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문제 정의
- 한편, 구 등(2008)은 새만금 방조제 완공 후 급격한 조석 감소에 의해 구분된 영구 노출지역, 조석영향 지역, 영구 침수지역의 저서동물 변화를 분할된 서식지별로 분석하였으며, 극단적인 환경변화가 저서동물의 사망과 생존에 영향을 주었음을 보였다. 본 연구는 새만금 4호 방조제 연결 시점을 기준으로 변화된 조석환경 및 퇴적환경에 대해 4호 방조제 전면에 위치한 군산갯벌의 대형저서동물 군집이 어떻게 반응하였는지를 생태학적 지수, 군집구조, 섭식형태, 그리고 우점종 조성 등의 변화를 분석함으로서 파악하고자 하였다.
제안 방법
- 전체적으로 군산 갯벌은 불안정한 퇴적환경 특징을 보였다. 4호 방조제가 차단되기 이전인 2002년 8월 군산 갯벌 조사선의 표층 퇴적물 평균입도를 기준으로 2003년, 2004년, 2005년 8월의 퇴적물 평균입도 변화를 비교하였다(Fig. 3). SA1과 2에서는 4호 방조제가 막히기 이전에 비해 2003년 8월에는 퇴적물이 조립화되는 경향을 보였으나, 나머지 정점에서는 4호 방조제 차단 직후인 2003년부터 2005년까지 여름철에 계속하여 퇴적물이 세립화되는 특징을 보였다.
- Table 2에서 보여지는 기준에 따라 저서동물을 A~F 형으로 구분하였다. A 형은 I군집에는 존재하였으나 II, III 군집에서는 사라진 종, B 형은 I, II 군집에서는 존재하였으나 III의 군집에서는 사라진 종 등으로 구분하고 각 타입에 해당하는 종의 수를 분석하였으며, 대표종의 천이단계별 서식밀도 변화를 분석하였다. I 군집에서는 출현하였으나 이후의 군집에서는 나타나지 않는, 즉 A 형 종은 42종이었으며, I, II 군집에 출현한 B 형에는 56종이 해당되었다.
- 5 mm 체로 걸러 남은 잔존물만을 비닐에 담아 해수로 중화된 10% 포르말린으로 고정하였다. 각 정점에서는 동일한 방법으로 4회씩 반복 채집을 하였다.
- 현장 조사 시에는 버니어캘리퍼스를 이용하여 갯벌 표층에서 판까지 깊이를 측정하여 고도의 변화를 측정하였으며, 퇴적물 입도 특성 분석을 위한 표층 퇴적물을 채취하였다. 각 정점에서는 채집면적이 0.025 m2인 주상시료채니기를 이용하여 대형저서동물을 정량적으로 채집하였다. 저서동물 채집 시에는 주상시료 채니기를 이용하여 30 cm 깊이까지의 퇴적물을 파내었으며, 채집된 퇴적물은 현장에서 0.
- 즉, 군산 갯벌의 저서동물 군집은 4호 방조제 연결과 함께 군집 I에서 군집 II를 거쳐 군집 III으로의 천이가 진행되었다. 각 천이 단계별로 어떤 종이 새로 가입을 하였으며, 그리고 어떤 종이 사라졌는지에 대한 분석을 실시하였다. Table 2에서 보여지는 기준에 따라 저서동물을 A~F 형으로 구분하였다.
- 10° 이었다. 군산 갯벌의 지형 변화를 파악하기 위하여 2002년부터 2005년까지 8월의 퇴적물 집적률 자료를 비교하였다(Fig. 2). 2002년 8월에 비하여 4호 방조제가 연결된 후 2003년 8월에는 SA2를 제외한 곳에서 고도가 증가하였으며, 특히 하부 정점에서 고도 증가가 컸다.
- 이때는 ANOSIM test를 통해 구분된 군집 간의 유의성을 검증하였다. 그리고 다차원배열법에서 구분된 시간에 따른 각 군집별로 소멸된 종과 새롭게 출현한 종 등의 정보를 분석하였다.
- 저서동물군집의 변화를 파악하기 위해 각 정점별·시기별로 저서동물 출현 종수, 출현개체수 및 종다양도지수 등의 단변량적 지수를 분석하였다. 그리고 저서동물 종별 섭식형태를 육식자(Carnivore), 여과식자(Filter feeder), 퇴적물식자(Deposit feeder)로 구분하여 종별 그리고 개체수별 섭식형태의 조성을 연도별로 비교하였다. 이 분석에는 매년 8월 조사 자료가 이용되었으며, 매년 8월에 7개 정점에서 출현한 모든 저서동물을 정점간 구분 없이 합친 후 분석에 이용하였다.
- 선별된 저서동물은 각 분류군별로 분류 전문가에 의해 해부 현미경하에서 가능한 종 수준까지 동정되었다. 그리고 종별로 개체수를 계수하였다. 표층 퇴적물 시료의 입도분석은 표준입도 분석방법에 따랐으며, 측정된 자료는 그래픽 방법에 의해 평균입도와 분급도 등의 통계적 입도상수를 구하였다.
- 이 분석에는 매년 8월 조사 자료가 이용되었으며, 매년 8월에 7개 정점에서 출현한 모든 저서동물을 정점간 구분 없이 합친 후 분석에 이용하였다. 방조제 공사 착수 전에 본조사와 동일한 지역에서 수행된 안과 고(1992)의 저서동물 종별 개체수 자료를 이용하여 섭식형태를 재분석하였으며, 본 조사 자료의 섭식형태와 비교하였다. 시간에 따른 저서동물 군집의 변화는 4th-root로 변형된 출현개체수 자료간의 Bray-Curtis similarity를 이용하여 다차원배열법(MDS ordination)으로 분석하였다(Clarke and Warwick, 2001).
- 025 m2인 주상시료채니기를 이용하여 대형저서동물을 정량적으로 채집하였다. 저서동물 채집 시에는 주상시료 채니기를 이용하여 30 cm 깊이까지의 퇴적물을 파내었으며, 채집된 퇴적물은 현장에서 0.5 mm 체로 걸러 남은 잔존물만을 비닐에 담아 해수로 중화된 10% 포르말린으로 고정하였다. 각 정점에서는 동일한 방법으로 4회씩 반복 채집을 하였다.
- 저서동물군집의 변화를 파악하기 위해 각 정점별·시기별로 저서동물 출현 종수, 출현개체수 및 종다양도지수 등의 단변량적 지수를 분석하였다.
- 채집된 저서동물은 실험실로 옮긴 다음, 분류군별로 일차 선별작업을 하였다. 선별된 저서동물은 각 분류군별로 분류 전문가에 의해 해부 현미경하에서 가능한 종 수준까지 동정되었다.
- 처음 현장 조사 시에는 ±1 cm 해상도의 측량용 DGPS(Ashtec, X-treme)를 이용하여 각 정점의 평균해수면 기준한 고도를 측량하였다.
- 퇴적률과 표층퇴적물의 평균입도 변화 분석에는 2002년부터 2005년까지 분석된 각 정점별 자료 중 매년 8월의 자료를 취하여 방조제 공사 진척정도에 따른 변화를 비교하였다. 저서동물군집의 변화를 파악하기 위해 각 정점별·시기별로 저서동물 출현 종수, 출현개체수 및 종다양도지수 등의 단변량적 지수를 분석하였다.
- 고도 측량 후 퇴적률 변화를 파악하기 위하여 각 정점에는 30 cm×30 cm 크기의 판을 퇴적물 아래 약 20~30 cm 깊이에 설치하였다. 현장 조사 시에는 버니어캘리퍼스를 이용하여 갯벌 표층에서 판까지 깊이를 측정하여 고도의 변화를 측정하였으며, 퇴적물 입도 특성 분석을 위한 표층 퇴적물을 채취하였다. 각 정점에서는 채집면적이 0.
대상 데이터
- 새만금 4호 방조제 완공(2003년 6월) 이후 군산 갯벌의 퇴적환경과 저서생태계 변화를 파악하기 위하여 조사선(SA Line)을 선정하고, 2002년 4월부터 2005년 8월까지 계절별로 대조기 동안 도보로 현장조사를 실시하였다. 조사 정점은 해안선에서 수직으로 약 500 m 간격으로 총 7개 정점 SA1~7(10 m, 500 m, 1000 m, 1500 m, 2000 m, 2500 m, 2800 m)을 선정하였다(Fig.
- 그리고 저서동물 종별 섭식형태를 육식자(Carnivore), 여과식자(Filter feeder), 퇴적물식자(Deposit feeder)로 구분하여 종별 그리고 개체수별 섭식형태의 조성을 연도별로 비교하였다. 이 분석에는 매년 8월 조사 자료가 이용되었으며, 매년 8월에 7개 정점에서 출현한 모든 저서동물을 정점간 구분 없이 합친 후 분석에 이용하였다. 방조제 공사 착수 전에 본조사와 동일한 지역에서 수행된 안과 고(1992)의 저서동물 종별 개체수 자료를 이용하여 섭식형태를 재분석하였으며, 본 조사 자료의 섭식형태와 비교하였다.
- 새만금 4호 방조제 완공(2003년 6월) 이후 군산 갯벌의 퇴적환경과 저서생태계 변화를 파악하기 위하여 조사선(SA Line)을 선정하고, 2002년 4월부터 2005년 8월까지 계절별로 대조기 동안 도보로 현장조사를 실시하였다. 조사 정점은 해안선에서 수직으로 약 500 m 간격으로 총 7개 정점 SA1~7(10 m, 500 m, 1000 m, 1500 m, 2000 m, 2500 m, 2800 m)을 선정하였다(Fig. 1). 처음 현장 조사 시에는 ±1 cm 해상도의 측량용 DGPS(Ashtec, X-treme)를 이용하여 각 정점의 평균해수면 기준한 고도를 측량하였다.
- 표층 퇴적물 시료의 입도분석은 표준입도 분석방법에 따랐으며, 측정된 자료는 그래픽 방법에 의해 평균입도와 분급도 등의 통계적 입도상수를 구하였다. 표층 퇴적물의 유기물 함량 분석을 위한 퇴적물 시료는 4호 방조제가 연결되고 난 후인 2004년 5월에 새만금 갯벌에 설정한 5개 조사선의 37개 정점에서 각각 1회 채취하였다(Fig. 1). 표층 퇴적물의 유기물 함량은 화학적산소요구량(COD), 총유기탄소(TOC), 총질소(TN), 황(S) 등으로 나타내었다.
데이터처리
- 시간에 따른 저서동물 군집의 변화는 4th-root로 변형된 출현개체수 자료간의 Bray-Curtis similarity를 이용하여 다차원배열법(MDS ordination)으로 분석하였다(Clarke and Warwick, 2001). 이때는 ANOSIM test를 통해 구분된 군집 간의 유의성을 검증하였다. 그리고 다차원배열법에서 구분된 시간에 따른 각 군집별로 소멸된 종과 새롭게 출현한 종 등의 정보를 분석하였다.
이론/모형
- 7개의 정점에서 출현한 저서동물 종별 개체수를 조사시기별로 합친 자료를 이용하여 시기별 저서동물 군집의 변동을 다차원배열법(MDS ordination)으로 분석하였다. 분석결과, 조사기간 동안의 저서동물 군집은 크게 세 개의 군집으로 구분되었다.
- 방조제 공사 착수 전에 본조사와 동일한 지역에서 수행된 안과 고(1992)의 저서동물 종별 개체수 자료를 이용하여 섭식형태를 재분석하였으며, 본 조사 자료의 섭식형태와 비교하였다. 시간에 따른 저서동물 군집의 변화는 4th-root로 변형된 출현개체수 자료간의 Bray-Curtis similarity를 이용하여 다차원배열법(MDS ordination)으로 분석하였다(Clarke and Warwick, 2001). 이때는 ANOSIM test를 통해 구분된 군집 간의 유의성을 검증하였다.
- 그리고 종별로 개체수를 계수하였다. 표층 퇴적물 시료의 입도분석은 표준입도 분석방법에 따랐으며, 측정된 자료는 그래픽 방법에 의해 평균입도와 분급도 등의 통계적 입도상수를 구하였다. 표층 퇴적물의 유기물 함량 분석을 위한 퇴적물 시료는 4호 방조제가 연결되고 난 후인 2004년 5월에 새만금 갯벌에 설정한 5개 조사선의 37개 정점에서 각각 1회 채취하였다(Fig.
성능/효과
- 이런 결과는 천이단계별 우점종의 개체수 변동에서도 확인할 수 있었다. 4호 방조제 연결 후에 사라진 대표적 종은 볼록손모래무지옆새우 사촌(U. convexa)이었으며, 서해비단고둥(U. thomasi), 민띠접시조개(M. rutila), Aedicira pacifica, 길게(M. dilatatus), 바지락(R. philippinarum), 맛(S. strictus) 등도 방조제 연결 직 후에 군산갯벌에서 자취를 감추었다. 모래 퇴적물을 선호하는 이들 연체동물과 갑각류는 4호 방조제 완공으로 인한 서식지 퇴적물의 세립화 진행으로 개체군 유지를 하지 못한 것으로 여겨진다.
- 그러나 4호 방조제가 막히고 난 후 2005년에는 그 비율이 15%로 크게 감소되었으며, 반면에 퇴적물식자의 비율은 33%에서 70%로 크게 증가되었다. 4호 방조제가 막히고 난 후 조사지역 갯벌에서 급격하게 개체수 증가를 보인 종의 하나는 퇴적물식자인 H. filiformis 였다. 이 지역에서 여과물식자의 감소 원인을 류(2006)는 Rhoads and Young (1970)의 가설에 의거하여 H.
- I 군집 이후에 사라진 A 형의 대표적 종은 볼록손모래무지옆새우사촌(Urothoe convexa)이었으며, I, II 군집 이후에 사라진 B 형 대표종은 서해비단고둥(Umbonium thomasi), 민띠접시조개(Moerella rutila), Aedicira pacifica, 길게(Macrophthalmus dilatatus), 바지락(Ruditapes philippinarum), 맛(Solen strictus) 등이었다. 그리고 동죽(Mactra veneriformis)의 경우에도 III 군집에서 개체수가 유지되긴 하였으나 전에 비해 개체수가 크게 감소되었다(Table 2).
- 기존 생물의 사망과 함께 교란된 퇴적물에는 유기물 농도에 적응할 수 있으며 생활사 주기가 짧은 오염지시종의 번무가 수반된다(Pearson and Rosenberg 1978). 군산 갯벌에도 4호 방조제 연결 후에 유기물 오염지시종으로 알려진 H. filiformis와 P. japonica의 개체수 증가 그리고 S. sinensis의 새로운 등장이 있었다. 특히, S.
- 이러한 오염지시종의 대량 발생은 북측해역의 조류세기가 감소하면서 유기물이 다량으로 유입되었음을 시사한다. 이상에서와 같이 4호 방조제 연결에 의한 수리학적·퇴적학적 환경요인의 변화로 군산 갯벌의 저서동물 군집은 세립한 퇴적물 환경을 선호하는 군집으로 천이하였으며 유기물 오염지시종의 빈도가 증가된 교란된 군집 특성을 보였다.
- 그리고 SA4, 5의 경우에는 퇴적과 침식이 반복적으로 일어났다. 전체적으로 군산 갯벌은 불안정한 퇴적환경 특징을 보였다. 4호 방조제가 차단되기 이전인 2002년 8월 군산 갯벌 조사선의 표층 퇴적물 평균입도를 기준으로 2003년, 2004년, 2005년 8월의 퇴적물 평균입도 변화를 비교하였다(Fig.
- 새만금 갯벌의 저서동물 분포 조사에서도 고도가 낮고 사질퇴적물이 우세한 지역에서 여과물식자의 비율이 증가하는 경향을 보였다(류 2006). 조사지역인 군산갯벌에서도 4호 방조제 연결 후 퇴적물의 세립화와 함께 대형저서동물의 종수 및 개체수 면에서 여과물식자의 비율은 감소하였으며 퇴적물식자의 비율이 증가하는 경향을 보였다. 특히, 안과 고(1992)의 방조제 공사 전(1988년) 자료와 비교하여 4호 방조제 완공 후 큰 폭의 저서동물 섭식형태 변화가 있었다.
- 1 m2으로 점차 감소하는 경향을 보였다. 출현 개체 수에 있어서는 뚜렷한 경향을 보이지 않았으며 봄철에 개체수가 증가하였다가 겨울철로 향하면서 감소하는 계절적인 변동을 보였다(Fig. 5). 그러나 특이하게도 2004년 2월에는 조사기간 중 가장 높은 출현개체수가 관찰되었다.
- 특히 SA1~4에서는 평균 입도가 1.99~4.98φ로 조립하였으나, 표층퇴적물의 화학적산소요구량(COD)은 11.91~17.24 mg/g범위, 총유기탄소량(TOC)은 0.63~0.93%, 총질소화합물량(TN)은 0.064~ 0.095% 그리고 황 농도는 0.15~0.20% 범위에 있어 다른 갯벌 보다 높은 유기물 함량을 나타내었다.
- 1). 표층 퇴적물의 유기물 함량은 화학적산소요구량(COD), 총유기탄소(TOC), 총질소(TN), 황(S) 등으로 나타내었다.
- 이외에 Mediomastus californiensis, 광염백금갯지렁이(Nephtys polybranchia), 개맛(Lingula anatina), 가시닻해삼(Protankyra bidentata) 등은 계속하여 개체군이 유지되는 종이었으나 III 군집으로 향하면서 점차 혹은 크게 서식밀도가 감소되었다. 한편, III 군집으로 향하면서 개체수가 크게 증가한 종은 Heteromastus filiformis, Prionospio japonica 등이었으며, Sinocorophium sinensis도 II, III 단계에 새롭게 출현하는 종이었다(Fig. 8).
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