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문제 정의
- 본 연구 지역의 경우 지속적으로 같은 지역에서 해사채취가 이루어지므로, 비교적 중·장기적으로 환경변화를 감시할 수 있는 대형저서동물과 함께 단 · 중기적인 환경 모니터링에 유용한 중형저서동물에 관한 연구가 필수적이라고 할 수 있다. 본 연구는 서해 선갑도 주변에 현존하는 중형저서동물의 군집에 관한 기초자료를 모으고, 해사채취가 일어나는 사질 환경에서의 중형저서동물의 군집변동에 대하여 연구하고자 하였다.
제안 방법
- (1996)에 의거하였다. 또한 중형저서동물을 각 분류군별로 분류하여 각각을 분리한 뒤, 각 분류군의 생물량(biomass)을 측정하기 위하여 개체의 넓이와 폭을 해부 현미경과 광학 현미경에 부착된 카메라를 이용하여 이미지 분석 프로그램(MetaMorph 6.0r5)으로 계산하였다. 최종결과는 Feller and Warwick의 Volumetric method(Higgins and Thiel 1988)를 이용하여 탄소량(µgC·10 cm−2)으로 환산하였다.
- 추출된 생물 시료는 해부현미경(Olympus SZX12)과 광학현미경(Olympus BX51)하에서 관찰하여 Higgins and Thiel(1988)과 Giere(1993)에 따라 분류하고 동정하였다. 분류된 시료는 각 분류군별로 눈금이 그려진 패트리디쉬(Grid plastic petri dish)에서 계수되었고, 이 자료를 단위면적(10 cm2)당 개체수로 변환시켰다. 중형저서동물 분류군 중 요각류는 과(科)단위까지 동정하였으며, 요각류의 분류 체계는 Huys et al.
- 생물 서식지에 대한 환경자료는 각 정점에서 YSI 556을 이용하여 수온과 염분을 측정하였으며, 저층 퇴적물 입도분석을 위하여 퇴적물 시료를 별도로 채취하였다. 실험실로 옮겨진 퇴적물 시료는 Wentworth scale에 따라 자갈(Gravel), 모래(Sand), 진흙(Mud)으로 분류하고 그 비율을 확인한 후 Folk(1974)의 분류에 따라 지역의 퇴적물특성을 분류하였다.
- 연구기간 중 출현한 중형저서동물의 주요 분류군을 기준으로 분류군 수, 분류군 다양도 지수, 선충류와 저서성 요각류의 비인 NC ratio를 분석하였다. 전 기간에 걸친 정점별 평균 분류군 수는 정점 1에서 7.
- 1988; Warwick 1988;Moore and Bett 1989). 중형저서동물은 모든 분류군을 종수준으로 분류하기가 사실상 불가능하고, 많은 시간과 노력이 필요하기 때문에 이번 연구에서는 주요 분류군 수준으로 분석하였다. 이번 연구를 인위적인 환경변화에 따른 중형저서동물의 군집변동에 초점을 맞추어 보면, 비해사채취구역은 평균 7.
대상 데이터
- 본 연구의 대상지역은 옹진군 선갑도로부터 약 10 km 떨어진 곳에 위치하고 있다. 이곳에서 북동쪽으로 약 10 km 지점에 대이작도 주변해역 생태계 보전지역이 있으며 태안 해안국립공원과는 약 11 km 정도 떨어져 있다.
- 본 연구지역은 수심이 깊지 않고, 퇴적물의 이동이 많아 해저지형의 변화가 일어나는 지역이다. 이번 연구기간 중 퇴적물의 온도는 6.
- 본 연구지역은 해사채취사업이 시행되는 서해의 대표적인 사질지역이다. 이번 연구에서 중형저서동물은 전 정점에서 모두 10개 분류군이 나타났으며 이것은 국내의 중형저서동물에 대한 연구(김 등 2002; 민 등 2003; 김 등 2004a, 2004b)들에서 나타난 12~14개의 분류군에 비해 다소 적은 수치이지만 퇴적물환경이 사질이었던 과거 연구들과 비교했을 때는 비슷한 수치이다(민 등 2003; 김 등 2004a).
- 시료는 5% 중성 포르말린으로 고정하였으며 매 채집마다 3개씩 반복 시료를 얻었다. 생물 서식지에 대한 환경자료는 각 정점에서 YSI 556을 이용하여 수온과 염분을 측정하였으며, 저층 퇴적물 입도분석을 위하여 퇴적물 시료를 별도로 채취하였다. 실험실로 옮겨진 퇴적물 시료는 Wentworth scale에 따라 자갈(Gravel), 모래(Sand), 진흙(Mud)으로 분류하고 그 비율을 확인한 후 Folk(1974)의 분류에 따라 지역의 퇴적물특성을 분류하였다.
- 서해 선갑도 주변 해역에 서식하는 중형저서동물 군집구조 기초 연구를 위해 2007년에 총 5회에 걸쳐서 4월, 5월, 6월, 10월, 12월에 채집을 실시하였다. 총 6개의 연구정점들의 수심 범위는 30~55 m이었다(Fig.
- 해저 퇴적물은 van Veen grab을 이용하여 채집하였으며, 내구 면적 10 cm2의 아크릴코어를 사용하여 2차 채취를 하였다. 시료는 5% 중성 포르말린으로 고정하였으며 매 채집마다 3개씩 반복 시료를 얻었다. 생물 서식지에 대한 환경자료는 각 정점에서 YSI 556을 이용하여 수온과 염분을 측정하였으며, 저층 퇴적물 입도분석을 위하여 퇴적물 시료를 별도로 채취하였다.
- 정점 1과 6은 비해사채취구역이며, 정점 2, 3, 4, 5는 해사채취구역이었다. 해저 퇴적물은 van Veen grab을 이용하여 채집하였으며, 내구 면적 10 cm2의 아크릴코어를 사용하여 2차 채취를 하였다. 시료는 5% 중성 포르말린으로 고정하였으며 매 채집마다 3개씩 반복 시료를 얻었다.
데이터처리
- 또한 출현 종별 개체수 자료와 물리 환경 자료를 이용하여 NMDS(non-metric multidimensional scaling) 배열법으로 군집분석을 하였다(Clarke 1993). 또한 생물분류군간의 상관관계를 파악하기 위해 SPSS(v.15.0.0)에서 Spearman계수를 이용하여 양측검정으로 상관관계를 분석하였다.
- 채집 시기별 군집구조와 정점간 유사도를 파악하기 위해 Bray-Curtis의 유사도 지수를 기초로 정점간 수지도를 작성하여 계보적 집괴분석(Hierarchical cluster analysis)을 시도하였으며, 소수 출현 종에 의한 유사도지수의 과대평가를 낮추기 위해 지수변환[log(abundance + 1)]한 자료를 이용하였다. 또한 출현 종별 개체수 자료와 물리 환경 자료를 이용하여 NMDS(non-metric multidimensional scaling) 배열법으로 군집분석을 하였다(Clarke 1993).
이론/모형
- 채집 시기별 군집구조와 정점간 유사도를 파악하기 위해 Bray-Curtis의 유사도 지수를 기초로 정점간 수지도를 작성하여 계보적 집괴분석(Hierarchical cluster analysis)을 시도하였으며, 소수 출현 종에 의한 유사도지수의 과대평가를 낮추기 위해 지수변환[log(abundance + 1)]한 자료를 이용하였다. 또한 출현 종별 개체수 자료와 물리 환경 자료를 이용하여 NMDS(non-metric multidimensional scaling) 배열법으로 군집분석을 하였다(Clarke 1993). 또한 생물분류군간의 상관관계를 파악하기 위해 SPSS(v.
- 이번 연구에서는 현재 가장 개선된 방법인 Ludox-AM이나 Ludox HS 40을 이용하는 방법(Burgess 2001)을 따라 생물을 추출하였다.
- 채집된 생물시료는 루독스(ludox)를 이용한 추출법을 이용하여 퇴적물 시료에서 생물을 추출하였다(Burgess 2001). 루독스를 이용한 추출법은 De Jonge and Bouwman에 의해 1977년 개발된 방법으로 현재까지 여러 방법으로 개선되어왔다.
- 최종결과는 Feller and Warwick의 Volumetric method(Higgins and Thiel 1988)를 이용하여 탄소량(µgC·10 cm−2)으로 환산하였다.
- 이번 연구에서는 현재 가장 개선된 방법인 Ludox-AM이나 Ludox HS 40을 이용하는 방법(Burgess 2001)을 따라 생물을 추출하였다. 추출된 생물 시료는 해부현미경(Olympus SZX12)과 광학현미경(Olympus BX51)하에서 관찰하여 Higgins and Thiel(1988)과 Giere(1993)에 따라 분류하고 동정하였다. 분류된 시료는 각 분류군별로 눈금이 그려진 패트리디쉬(Grid plastic petri dish)에서 계수되었고, 이 자료를 단위면적(10 cm2)당 개체수로 변환시켰다.
성능/효과
- 10 cm−2가 출현하여 전체 중형저서동물 중 54.21%의 비율을 차지하였으며, 정점 1에서 92 indiv.10 cm−2가 출현하여 가장 많았다.
- 4월과 동일하게 정점 3에서 46 indiv.10 cm−2가 출현하여 이 정점에서 출현한 중형저서동물 중 83.18% 비율을 차지하여 가장 우점하였다.
- 다모류는 전체 연구기간에 걸쳐 평균 9 indiv.10 cm−2가 출현하여 9.92%의 비율을 차지하였다.
- 특히 이 지역은 해사채취로 인하여 퇴적물의 이동이 많이 일어나고 지형의 변화가 자주 일어나 중형저서동물의 평균 개체수가 다른 지역에 비하여 적게 출현한다고 사료된다. 또한 연구기간 중 중형저서동물의 계절적 변동이 관찰되었는데 평균 중형저서동물의 개체수는 4월과 5월에는 거의 변화가 없었으나, 여름시기인 6월과 10월에 계속적으로 증가하다가 12월에 다시 감소하였다. 하지만 이를 확인하기 위하여 시행한 상관관계분석에서는 중형저서동물 분류군의 개체수 변화가 온도변화와 일부에서만 상관관계를 나타내었는데, 4월에는 응애류가 양의 상관관계를 나타내었으며(p<0.
- 또한 온도변화와 전체 개체수, 선충류, 요각류의 개체수 변화와의 상관관계 분석에서는 6~10월의 총 개체수의 변화가 양의 상관관계(p<0.01), 그리고 요각류의 개체수 변화가 양의 상관관계(p<0.05)를 나타내었다.
- 모든 기간에 걸쳐 정점별 중형저서동물의 생물량의 범위는 3.79~75.26 µgC·10 cm−2로 나타났다.
- 6A). 모든 시기에서 평균 분류군 다양성지수는 1.21이었으며, 비해사채취 구역은 평균 1.19, 해사채취구역은 1.22를 나타내었다. NC ratio는 비해사채취구역이 1.
- 2006). 본 연구에서는 해사채취로 인한 퇴적물의 교란에 있어서 커다란 차이가 있을 것으로 예상되었음에도 불구하고, 월별로 비해사채취구역과 해사채취구역의 생물학적 Group 분석은 일정하게 나타나지 않았다. 이러한 이유는 정점의 개수가 적고, 비해사채취구역과 해사채취구역이 지역적으로 크게 떨어져있지 않으며, 생물 개체수가 많지않아 Group별 특징이 뚜렷하게 보이지 않았던 것으로 생각된다.
- 8µgC·10 cm−2라고 할 수 있다. 본 연구지역의 중형저서동물의 생물량은 타 지역에 비해 적은 양을 나타내었는데, 이는 저서 환경이 빈영양상태이며, 특히 연구지역의 저질생태계에서 차지하는 중형저서동물의 역할이 축소되어 있는 상태임을 예상할 수 있다. 또한 이번 연구에서는 해사채취구역과 비교연구로 수행한 정점 1과 6이 나머지 정점들보다 나머지 정점들보다 특별히 높은 생물량을 나타내지 않고 있다.
- 4B). 분류군 다양성 지수는 평균 1.31을 나타냈으며, 비해사채취 구역인 정점 6이 1.51로 가장 높았으며, 역시 비해사채취구역인 정점 1이 1.12로 가장 낮아 해사채취와 비해사채취구역간의 뚜렷한 차이는 보이지 않았다(Fig. 5C-D). 이 시기의 NC ratio는 평균 1.
- 6A). 분류군 다양성지수는 평균 1.26을 나타내었으며, NC ratio는 선충류의 비율이 상승하여 평균 1.21을 나타내었다(Fig. 6C-F).
- 연구 기간 중 저서성 요각류인 harpacticoid copepods는 모두 11개 과(family)가 출현했으며, Ameiridae와 Ectinosomatidae는 총 22개 정점에서 출현하여 가장 많았으며, Harpacticidae, Normanellidae, Tisbidae가 각각 1번씩 출현하였다. 정점별로 비해사채취구역인 정점 1에서는 Ameiridae가 모든 연구기간동안 출현하였으며, Leptastacidae가 12월을 제외한 4번에 걸쳐 출현하였다.
- 연구기간동안 출현한 중형저서동물의 분류군은 모두 10개였으며, 선충류, 요각류, 다모류는 모든 시기, 모든 정점에서 출현하였다. 연구시기의 각 정점별 분류군 수는 5~9개 범위였으며, 각 시기별로는 10월에 정점 1과 2에서 9개 분류군이 출현하여 가장 많았고, 5월에 정점 1과 2, 12월에 정점 5에서 5개의 분류군이 출현하여 가장 적었다(Fig.
- 퇴적물의 입도는 해사채취구역인 정점 3, 4, 5번은 4월, 5월, 6월에 모두 (g)mS(slightly gravelly muddy sand)로 조사되었다. 연구지역의 모든 정점에서 sand의 함량은 80% 이상이었고, gravel의 함량은 1% 미만으로 전체적으로 조립한 저서환경을 나타내었다. 특히 12월에는 정점 1을 제외한 모든 정점에서 sand의 함량이 93% 이상을 나타내었다(Table 1).
- 65개의 분류군이 관찰되어 1개 분류군 차이를 보였다. 우리나라 가막만 지역의 연구에서 오염이 적은 지역은 13~16개의 분류군이 출현하였으며, 오염된 지역에서는 10개 이하의 분류군이 출현한 연구(김 등 2000)와 비교해 볼 때, 본 연구의 결과는 연구지역의 비해사채취구역과 해사채취구역 모두에 서식하는 분류군이 많지 않으며, 생물이 다양하게 출현하지 않았음을 알 수 있다. 분류군 다양성 지수는 최소 0.
- 이 지역의 월별 중 형저서동물과 세립질 퇴적물의 조성(%)과의 상관관계분석에서 선충류(p<0.05), 요각류(p<0.05)는 양의 상관관계 (p<0.05), 응애류는 음의 상관관계(p<0.01)을 가지는 것이 각각 한번씩 나타났다.
- 7A-E). 이들 세 Group간에 나타나는 유의성을 ANOSIM 평가를 실시한 결과는 4, 5, 6월에 유의한 결과를 나타내었지만, 6번 정점 채집이 되지 않은 10월과 12월에는 유의한 차이를 보이지 않았다(Table 3).
- 2로 나타났다(김 등 2004a). 이번 연구는 해사채취구역과 비해사채취구역이 큰 차이를 보이지 않게 낮게 나타났으며, 이전 연구결과들보다 낮은 수준을 유지하였다. 연구지역이 해사채취로 인하여 퇴적물의 물리적 변화가 일어나는 지역임을 생각하면, 선충류와 저서성 요각류의 비는 항상 환경변화나 오염에 비례하여 증가하는 것은 아니며, 특히 물리적 환경의 변화가 주로 이루어지는 곳에서는 선충류와 저서성 요각류의 비가 큰 의미를 가지기 힘들다고 사료된다.
- 중형저서동물은 모든 분류군을 종수준으로 분류하기가 사실상 불가능하고, 많은 시간과 노력이 필요하기 때문에 이번 연구에서는 주요 분류군 수준으로 분석하였다. 이번 연구를 인위적인 환경변화에 따른 중형저서동물의 군집변동에 초점을 맞추어 보면, 비해사채취구역은 평균 7.5개의 분류군이 관찰되었으며 해사채취구역은 6.65개의 분류군이 관찰되어 1개 분류군 차이를 보였다. 우리나라 가막만 지역의 연구에서 오염이 적은 지역은 13~16개의 분류군이 출현하였으며, 오염된 지역에서는 10개 이하의 분류군이 출현한 연구(김 등 2000)와 비교해 볼 때, 본 연구의 결과는 연구지역의 비해사채취구역과 해사채취구역 모두에 서식하는 분류군이 많지 않으며, 생물이 다양하게 출현하지 않았음을 알 수 있다.
- 하지만 좀 더 정확한 평가를 위하여 이 지역의 중형저서동물 분류군의 다양성 지수를 통한 연구외에 우점 분류군인 선충류나 요각류의 종 수준의 연구가 필요하다. 이번 연구에서는 요각류를 과 수준까지 분류함으로서 요각류가 같은 지역에서도 계절별로 출현양상이 변화한다는 것까지는 확인 할 수 있었다.
- 연구 기간 중 저서성 요각류인 harpacticoid copepods는 모두 11개 과(family)가 출현했으며, Ameiridae와 Ectinosomatidae는 총 22개 정점에서 출현하여 가장 많았으며, Harpacticidae, Normanellidae, Tisbidae가 각각 1번씩 출현하였다. 정점별로 비해사채취구역인 정점 1에서는 Ameiridae가 모든 연구기간동안 출현하였으며, Leptastacidae가 12월을 제외한 4번에 걸쳐 출현하였다. 또한 연구기간 중 Harpacticidae는 유일하게 5월에 정점 1에서만 출현하였다.
- 7 psu 보다 약간 큰 변화를 보였다. 퇴적물의 입도는 모든 정점에서 차이가 크지 않아 정점 간 물리적 환경이 비슷하다는 것을 알 수 있었다.
- 하지만 이를 확인하기 위하여 시행한 상관관계분석에서는 중형저서동물 분류군의 개체수 변화가 온도변화와 일부에서만 상관관계를 나타내었는데, 4월에는 응애류가 양의 상관관계를 나타내었으며(p<0.05), 5월에는 선충류와 동문동물류가 음의 상관관계(p<0.05), 6월에는 다모류가 음의 상관관계(p<0.05), 10월에는 요각류가 음의 상관관계(p<0.05)를 나타내었고 12월에는 온도와 상관관계를 나타내는 분류군은 없었다.
- 해사채취구역인 정점 3에서 53 indiv.10 cm−2가 출현하여 가장 많았으며, 비해사채취구역인 정점 6에서 17indiv.10 cm−2가 출현하여 이 시기의 정점 중 가장 적은 개체수를 나타냈지만 중형저서동물 중 차지하는 비율은 44.34%을 나타내었다.
- 환경요인 및 분류군의 분포 및 개체수를 토대로 Bray Curtis 유사도 지수 자료를 사용하여 NMDS 배열법으로 군집분석을 실시한 결과 기간에 따라 다소 차이가 나타났지만, 비해사채취구역인 정점 1로 대표되는 그룹 A와 해사채취구역인 Group B와 C로 나뉘어졌다(Fig. 7A-E). 비해사채취구역인 정점 1은 6월과 12월을 제외한 시기에 단독 그룹을 형성하였으며, 다른 비해사채취구역인 정점 6은 3번의 조사에서 모두 해사채취지역과 같은 Group을 형성하였다.
- 환경요인 및 월별 중형저서동물의 군집을 기초로 분석한 결과 NMDS 배열법에 의해 구분된 Group은 비해사채취구역인 정점 1을 중심으로 한 Group A, 해사채취구역인 Group B와 C로 나뉘어졌으며(Fig. 7A-E), ANOSIM 평가를 실시한 결과 유의한 차이를 보였다(Table 3) 해사채취로 인한 해저지형의 변화는 우리나라에서도 이미 보고된 바 있다(김 등 2005). 해사채취는 해저에 구덩이 지형을 만들며, 이러한 지형은 조석, 파랑과 같은 해수의 이동 변화를 야기할 수 있으며(Maa et al.
후속연구
- 본 연구 지역의 경우 지속적으로 같은 지역에서 해사채취가 이루어지므로, 비교적 중·장기적으로 환경변화를 감시할 수 있는 대형저서동물과 함께 단 · 중기적인 환경 모니터링에 유용한 중형저서동물에 관한 연구가 필수적이라고 할 수 있다.
- 8보다는 낮은 수치이다(김 등 2000). 하지만 좀 더 정확한 평가를 위하여 이 지역의 중형저서동물 분류군의 다양성 지수를 통한 연구외에 우점 분류군인 선충류나 요각류의 종 수준의 연구가 필요하다. 이번 연구에서는 요각류를 과 수준까지 분류함으로서 요각류가 같은 지역에서도 계절별로 출현양상이 변화한다는 것까지는 확인 할 수 있었다.
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