이, 육수지 35: 1-9
  26. 佐藤月二. 1940. 初冬に 於けゐ 漢江の河流江プテンクトン. 陸水學雜紙. 10: 128-130
  27. APHA, AWWA, WPCF. 1995. Standard methods for the examination of water and waster, 19th ed. APHA, Washington D.C., 1100pp
  28. Forsberg, C. and S.O. Ryling. 1980. Eutrophication parameters and trophic state indices in 30 Swedish waste receiving lakes. Arch fur Hydrobiol. 89: 189-207
  29. Harper, D. 1992. Eutrophication of freshwater: Principles, problems and restoration. Chapman & Hall, London, 327pp
  30. Heinle, D.R. 1969. Effects of elevated temperature on zooplankton. Chesapeake Sci. 10: 186-207 https://doi.org/10.2307/1350456
  31. Hong, S.S., S.W. Bang, Y.O. Kim and M.S. Han. 2002. Effects of rainfall on the hydrological conditions and phytoplankton community structure in the riverine zone of the Pal'tang reservoir, Korea. J. Freshwater Ecol. 17: 507-519 https://doi.org/10.1080/02705060.2002.9663929
  32. Horne, A.J. and C.R. Goldman. 1994. Limnology. McGraw- Hill, Inc, New York. 576pp
  33. Kobanova, G.I. and S.I. Genkal. 1989. Representatives of the genus Stephanodiscus Grun. (Bacillariophyta) in the Angara River reservoirs and their ecological features. Biol. Vnutr. Vod. 81: 29-32
  34. Reynolds, C.S., J. Padisak and U. Sommer. 1993. Intermediate disturbance in the ecology of phytoplankton and the maintenance of species diversity: A synthesis. Hydrobiol. 249: 183-188 https://doi.org/10.1007/BF00008853
  35. Sell, D.W., H.J. Carney and G.L. Fahnensties. 1984. Inferring competition between natural phytoplankton population: The lake Michigan example reexamined. Ecology 65: 325-328 https://doi.org/10.2307/1939486
  36. Sommer, U. 1989. The role of competition for resources in phytoplankton succesion, in Plankton Ecology: Succesion in Plankton Communities (ed. U. Sommer). Springer-Verlag, Berlin. pp. 57-106
  37. Tilman, D. 1977. Resource competition between planktonic algae: An experimental and theoretical approach. Ecology 58: 338-348 https://doi.org/10.2307/1935608
  38. USEPA. 1976. Water quality criteria research of the U.S. Environmental Protection Agency, Proceeding of an EPA Sponsored Symposium, EPA-600 (3-76-079). 185 pp
  39. Wetzel, R.G. and G.E. Linkens. 1991. Limnological Analyses, 2nd. Springer-Berlag, New-York
  40. Yang, J.R. and M. Dickman. 1993. Diatoms as indicators of lake trophic status in central Ontario, Canada. Diatoms Research 8: 179-193