한국 서해 근소만 중부조간대 내 서식하는 저서미세조류 색소와 광생리적 특성의 월별 변동

Abstract

In this study, the surveys were carried out from October 2016 to October 2017 along the tidal flat of Geunso Bay, Taean Peninsula of the western edge of Korea. The sampling trips were carried out for a total of 16 times, once or twice a month. In order to investigate the monthly variation of the microphytobenthos (MPB) biomass and community composition, microphytobenthic pigments on the surface of the sediment were analyzed by HPLC (High performance liquid chromatography). The total chlorophyll a (TChl a) concentrations have used as an indicator of MPB biomasses in the upper 1 cm sediment layer ranged from 40.4 to 218.9 mg m-2 throughout the sampling period. TChl a concentrations showed the maximum level on 24th of February and remained high throughout March after which it started to declined. The biomass of MPB showed high values in winter and low values in summer. The monthly variations of pheophorbide a concentrations suggested that the low grazing intensity of the predator in the winter may have partly attributed to the MPB winter blooming. As a result of monthly variations of the MPB community composition using the major marker pigments, the concentrations of fucoxanthin, the marker pigment of benthic diatoms, were the highest throughout the year. The concentrations of most of the marker pigments except for chlorophyll b (chlorophytes) and peridinin (dinoflagellates) increased in winter. However, the concentrations of fucoxanthin increased to the highest, and therefore, the relative ratios of the major marker pigments other than fucoxanthin to the TChl a decreased during this period. The vertical distribution of chlorophyll a and oxygen concentrations in the sediments using a fluorometer and an oxygen micro-optode chlorophyll a concentrations decreased with oxygen concentrations with increasing depth of the sediment layers. Moreover, this tendency became more apparent in winter. The chlorophyll a was uniformly vertical down to 12 mm from May to July, but the oxygen concentration distribution in May decreased sharply below 1 mm. The increase in pheophorbide a concentration observed at this time is likely to be caused by increased oxygen consumption of zoobenthic grazing activities. This could be presumed that MPB cells are transported downward by bioturbation of zoobenthos. Measuring chlorophyll fluorescence via Diving PAM (Pulse amplitude modulated fluorometer) at every hour was perform in order to investigate the vertical migration and photo-physiological characteristics of MPB. The steady-state fluorescence in ambient light (F＇) increased as time passes during the daytime emersion periods, which suggests that MPB moves upward to the surface of the sediments. The light utilization efficiency of PSⅡ (ΔF/Fm＇) and the relative electron transport rate (rETR) was negatively and positively correlated to irradiance. |본 연구에서는 태안반도 근소만 갯벌에서 저서미세조류(MPB)의 현존량, 군집조성에 대해 알아보기 위하여 2016년 10월부터 2017년 10월까지 월 1~2회씩 총 16회에 걸쳐 갯벌 표층에 분포하는 저서미세조류 색소를 HPLC (High performance liquid chromatography)를 이용 분석하였다. 갯벌 표층 1 cm 깊이에 분포하는 저서미세조류의 광합성 색소 중 현존량의 지표로 사용되는 총 chlorophyll a (TChl a) 농도는 연중 40.4~218.9 mg m-2 의 범위를 보였다. TChl a 농도는 2월 24일에 최대값이 나타났고 3월에도 높은 값을 보인 뒤 이후 감소하였다. 저서미세조류의 현존량은 동계에 높고 하계에 낮은 값을 나타냈다. Pheophorbide a 농도의 월별 변동을 통해 동계에 상위포식자의 낮은 포식압이 저서미세조류 동계번성에 일부 기여한 것으로 사료된다. 또한 주요지시색소를 이용한 저서미세조류 군집조성의 분석한 결과 저서규조류의 지시색소인 fucoxanthin의 농도가 연중 가장 높게 나타났다. Chlorophyll b(녹조류), peridinin(와편모조류)을 제외한 대부분의 지시색소의 농도는 동계에 증가하였으나, fucoxanthin의 농도 증가율이 가장 높아 fucoxanthin을 제외한 TChl a에 대한 주요지시색소의 상대비는 동계에 감소하는 경향이 있었다. 형광광도계와 산소미세전극을 이용하여 측정한 퇴적물 내 chlorophyll a와 산소 농도의 연직분포 특성은 퇴적층 표면에서 깊이가 깊어질수록 chlorophyll a와 산소 농도가 함께 감소하는 경향을 보였고, 동계로 갈수록 이런 경향이 더욱 뚜렷하게 나타났다. 하지만 5~7월의 chlorophyll a 농도는 다른 기간에 비해 12 mm까지 연직으로 유사하게 나타났으나, 5월의 산소 농도 분포는 1 mm이하에서 급격하게 감소하였다. 같은 시기에 pheophorbide a 농도가 증가하는 것으로 보아 저서동물의 포식활동에 의한 산소 소비량이 증가하였을 가능성이 있으며, 저서동물의 생물교란에 의해 저서미세조류의 세포가 아래로 옮겨진 것으로 추측된다. Diving PAM (Pulse amplitude modulated fluorometer)으로 엽록소 형광을 시간별로 측정하여 저서미세조류의 수직 이동과 광생리적 특성에 대해 조사하였다. 낮 동안 간조 시 시간이 지남에 따라 자연광 조건에서의 평형 상태 형광 발생량(F＇)은 증가하여, 저서미세조류가 퇴적물 표면으로 수직 상승을 하는 것으로 추정된다. 제 2 광계의 유효양자수율(ΔF/Fm＇)과 상대 최대 전자전달율(rETR)은 일사량에 따라 각각 양의 상관관계와 음의 상관관계를 보였다.