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문제 정의
- 또한 본 연구는 낙동강 하류의 습지에 분포하고 있는 수생식물의 영양소 순환과 유기물 분해에 따른 물질 이동에 관한 기초자료를 확보하여 하구역의 물질순환과 에너지흐름을 이해하는데 활용하고자 한다.
- 본 연구는 낙동강 하류수계 중 수생식물에 의한 수생태계내 유기물량이 상대적으로 높고 수위변동이 거의없는 안정된 하천변에서 우점하는 3종의 정수식물을 선택하여 낙엽분해속도 (leaf litter breakdown rate)를 수서무척추동물에 대한 개방 및 폐쇄주머니를 이용하여 식물의 부유층과 침수층 비교 및 낙엽분해에 관여하는 수서 무척추동물의 영향에 대해서 알아보고자 하였다. 또한 본 연구는 낙동강 하류의 습지에 분포하고 있는 수생식물의 영양소 순환과 유기물 분해에 따른 물질 이동에 관한 기초자료를 확보하여 하구역의 물질순환과 에너지흐름을 이해하는데 활용하고자 한다.
제안 방법
- 물의 깊이에 따른 분해율을 비교하기 위하여 이들 낙엽주머니를 스티로폼 조각을 넣어 항상 수면에 뜨는 부유층과 자갈을 넣어 수심 50cm 정도의 깊이에 항상 잠길 수 있는 침수 층으로 구분하여 설치하였다 (Table 1). 1998년 11 월부터 1999년 9월 홍수로 설치한 방형구가 유실될 때까지 292일간 실시하였다. 1998년 11월 22일 (day 0)부터 시작하여, 각각의 정수식물별 낙엽주머니는 1, 2, 3, 5, 7, 9, 14, 21 일 이후 8차례와 14일 간격 9차례, 21 일 간격 5차례에 걸쳐서 각 종별, 부유층과 침수층의 위치별, 개방망과 폐쇄망의 형태별로 3개씩 회수하였다.
- 1998년 11 월부터 1999년 9월 홍수로 설치한 방형구가 유실될 때까지 292일간 실시하였다. 1998년 11월 22일 (day 0)부터 시작하여, 각각의 정수식물별 낙엽주머니는 1, 2, 3, 5, 7, 9, 14, 21 일 이후 8차례와 14일 간격 9차례, 21 일 간격 5차례에 걸쳐서 각 종별, 부유층과 침수층의 위치별, 개방망과 폐쇄망의 형태별로 3개씩 회수하였다. 수거한 낙엽 주머니는 실험실로 옮겨 흐르는 물로 씻어 낙엽주머니 속의 분해 잔여물과 수서 무척추동물을 분리하고 무척추동물은 10% formalin 용액에 고정하여, 해부현미경 하에서 윤 (1988, 1995), 강 (1995), Cummins and Merritt (1984)에 따라 동정하였다.
- 수집한 식물은 건조기에서 60°C 로 항량 건조시킨 후(문 등, 1994) 약 10 cm의 길이로 잘라 PVC 망목 낙엽주머니 (주머니 크기 : 15X30 cm, 망 목 직경: 1X1 mm)에 10g씩 넣었다. 각 종의 낙엽주머 니 중 50%는 수서 무척추동물이 자유로이 출입할 수 있도록 20개 정도의 구멍 (직경 : 1cm)을 내 어 개방낙엽 주머니 (open bag)를 만들고, 나머지는 구멍을 내지 않은 폐쇄 낙엽 주머니 (closed bag)로 구분하였다. 물의 깊이에 따른 분해율을 비교하기 위하여 이들 낙엽주머니를 스티로폼 조각을 넣어 항상 수면에 뜨는 부유층과 자갈을 넣어 수심 50cm 정도의 깊이에 항상 잠길 수 있는 침수 층으로 구분하여 설치하였다 (Table 1).
- 각 종의 낙엽주머 니 중 50%는 수서 무척추동물이 자유로이 출입할 수 있도록 20개 정도의 구멍 (직경 : 1cm)을 내 어 개방낙엽 주머니 (open bag)를 만들고, 나머지는 구멍을 내지 않은 폐쇄 낙엽 주머니 (closed bag)로 구분하였다. 물의 깊이에 따른 분해율을 비교하기 위하여 이들 낙엽주머니를 스티로폼 조각을 넣어 항상 수면에 뜨는 부유층과 자갈을 넣어 수심 50cm 정도의 깊이에 항상 잠길 수 있는 침수 층으로 구분하여 설치하였다 (Table 1). 1998년 11 월부터 1999년 9월 홍수로 설치한 방형구가 유실될 때까지 292일간 실시하였다.
- 수계의 특성은 현장에서 수온(YSI meter), 용존산소 (YSI Dissolved Oxygen meter, model 58), pH (Orion pH meter, model 290A), 전기 전도도 (YSI Conductivity me ter, model 33)를 측정하였다.
- 부분을 채취하였다. 수집한 식물은 건조기에서 60°C 로 항량 건조시킨 후(문 등, 1994) 약 10 cm의 길이로 잘라 PVC 망목 낙엽주머니 (주머니 크기 : 15X30 cm, 망 목 직경: 1X1 mm)에 10g씩 넣었다. 각 종의 낙엽주머 니 중 50%는 수서 무척추동물이 자유로이 출입할 수 있도록 20개 정도의 구멍 (직경 : 1cm)을 내 어 개방낙엽 주머니 (open bag)를 만들고, 나머지는 구멍을 내지 않은 폐쇄 낙엽 주머니 (closed bag)로 구분하였다.
- 큰 강의 하류에서 우점하는 정수식물의 분해 기작을알기 위하여 1998년 11월부터 1999년 9월까지 낙동강 하류의 수변에 분포하는 정수식물 중 우점종인 갈대와준우점종인 줄 및 애 기 부들의 낙엽 분해속도 (개 방 망과 폐쇄망, 부유층과 침수층) 를 비교하고, 수서 무척추동물의 낙엽분해 기여도를 조사하였다. 낙엽주머니에서 채집된 수서 무척추동물은 11과 11종이었으며 평균 밀도는 222 ind.
대상 데이터
- 본 연구가 이루어진 지점은 낙동강하류 중 부산광역시 사상구 삼락동의 유두리로 낙동강 하구둑으로부터 약 9 km 상부지점에 위치해 있다 (Fig. 1). 실험대상지 주변에는 체육공원과 주말농장 그리고 소단위의 농경지가수변을 따라 산재해 있으며 수변식생이 잘 발달되어있다.
- 분해실험에 사용된 재료는 낙동강 하류 및 실험지점의 수변을 따라 분포하고 있는 정수식물 중 우점종인 갈대와 준우점종인 줄과 애기부들 3종을 지상부의 죽은 잎 부분을 채취하였다. 수집한 식물은 건조기에서 60°C 로 항량 건조시킨 후(문 등, 1994) 약 10 cm의 길이로 잘라 PVC 망목 낙엽주머니 (주머니 크기 : 15X30 cm, 망 목 직경: 1X1 mm)에 10g씩 넣었다.
이론/모형
- 1998년 11월 22일 (day 0)부터 시작하여, 각각의 정수식물별 낙엽주머니는 1, 2, 3, 5, 7, 9, 14, 21 일 이후 8차례와 14일 간격 9차례, 21 일 간격 5차례에 걸쳐서 각 종별, 부유층과 침수층의 위치별, 개방망과 폐쇄망의 형태별로 3개씩 회수하였다. 수거한 낙엽 주머니는 실험실로 옮겨 흐르는 물로 씻어 낙엽주머니 속의 분해 잔여물과 수서 무척추동물을 분리하고 무척추동물은 10% formalin 용액에 고정하여, 해부현미경 하에서 윤 (1988, 1995), 강 (1995), Cummins and Merritt (1984)에 따라 동정하였다. 분해 잔여물은 건조기에서 60°C로 항량이 될 때까지 건조시킨 후 건중량을 측정하였다.
성능/효과
- (2) 진드기로 대표되는 몸의 길이가 100 |jm와2 mm 사이 인 중형 동물군(mesofauna). (3) 선충류와 날도래유충과 하루살이 및 강도래유충으로 대표되는 2 mm와 20 mm사이의 대형 동물군(macrofauna). ⑷ 달팽이나 노래기로 대표되는 20 mm 이상의 거대 동물군 (megafauna) 이다 (Smith, 1995).
- 중기에 빠르고 후기 에 느린 것 이 일반적 이 다 (Webster and Benfield, 1986). 그러나 본 연구에서는 실험 초기와 중기 그리고 후기의 낙엽중량 감소속도가 3종의 정수식물 모두 큰 차이를 보이지 않았다. 이러한 결과는 실험의 시작 시기가 수온이 낮은 겨울철부터이었고, 이 시기에는 낙엽의 분해를 돕는 무척추동물군 역시 개체군이 극소수이므로 초기 감소속도가 느리게 나타난 것으로 판단된다.
- 실험결과 분해율은 줄이 가장 높았으며, 애기부들이 갈대보다 조금 더 빨리 분해되었다. 그리고 3종의 낙엽 모두 분해율이 침수 층에서보다 부유층에서 더 빠르게 분해되었다. 개방망과 폐쇄망에서는 분해율의 차이가 나타나지 않았다.
- 그리고 줄과 애기부들의 경우도 각각 83일과 131일, 165일과 325일로 물의 깊이에 따른 분해율을 알기 위하여 조사한 부유층과 침수층 간의 위치에 따른분해 잔존량의 차이는 전체 종의 부유층과 침수층 간에 F값이 39.13으로 유의수준 1%에서 유의하게 나타났다 (Table 2). 그러나 각 종별 위치간의 차이는 유의하지 않은 것으로 나타났다 (Table 2, Fig.
- 수서 무척추동물의 서식 밀도는 개방망보다 폐쇄망에서 높게 나타났으며 부유층과 침수층에서는 큰차이가 없었다. 낙엽주머니 내 깔따구과의 평균 밀도는 줄(180 ind./m2, n = 264), 애기부들(187 ind./m2, n = 264), 갈대 (95 ind./m2, n = 264) 순이 었고 부유층보다 침수 층에서, 개방망보다 폐쇄망에서 다소 많이 출현하였다. 50% 분해에 소요되는 기간은 줄이 가장 짧고 다음은 애기부들 그리고 갈대 순으로 나타났다.
- 낙엽주머니 내에서 깔따구과가 차지하는 비율은 최고 84%로 전체적으로는 애기부들에서 가장 높았고, 갈대에서는 낮게 나타났다 (Table 5). 평균 밀도는 애기부들 (187 ind.
- Schierup, 1981). 따라서, 환경특성과 낙엽의 분해과정에 따른 분해패턴을 파악하면 낙엽의 종류에 따른 분해율의 차이가 해석 가능하며, 강을 따라 서식하는 수변식물의 영양소 순환과 유기물 분해에 따른 물질 이동정도를 파악할 수 있어서 수생생태계의 관리와 조절이 가능하다. 이러한 방법을 통해서 분해가 빠르게 일어나는식물의 과영양을 방지하기 위해 적절한 시기에 식물을제거해주어 2차오염을 방지하는 등 하천의 오염예방을가능하게 하므로 다른 수변식물을 이용한 동일한 방법으로 장기적 연구가 필요할 것이다.
- 3). 또한 정수식물의낙엽분해에 관여하는 수서 무척추동물의 영향을 알기위하여 실시한 개방망, 폐쇄망의 형태별 분해 잔존량의차이 도 유의 하지 않은 것으로 나타났다 (Fig. 3). 물 속에서 낙엽이 분해될 때에는 일반적으로 가용성 물질이 녹아 없어지는 초기의 용탈단계를 거쳐 미생물의 정착.
- 본 실험결과 3종 정수식물의 분해율 (k값)은 줄이 0.0051~0.00095, 애기부들은 0.0019~0.0042, 갈대는 0.0016~0.0030이었고, 50% 분해에 소요되는 기간은 줄 72~131일, 애기부들 165~325일, 갈대 220~414일로 실험 종료일 까지의 낙엽분해속도는 줄이 가장 컸으며, 애 기 부들 갈대 순으로 작아졌다 (Fig. 3). 완전모형 (full model)의 분산분석 결과 주요인 중 3종간 분해속도는종간 분해율의 차이에 대한 F값이 59.
- 따라서, 하류주변의 정수식물의 낙엽분해는 생태계내의 에너지 흐름과 물질 순환과 같은 기능적 측면에서 매우 주요한 연구 분야임을 시사한다. 본 연구 결과에 의하면 정수 식물별 잎의 분해속도는 줄, 애기부들 그리고 갈대 순으로나타났다. 국내 대형 인공호수 중 수위 변동폭이 다소적은 팔당호 내에서의 유기물 분해 실험결과 (조, 1992), 줄과 애기부들의 유기물 분해 반감기는 각각 140일과 185일로 본 실험 결과보다 짧았으며, 이는 실험시기의수온변화와 서식동물군의 분포 차이로 사료된다.
- 본 연구가 이루어진 지점에서 기초 수질은 계절적인 경향을 보여 시기별 변동폭이 높았다. 낙엽주머니 회수 시에 측정한 수온 변화는 4.
- 수서 무척추동물의 개체수와 식물 종간의 관계는 F값 4.30으로 유의수준 10%에서 유의하게 나타났으며, Tukey의 HSD 방법과 SNK 방법에 의한 다중비교 (multiple comparison)결고과 수서 무척추동물의 개체 수는 갈대 와 줄에 서 서로 다른 것으로 나타났다 (Table 6). 우점종인 깔따구과의 출현 개체수와 식물 종간의 관계는 종별, 위치별, 형태별 F값이 5.
- (깔따구속) 로 수집-모으는 기능군(collector-gather) 이 우점하였다. 수서 무척추동물의 서식 밀도는 개방망보다 폐쇄망에서 높게 나타났다. 부유층과 침수층에서의 서식밀도는 크게 차이가 없었으며, 5~6월에 모든 조건 에서 서식밀도가 높았다.
- (깔따구속)로 수집 -모으는 기능군 (collector-gather) 이 우점하였다. 수서 무척추동물의 서식 밀도는 개방망보다 폐쇄망에서 높게 나타났으며 부유층과 침수층에서는 큰차이가 없었다. 낙엽주머니 내 깔따구과의 평균 밀도는 줄(180 ind.
- 88로 유의수준 1%에서 유의하였다 (Table 7). 수서 무척추동물의 출현 개체수와 유의성에 대한 다중비교 결과 줄과 애기부들은 출현 개체수가 서로 다른 것으로 나타났다. 오염 지표종인 깔다구의 높은 서식밀도는 조사지점의 부영영화를 알 수 있다.
- 50% 분해에 소요되는 기간은 줄이 가장 짧고 다음은 애기부들 그리고 갈대 순으로 나타났다. 실험결과 분해율은 줄이 가장 높았으며, 애기부들이 갈대보다 조금 더 빨리 분해되었다. 그리고 3종의 낙엽 모두 분해율이 침수 층에서보다 부유층에서 더 빠르게 분해되었다.
- 3). 완전모형 (full model)의 분산분석 결과 주요인 중 3종간 분해속도는종간 분해율의 차이에 대한 F값이 59.05로 유의수준 1%에 서 유의 하게 나타났다 (Table 2).
- 30으로 유의수준 10%에서 유의하게 나타났으며, Tukey의 HSD 방법과 SNK 방법에 의한 다중비교 (multiple comparison)결고과 수서 무척추동물의 개체 수는 갈대 와 줄에 서 서로 다른 것으로 나타났다 (Table 6). 우점종인 깔따구과의 출현 개체수와 식물 종간의 관계는 종별, 위치별, 형태별 F값이 5.14, 24.86, 27.88로 유의수준 1%에서 유의하였다 (Table 7). 수서 무척추동물의 출현 개체수와 유의성에 대한 다중비교 결과 줄과 애기부들은 출현 개체수가 서로 다른 것으로 나타났다.
- 낮게 나타났다 (Table 5). 평균 밀도는 애기부들 (187 ind./m2, n = 264), 줄 (180 ind./m2, n = 264), 갈대 (95 ind./m2, n = 264)순 이었고 부유층보다 침수층에서, 개방망보다 폐쇄망에서 다소 높게 나타났다.
후속연구
- 따라서, 환경특성과 낙엽의 분해과정에 따른 분해패턴을 파악하면 낙엽의 종류에 따른 분해율의 차이가 해석 가능하며, 강을 따라 서식하는 수변식물의 영양소 순환과 유기물 분해에 따른 물질 이동정도를 파악할 수 있어서 수생생태계의 관리와 조절이 가능하다. 이러한 방법을 통해서 분해가 빠르게 일어나는식물의 과영양을 방지하기 위해 적절한 시기에 식물을제거해주어 2차오염을 방지하는 등 하천의 오염예방을가능하게 하므로 다른 수변식물을 이용한 동일한 방법으로 장기적 연구가 필요할 것이다. 또한 낙동강하구와같이 수변식생 이 잘 발달되어 있거나 수심이 얕고 생산성이 높은 갯벌이 대부분 소실된 생태계에서는 남아있는 수변식물 군락이 하구전체에 미치는 영향이 매우 클것으로 예상되며 유기물 분해로부터 시작되는 에너지흐름과정에 대한 이해가 절실히 요구된다.
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