남해 장목만에서 PVC판 투입시기와 투입기간에 따른 부착생물군집 구조 Community structure of sessile organisms on PVC plates according to different submerged timings and durations in Jangmok Bay, Korea원문보기
남해안 내만해역에서 인공부착판 투입시기와 투입기간에 따른 군집구조의 차이를 보고자 하였다. 거제도 장목만에서 2007년 3월에서 10월에 이르는 기간 동안 매월 PVC 재질의 인공부착판을 수심 50 cm에 수직방향으로 투입하였다. 2007년 11월에 저서동물이 부착된 PVC판을 회수하여 부착생물군집을 조사한 결과 지중해담치는 3월에서 7월에 투입된 부착판에서 우점종으로 출현하였고, 석회관갯지렁이와 주름멍게는 5월 이후 10월까지 투입한 부착판에서 우점종으로 남았다. 주걱따개비와 다발이끼벌레류는 6월-9월 사이에 투입한 부착판에서 우점하였다. 실험종료 시에 회수한 부착판에서의 분류군별 개체수와 습중량은 지중해담치의 우점으로 3월-7월 사이에 투입된 부착판에서 최대치를 보였다. 종간 경쟁으로 인하여 최대가입시기와 우점시기가 일치하지 않은 부착생물들이 나타났고, 투입기간과 생물량이나 개체수 간에는 가입시기의 차이로 인하여 뚜렷한 관련성을 보이지 않았다. 투입시기별 및 투입기간별로 특정 저서생물이 우점종으로 출현하였는데, 이는 유생 공급을 결정하는 가입시기와 나중에 유입되는 유생을 배제하는 종간경쟁에 의해 최종 부착생물군집의 조성에 중요한 결정 요인이 되는 것으로 나타났다.
남해안 내만해역에서 인공부착판 투입시기와 투입기간에 따른 군집구조의 차이를 보고자 하였다. 거제도 장목만에서 2007년 3월에서 10월에 이르는 기간 동안 매월 PVC 재질의 인공부착판을 수심 50 cm에 수직방향으로 투입하였다. 2007년 11월에 저서동물이 부착된 PVC판을 회수하여 부착생물군집을 조사한 결과 지중해담치는 3월에서 7월에 투입된 부착판에서 우점종으로 출현하였고, 석회관갯지렁이와 주름멍게는 5월 이후 10월까지 투입한 부착판에서 우점종으로 남았다. 주걱따개비와 다발이끼벌레류는 6월-9월 사이에 투입한 부착판에서 우점하였다. 실험종료 시에 회수한 부착판에서의 분류군별 개체수와 습중량은 지중해담치의 우점으로 3월-7월 사이에 투입된 부착판에서 최대치를 보였다. 종간 경쟁으로 인하여 최대가입시기와 우점시기가 일치하지 않은 부착생물들이 나타났고, 투입기간과 생물량이나 개체수 간에는 가입시기의 차이로 인하여 뚜렷한 관련성을 보이지 않았다. 투입시기별 및 투입기간별로 특정 저서생물이 우점종으로 출현하였는데, 이는 유생 공급을 결정하는 가입시기와 나중에 유입되는 유생을 배제하는 종간경쟁에 의해 최종 부착생물군집의 조성에 중요한 결정 요인이 되는 것으로 나타났다.
This study was conducted to compare the species composition of sessile organisms on the artificial substrates of PVC submerged at different time intervals and duration in Jangmok Bay, Geoje Island, southern coast of Korea. Three PVC plates were submerged at one month interval from March to October a...
This study was conducted to compare the species composition of sessile organisms on the artificial substrates of PVC submerged at different time intervals and duration in Jangmok Bay, Geoje Island, southern coast of Korea. Three PVC plates were submerged at one month interval from March to October and retrieved in November, 2007. A mussel, Mytilus galloprovincialis exclusively occupied the artificial substrates submerged from March to April and occurred as a dominant species to July. An ascidian, Styela plicata occurred as a dominant sessile species from May to August. Balanus amphtrite, Bugula sp., and hydrozoans occurred as dominant species on the plates submerged from July to September. There was a mis-match between the peak time of settlement and dominance of sessile organisms due to the interspecies competitions when the PVC plates were retrieved in November. There was no clear relationship between submerged duration and the abundance of sessile organisms due to the different settlement period. M. galloprovincialis seemed to be a strong competitor which could exclude the previous recruiters of macroalgae by overgrowth and occupy the substrate surface and maintain its high population density by preventing the settlement of other species until late autumn. These results suggested that the composition of sessile organisms in vacant hard substrates could be determined by the combined effects of supply-timing of larvae and post-settlement competitions.
This study was conducted to compare the species composition of sessile organisms on the artificial substrates of PVC submerged at different time intervals and duration in Jangmok Bay, Geoje Island, southern coast of Korea. Three PVC plates were submerged at one month interval from March to October and retrieved in November, 2007. A mussel, Mytilus galloprovincialis exclusively occupied the artificial substrates submerged from March to April and occurred as a dominant species to July. An ascidian, Styela plicata occurred as a dominant sessile species from May to August. Balanus amphtrite, Bugula sp., and hydrozoans occurred as dominant species on the plates submerged from July to September. There was a mis-match between the peak time of settlement and dominance of sessile organisms due to the interspecies competitions when the PVC plates were retrieved in November. There was no clear relationship between submerged duration and the abundance of sessile organisms due to the different settlement period. M. galloprovincialis seemed to be a strong competitor which could exclude the previous recruiters of macroalgae by overgrowth and occupy the substrate surface and maintain its high population density by preventing the settlement of other species until late autumn. These results suggested that the composition of sessile organisms in vacant hard substrates could be determined by the combined effects of supply-timing of larvae and post-settlement competitions.
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문제 정의
남해안 내만해역에서 인공부착판 투입시기와 투입기간에 따른 군집구조의 차이를 보고자 하였다. 거제도 장목만에서 2007년 3월에서 10월에 이르는 기간 동안 매월 PVC 재질의 인공부착판을 수심 50 cm에 수직방향으로 투입하였다.
유생의 공급과 부착기질에의 가입은 군집의 구조를 결정하는 중요한 요인으로 간주되고 있다. 본 연구에서는 남해안의 내만역에 새로운 부착기질을 공급하는 시기와 투입기간에 따른 부착성 저서생물군집의 조성차이를 보고자 하였다. 인공기질을 이용한 실험에서는 기존 부착생물의 영향을 최소화 하고, 시간별 가입종간 공간경쟁을 파악할 수 있는 장점이 있다.
본 연구에서는 한국 남해 내만해역에서 부착생물들이 PVC판을 투입한 시기에 따라 군집조성이 어떻게 달라지며, 투입기간이 늘어남에 따라서 부착생물의 군집조성에 어떠한 변동이 있는 지를 파악하고자 하였다.
제안 방법
투입한 부착판 중에서 2개는 투입한 지 1개월이 경과한 후에 수거하였고, 나머지 3개의 부착판은 실험종료 시기인 11월에 수거하였다. 따라서 최초 투입 부착판은 10개월 동안 해수에 계속 투입되어 있는 것이고, 점차 해수투입시기가 감소하여 최종 투입 부착판은 1개월 동안만 해수에 투입되는 것으로서 투입시기에 따른 부착생물군집의 구조에 대한 정보를 얻을 수있도록 하였다. 여기서는 투입시기가 서로 다르다는 단점이 있지만, 투입초기의 우점 가입종을 1차 회수 부착판에서 알 수 있기에 차후에 가입되는 부착생물과 어떤 경쟁관계를 가지는 지에 대한 정보를 얻을 수 있다고 판단하였다.
부착판에 부착된 부착생물들은 부착판을 점유한 정도에 기준하여 주요 우점종으로 선별하였으며, 우점종에 대해서는 종동정 이후 개체수와 습중량을 측정하였다. 본 연구에서는 부착 생물군집의 기능을 반영하는 생물량 자료를 사용하여 Shannon-Weaver의 종다양성지수 (H')를 구하였고, 또한 다변량분석법에서도 생물량 자료를 사용하여 square root 변환과 Bray-Curtis 유사도지수를 구하여 non-parametric multidimensional scaling (nMDS) 으로 배열법을 수행하여 투입기간별 종조성의 유사정도를 2차원평면에 나타내었다.
대상 데이터
남해안 내만해역에서 인공부착판 투입시기와 투입기간에 따른 군집구조의 차이를 보고자 하였다. 거제도 장목만에서 2007년 3월에서 10월에 이르는 기간 동안 매월 PVC 재질의 인공부착판을 수심 50 cm에 수직방향으로 투입하였다. 2007년 11월에 저서동물이 부착된 PVC판을 회수하여 부착생물군 집을 조사한 결과 지중해담치는 3월에서 7월에 투입된 부착판에서 우점종으로 출현하였고, 석회관갯지렁이와 주름멍게는 5월 이후 10월까지 투입한 부착판에서 우점종으로 남았다.
인공부착기질의 공급은 2007년 3월부터 10월까지 매월 이루어졌고, 2007년 11월에 모든 부착판이 회수되었다. 인공부착판은 20 cm × 25 cm 크기의 PVC판을 사용하였으며, PVC판을 수직으로 배열하여 5개를 틀에 매달아 표층 50 cm 수심에 투입하였다 (Fig.
인공부착판은 20 cm × 25 cm 크기의 PVC판을 사용하였으며, PVC판을 수직으로 배열하여 5개를 틀에 매달아 표층 50 cm 수심에 투입하였다 (Fig. 2).
투입한 부착판 중에서 2개는 투입한 지 1개월이 경과한 후에 수거하였고, 나머지 3개의 부착판은 실험종료 시기인 11월에 수거하였다. 따라서 최초 투입 부착판은 10개월 동안 해수에 계속 투입되어 있는 것이고, 점차 해수투입시기가 감소하여 최종 투입 부착판은 1개월 동안만 해수에 투입되는 것으로서 투입시기에 따른 부착생물군집의 구조에 대한 정보를 얻을 수있도록 하였다.
현장실험은 거제도 장목만에 위치한 한국해양연구원 남해연구소의 실험 가두리에서 수행되었다 (Fig. 1). 장목만의 2007년 수온 및 염분 변화를 보면 수온은 2007년 2월 2일에 6.
데이터처리
본 연구에서는 부착 생물군집의 기능을 반영하는 생물량 자료를 사용하여 Shannon-Weaver의 종다양성지수 (H')를 구하였고, 또한 다변량분석법에서도 생물량 자료를 사용하여 square root 변환과 Bray-Curtis 유사도지수를 구하여 non-parametric multidimensional scaling (nMDS) 으로 배열법을 수행하여 투입기간별 종조성의 유사정도를 2차원평면에 나타내었다. 자료의 분석에는 PRIMER 5.0을 사용하였다 (Clark and Warwick, 1994).
이론/모형
본 연구에서는 부착 생물군집의 기능을 반영하는 생물량 자료를 사용하여 Shannon-Weaver의 종다양성지수 (H')를 구하였고, 또한 다변량분석법에서도 생물량 자료를 사용하여 square root 변환과 Bray-Curtis 유사도지수를 구하여 non-parametric multidimensional scaling (nMDS) 으로 배열법을 수행하여 투입기간별 종조성의 유사정도를 2차원평면에 나타내었다.
성능/효과
2007년 3월에서 10월까지 부착판을 투입한 후 11월 말에 회수한 부착판에서의 분류군별 개체수와 습중량은 투입기간이 길수록 많았고, 투입기간이 짧을수록 부착생물의 현존량이 감소하였다 (Fig. 4). 2007년 3월에 투입된 PVC판은 총 8개월동안 해수에 잠겨 있었고, 그 이후 투입된 PVC판은 1개월씩 투입 기간이 감소된 상태에서 회수된 것이다.
2007년 3월-5월의 시기에 투입되어 6개월에서 8개월 동안 해수에 잠겨 있었던 PVC판에는 주로 지중해담치 (Mytilus galloprovincialis)가 대부분의 생물량을 차지하였다. 6월 이후에 투입되어 5개월 이하의 기간 동안 투입되어 있었던 PVC판에서는 주름미더덕 (Styela plicata) 이 대부분의 생물량을 차지하였으나, 봄철에 투입한 부착판에 비해서 생물량이 적었다. 한편 Choi et al.
투입기간이 1개월인 군집은 3개월이나 6개월 투입 군집에 비해서 종조성이 크게 달랐고, 3개월과 6개월 군집은 매우 유사한 종조성을 가진 것으로 나타나 3개월정도 투입되면 대체로 안정된 군집 구조를 보이는 것으로 나타났다. 본 연구에서는 동일한 투입시기 아니라 1개월씩 투입시기가 달랐고, 인공부착기질의 종류도 서로 달라서 Underwood and Chapman (2006) 의 실험결과와 직접 비교가 어렵지만 대략 5개월 (5월 투입판) -8개월 (3월 투입판) 투입 기간의 부착군집이 서로 유사한 종조성을 보였다 (Fig. 6). 하지만 가입시기와 우점종의 종류에 따라서는 투입기간에 상관없이 한 종에 의한 과도한 공간 점유는 오히려 종다양성을 낮추게 된다 (Fig.
부착생물의 종별 생물량 변동을 보기 위해서 MDS배열법으로 나타낸 2차원 그림을 보면 2007년 3월에서 5월에 이르는 봄철에 투입되었던 부착판에서는 부착생물의 종조성이 서로 유사한 양상을 보였으나, 봄철 이후에 투입된 부착판의 생물군집은 시간이 갈수록 점차 봄철 부착판 생물군집과 종조성이 달라짐을 보였다 (Fig. 6). 특히 10월에 투입한 부착판은 다른 시기에 투입된 부착판의 생물군집과는 종조성에 많은 차이를 보였다.
2). 수심에 따라서도 다양한 저서생물이 부착을 하지만 부착판 투입수심을 50 cm로 한 것에는 조간대와 조하대 부착생물이 모두 부착이 가능할 것이라는 판단으로 결정되었다.
특히 10월에 투입한 부착판은 다른 시기에 투입된 부착판의 생물군집과는 종조성에 많은 차이를 보였다. 이와 같이 연중 시기에 따라서 가입종이 달라지고 가입 후 새로이 가입되는 종들과의 종간경쟁의 결과로 부착생물군집의 종조성이 달라지는 것으로 나타났다.
실험종료 시에 회수한 부착판에서의 분류군별 개체수와 습중량은 지중해담치의 우점으로 3월-7월 사이에 투입된 부착판에서 최대치를 보였다. 종간 경쟁으로 인하여 최대가입시기와 우점시기가 일치하지 않은 부착생물들이 나타났고, 투입기간과 생물량이나 개체수 간에는 가입시기의 차이로 인하여 뚜렷한 관련성을 보이지 않았다. 투입시기별 및 투입기간별로 특정 저서생물이 우점종으로 출현하였는데, 이는 유생 공급을 결정하는 가입시기와 나중에 유입되는 유생을 배제하는 종간경쟁에 의해 최종 부착생물군집의 조성에 중요한 결정 요인이 되는 것으로 나타났다.
Underwood and Chapman(2006) 은 호주의 New South wales의 Long Bay에 나일론 재질의 청소용 솔을 인공기질로 제공하여 투입기간을 1개월, 3개월 6개월 등 3가지 기간에 인공기질에 가입되는 저서생물 군집을 비교하였다. 투입기간이 1개월인 군집은 3개월이나 6개월 투입 군집에 비해서 종조성이 크게 달랐고, 3개월과 6개월 군집은 매우 유사한 종조성을 가진 것으로 나타나 3개월정도 투입되면 대체로 안정된 군집 구조를 보이는 것으로 나타났다. 본 연구에서는 동일한 투입시기 아니라 1개월씩 투입시기가 달랐고, 인공부착기질의 종류도 서로 달라서 Underwood and Chapman (2006) 의 실험결과와 직접 비교가 어렵지만 대략 5개월 (5월 투입판) -8개월 (3월 투입판) 투입 기간의 부착군집이 서로 유사한 종조성을 보였다 (Fig.
종간 경쟁으로 인하여 최대가입시기와 우점시기가 일치하지 않은 부착생물들이 나타났고, 투입기간과 생물량이나 개체수 간에는 가입시기의 차이로 인하여 뚜렷한 관련성을 보이지 않았다. 투입시기별 및 투입기간별로 특정 저서생물이 우점종으로 출현하였는데, 이는 유생 공급을 결정하는 가입시기와 나중에 유입되는 유생을 배제하는 종간경쟁에 의해 최종 부착생물군집의 조성에 중요한 결정 요인이 되는 것으로 나타났다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
유생의 착저에 영향을 미치는 환경요인과 관련하어 제시되어온 이론은?
조하대 암반에 형성된 부착생물군집은 성체인 저서생물로부터 산란된 유생이 일정시간이 경과하여 변태를 할 수 있는 상태에 도달한 후에 다양한 환경조건의 영향을 받아서 정착하여 이루어진 결과이다. 유생의 착저에 영향을 미치는 환경요인으로는 지금까지 다양한 이론이 제시되었는데, 유생은 성체로부터 기인한 화학물질에 유인되어 착저되거나 (Crisp and Meadows, 1962), 이화학적인 환경조건에 반응하여 착저하거나 (Thorson, 1966), 수동적으로 해수유동에 의해 이동되어 착저한다는 (Butman, 1987) 이론 등이다. 부착기질에 물리적인 요인에 의해서 빈공간이 생기거나 새로운 해양시설물이 설치되면 그 곳에 부착생물의 재생산 시기에 따라서 순차적으로 가입되고, 기존의 가입생물과 종간경쟁을 통해 군집이 형성되는 일련의 천이과정을 거쳐 최종적으로 안정된 군집으로 정착하게 된다.
AHU 중 판상의 기질을 사용하는 경우에는 무엇에 영향을 받을 수 있나?
인공서식지는 실제 자연상태에서 얻기 어려운 반복 실험구를 쉽게 만들 수 있고, 다양한 크기와 기질종류, 배열방향 등을 조정하여 실험할 수 있는 장점이 있다. 인공서식지 중에서 판상의 기질을 사용하는 경우에는 수중에 위치한 판의 방향에 따라서 수평 또는 수직으로 부착기질을 투입하게 되는데, 부착판의 수중 위치에 따라서 또는 대형 해조류와 같은 다른 생물의 존재에 따라서 부착하는 저서생물의 종류와 양에 영향을 받는다 (Glasby and Connell, 2000; Fowler-Walker and Connell, 2007; Rule and Smith, 2007). 한편, 부착기질 투입시기와 거치 기간에 따라서 부착생물군집의 구조가 달라지는 것으로 알려져 있다 (Underwood and Chapman, 2006).
인공서식지의 장점은?
자연 암반에 부착하는 저서생물이나 인공시설물에 부착하는 오손생물의 군집형성을 연구하기 위해서는 보통 인공서식지(artificial habitat unit, AHU) 를 많이 사용한다. 인공서식지는 실제 자연상태에서 얻기 어려운 반복 실험구를 쉽게 만들 수 있고, 다양한 크기와 기질종류, 배열방향 등을 조정하여 실험할 수 있는 장점이 있다. 인공서식지 중에서 판상의 기질을 사용하는 경우에는 수중에 위치한 판의 방향에 따라서 수평 또는 수직으로 부착기질을 투입하게 되는데, 부착판의 수중 위치에 따라서 또는 대형 해조류와 같은 다른 생물의 존재에 따라서 부착하는 저서생물의 종류와 양에 영향을 받는다 (Glasby and Connell, 2000; Fowler-Walker and Connell, 2007; Rule and Smith, 2007).
참고문헌 (15)
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Butman, C. (1987) Larval settlement of soft sediment invertebrates: the spatial scales of pattern explained by active habitat selection and the emerging role of hydrodynamic processes. Oceanog. Mar. Biol. Ann. Rev., 25: 113-165.
Choi, J.-W, Seo, J.-Y., Park, S.-H. (2011) Recruitment patterns of sessile organisms on the artificial PVC panels in Jangmok Bay, southern coast of Korea. Korean J. Malacol., 27 (in press).
Clark, K.R. and Warwick, R.M. (1994) Change in marine communities: An approach to statistical analysis and interpretation. Plymouth Marine Laboratory, UK, 144 pp.
Crisp, D.P. and Meadow, P.S. (1962) The chemical bases of gregariousness in cirripedes. Proc. Roy. Soc. London (Biolo), 150: 500-520.
Fowler-Walker, M.J. and Connell, S.D. (2007) Habitat heterogeneity as a consequence of substratum-orientation and kelp canopy: Relating interdependent responses to common patterns. J. Exp. Mar. Biol. Ecol., 343: 127-137.
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Shim, J.H. and Jeong, M.S. (1987) Development and succession of marine fouling organisms on artificial substrata. J. Oceanol. Soc. Korea, 22(4): 257-270.
Smith, F. and Witman, J.D. (1999) Species diversity in subtidal landscapes: maintenance by physical processes and larval recruitment. Ecol., 80: 51-69.
Underwood, A.J. and Chapman, M.G. (2006) Early development of subtidal macrofaunal assemblages: relationships to period and timing of colonization. J. Exp. Mar. Biol. Ecol., 330: 221-233.
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