The Microalgal Attachment and its Growth on the Artificial Surfaces Immersed in Seawater: I. Attachment and Micro-succession

해수에 잠긴 인공기질 표면에서 미세조류의 부착과 성장: I. 부착 및 천이

To understand the attachment of micro algae and their subsequent growths on artificial surfaces immersed in seawater, the relationship between attachment of diatoms on the immersed artificial substrates and species pool in the surrounding water was investigated. We used acryl slides for the study of diatom attachment and examined the surrounding water samples collected in Incheon Harbour from July 1995 to February 1997. Variations of species composition and abundances by exposure time in seawater were investigated during the early phase of biofilm formation on various substrates, e.g. glass, acryl, titanium, copper and antifouling paint-treated slides. Immigration rates of diatoms to acryl slides during spring and winter were significantly correlated with the abundance of benthic diatoms in surrounding water ($r^2$=0.78, p<0.01, n=42), suggesting that immigration rates were affected by variations of benthic diatom abundances in surrounding water. Immigration coefficient of monoraphid diatoms was 5 times higher than that of biraphid diatoms, but relative abundance of monoraphid diatoms was 3 times lower than that of biraphid diatoms on acryl slides in spring. In winter, immigration coefficient and relative abundance of centric diatoms were higher compared to other raphe forms. These results suggest that the attachment of diatoms seems to be caused by the abundance and immigration coefficients of benthic diatoms in surrounding water. Pennate diatoms predominantly attached to all artificial surfaces throughout all experimental periods. Interestingly, centric diatoms predominantly attached to all artificial surfaces in winter. Hantzschia virgata, Licmophora abbreviata and Melosira nummuloides appeared dominantly on antifouling paint-treated slides, probably being tolerant of the antifouling paint. During incubations, the abundance of attached diatoms increased exponentially on glass, titanium and acryl slides with exposure time. The maximum abundance was highest on glass slide, followed by acryl, titanium, copper and antifouling paint-treated slides. The growth rates of attached diatom community on all artificial surfaces were higher at temperature of $24-25^{\circ}C$ than that of $2-3^{\circ}C$. The growth rate of attached diatoms on glass slide was generally higher compared to other slides during the study period. Dominant morphotypes of observed species with exposure time in seawater were prostrate form Amphora coffeaeformis, fan shape Synedra tabulata, stalk type Licmophora paradoxa and chain type M. nummuloides. A micro-succession in the attached microalgal community was observed. The composition of dominant species seems to be the result of species-specific response to gradually limited space with development of microalgal film.

해수에 잠긴 인공기질 표면에서 미세조류의 부착과 후속적으로 나타나는 성장과정을 이해하기 위해 규조류의 부착과 주변수의 종 급원(species pool)과의 관계를 조사하였다. 1995년 7월부터 1997년 2월까지 인천항 내에서 아크릴 슬라이드를 이용하여 규조류의 부착에 관해 연구하였고, 주변 해수를 조사하였다. 또한 생물막 초기형성 과정에서 노출시간의 증가에 따라 나타나는 부착미세조류 군집의 종조성과 수도의 변화를 유리, 아크릴, 티타늄, 구리 및 생물오손방지 페인트로 도포된 슬라이드 등 다양한 인공기질 표면을 이용하여 조사하였다. 아크릴 슬라이드에서 규조류의 이입률은 주변수의 저서규조류의 수도변화와 유의성 있는 상관관계를 나타냈으며 ($r^2$=0.78, p<0.01, n=42), 이는 주변수의 저서규조류의 수도에 의해 영향을 받는 것을 지시한다. 아크릴 슬라이드에서 봄철에 단배선 형태 규조류의 부착능력(이입계수)이 복배선 형태에 비해 5 배 높게 나타났다. 그러나 부착점유율은 단배선 형태가 복배선 형태에 비해 3 배 낮게 나타났다. 겨울철에는 중심형 규조류의 부착능력이 다른 형태들에 비해 높게 나타났고 부착점유율도 높게 나타났다. 이는 규조류의 부착이 주변해수에 출현한 저서 규조류의 수도 및 부착능력에 의한 결과임을 지시한다. 우상형 규조류가 연구기간동안 모든 인공기질 표면에 대부분 부착 출현하였고, 겨울철에는 중심형 규조류가 모든 인공기질 표면에 우정 부착하였다. 생물오손방지 페인트로 처리된 표면에서는 독성에 대한 내성이 강한 것으로 판단되는 Hantzschia virgata, Licmophora abbreviata, Melosira nummuloides가 우점하여 부착하였다. 노출시간이 증가함에 따라 부착규조류의 수도는 유리, 티타늄, 아크릴 슬라이드에서 지수적으로 증가하였고, 최대수도는 유리 ${\geq}$ 아크릴 > 티타늄 > 구리 ${\geq}$ 페인트처리 슬라이드의 순으로 높게 나타났다. 모든 인공기질 표면에서 부착규조류의 성장률은 $2{\sim}3^{\circ}C$에서 보다 $24{\sim}25^{\circ}C$의 수온에서 높게 나타났고, 유리 슬라이드에서 다른 표면에 비해 전반적으로 높은 값을 보였다. 해수 중에서 노출시간의 증가에 따라 관찰된 우점종은 납작한 형태인 Amphora coffeaeformis, 부채꼴 형태인 Synedra tabulata, stalk 형태인 Licmophora paradoxa 그리고 사슬형태인 M. nummuloides로 나타났고, 부착미세조류 군집에서 미소천이(micro-succession)가 관찰되었다. 이러한 우점종 조성은 미세조류 생물막이 발달하여 서식공간이 제한됨에 따라 나타난 종 적응의 결과로 보인다.