북한강 수계 상류호수와 하류호수의 식물플랑크톤 군집 변동 : 파로호, 춘천호, 의암호, 청평호 = Annual variation of phytoplankton in four consecutive lakes located in the North Han River system, Korea : Lake Paro, Chunchon, Uiam, Chungpyong

국문 초록 (Abstract)

북한강은 남한강과 더불어 수도권 상수원인 팔당호의 주요 수량공급 하천이다. 북한강에는 청평호가 있으며, 청평호 상류에는 의암호가 연결되어 있다. 의암호는 북한강과 소양강이 유입하여 형성되었으며, 북한강 줄기에 춘천호와 파로호가 연결되어 있고 소양강 줄기에 소양호가 위치하고 있다. 이처럼 북한강은 댐이 연속적으로 나열된 구조를 지니고 있어 수역은 수리적 측면에서 하천에서 일련의 호수로 특성이 바뀌었다.
인공댐의 건설은 용수 확보, 전력의 공급과 관련되어 있으며, 인위적으로 만들어지는 일련의 댐으로 인해 하천은 고유 기능을 상실하게 된다. 이러한 댐의 방류수는 하류의 수온, 수질과 생물상 등에 중요한 영향을 미친다(Young et al., 1972). 그러나 연속된 댐 사이에서 일어나는 생태적, 육수학적인 상호관계에 대해 알려진 것은 거의 없다. 연속적으로 생성된 자연호에서는 상류 댐의 심층방류에 의해 물과 영양염이 방출되어 하류 댐은 물리적, 화학적, 생물학적 영향을 받는다(Nell, 1963). 상류에 위치한 댐은 하류에 위치한 호수의 상태를 나타내기도 한다(Paulson et al., 1980).
본 연구에서는 2004년 6월부터 2006년 6월까지 매월 2회 식물플랑크톤 조사를 실시하여, 북한강 수계에 위치한 상류 호수(파로호, 춘천호)와 하류 호수(의암호, 청평호)의 식물플랑크톤을 비교함으로써 같은 수계 일련의 호수에서 상·하류 호수 간의 식물플랑크톤 군집의 차이를 알아보았다.
식물플랑크톤 군집 최대 생체량은 상류 호수보다 하류 호수에서 높게 나타났으며, 식물플랑크톤 현존량도 하류로 내려갈수록 높게 나타났다. 이는 하류호수로 내려갈수록 인의 농도가 높기 때문으로 사료된다. 또한 현존량은 봄과 가을 규조류가 우점하는 시기에 높았다. 식물플랑크톤 군집 점유율은 규조류가 가장 높았으며 상류 호수에서 하류 호수로 내려갈수록 점유율이 높아졌다. 반면 녹조류는 하류 호수로 내려갈수록 점유율이 낮아졌다. 이는 상류호수보다 하류 호수로 내려갈수록 동물플랑크톤의 현존량이 많아 규조류보다 녹조류의 섭식이 더 쉽기 때문으로 사료된다. 식물플랑크톤 종의 계절 변화 경향을 주요인 분석(PCA: Principal Component Analysis)으로 비교한 결과, Factor 1을 구성하는 식물플랑크톤은 대부분 녹조류로 여름에 출현하는 특징을 보였으며, Factor을 구성하는 식물플랑크톤은 규조류로 4개 호수에서 봄철과 가을철에 우점하였던 종들로 분류되었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

As a primary producer, seasonal dynamics of phytoplankton community are important for better understanding in lake or reservoir ecosystems. Unfortunately, most ecological studies in Korea have been focused on stream and river systems, while the researches for lake or reservoir are relatively overlooked. A few works have been studied so far. In this respect, long-term ecological data are not accumulated systematically. In particular, little is known about the biotic and abiotic characteristics influencing on four consecutive lakes located in the North River system, Korea.
In a limnological point of view, the objectives of this study are to compare the seasonal dynamics of phytoplankton among four lakes and to investigate factors influencing on phytoplankton dynamic between upper lakes(Lake Paro, Chunchon) and down lakes(Lake Uiam, Chungpyong). Water quality and plankton samples were conducted monthly basis at dam site from 2004 to 2006. In order to study short-term change of community structure in phytoplankton, we intensively collected phytoplankton sample biweekly.
Seasonal variation of standing crop in phytoplankton community well coincided with typical pattern of temperate lakes; high in spring and fall seasons, and low in winter season. Diatoms were the dominant algal taxa in all lakes. Standing crop of phytoplankton is closely associated with phosphorus concentration. High standing crop of phytoplankton corresponded to the high phosphorus concentration at down lakes(Lake Uiam), suggesting that increase of phosphorus concentration can lead to be increasing in algal biomass.
The number of species appeared in the lakes was largely different. The highest number of species occurred in Lake Uiam and the lowest number of species observed in lake Paro. Taxa occupying of phytoplankton taxa was different between upper and down lakes. With moving to the down lake area, occupation of diatom seemed to be gradually increased, whereas green algae tended to be decreased in down lakes. The biomass of phytoplankton was largely reduced in May and June when water clear phase occurred by zooplankton. Diatom was dominant taxa in this periods.
We employed principal component analysis (PCA) in this study to examine seasonal variation of phytoplankton appeared in four different lakes. As result of PCA, two principle components explained about 47% of total variances. Factor I and II indicate different kinds of phytoplankton dominated by season. Factor I implies to the green algae occurred in summer season, while factor II is mainly diatom dominated by four lakes in spring and fall season, respectively.
In this study, we briefly explained about ecological variation of phytoplankton and suggested general trend based on various statistical approaches. However, it is still not enough for fully understanding plankton ecology in our lakes. Further researches are required to elucidate complex mechanisms affecting phytoplankton dynamics in lentic ecosystems.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ 서론 = 1
• Ⅱ 재료 및 방법 = 5
• 1. 조사지 개요 = 5
• 2. 수질 및 플랑크톤 조사 방법 = 8
• 3. 통계학적 처리 = 10
• Ⅲ 결과 및 고찰 = 11
• 1. 호내 수질의 계절적 변동 = 11
• 2. 식물플랑크톤의 계절적 변동 및 우점종 변화 = 17
• 2.1 식물플랑크톤의 계절적 변동 = 17
• 2.2 식물플랑크톤의 개체수, 탄소 함량에 따른 현존량 = 24
• 2.3 식물플랑크톤의 월별 우점종 변화 = 32
• 2.4 식물플랑크톤의 군집 점유율 = 38
• 3. 특정시기 식물플랑크톤의 변동 = 47
• 4. 상류 호수와 하류호수 식물플랑크톤의 경향 = 52
• Ⅳ 결론 = 54
• Ⅴ 참고문헌 = 56
• Appendix. Ⅰ. List of phytoplankton species identified in Lake Paro = 60
• Abstract = 73
• 감사의 글 = 76