The purpose of this study is to analyze seasonal variations of seaweed community structure according to ocean environment at three areas in the east coast of Korea. Mean water temperatures of Gosung, Samchuk, and Gyeongju were $8.3^{\circ}C$, $11.2^{\circ}C$, and $13.1^{\c...
The purpose of this study is to analyze seasonal variations of seaweed community structure according to ocean environment at three areas in the east coast of Korea. Mean water temperatures of Gosung, Samchuk, and Gyeongju were $8.3^{\circ}C$, $11.2^{\circ}C$, and $13.1^{\circ}C$, respectively, during the growing winter season of 2011. Subtidal benthic macroalgal flora and community structure were investigated at the sites between February to November 2011. The numbers of seaweed species at the areas were 38, 12, and 15, respectively. The amounts of biomass were 7.35 kg $m^{-2}$, 1.80 kg $m^{-2}$, and 0.84 kg $m^{-2}$, respectively, during the period. The values of C/P, R/P, and (R+C)/P representing flora characteristics at Sokcho area were 0.1, 1.1, and 1.2, respectively. The values of flora characteristics at Samchuk were 0.3, 0.6, and 1.0, respectively. The values of flora characteristics at Gyeongju were 0.4, 4.0, and 1.2, respectively.
The purpose of this study is to analyze seasonal variations of seaweed community structure according to ocean environment at three areas in the east coast of Korea. Mean water temperatures of Gosung, Samchuk, and Gyeongju were $8.3^{\circ}C$, $11.2^{\circ}C$, and $13.1^{\circ}C$, respectively, during the growing winter season of 2011. Subtidal benthic macroalgal flora and community structure were investigated at the sites between February to November 2011. The numbers of seaweed species at the areas were 38, 12, and 15, respectively. The amounts of biomass were 7.35 kg $m^{-2}$, 1.80 kg $m^{-2}$, and 0.84 kg $m^{-2}$, respectively, during the period. The values of C/P, R/P, and (R+C)/P representing flora characteristics at Sokcho area were 0.1, 1.1, and 1.2, respectively. The values of flora characteristics at Samchuk were 0.3, 0.6, and 1.0, respectively. The values of flora characteristics at Gyeongju were 0.4, 4.0, and 1.2, respectively.
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문제 정의
그러나, 동해 해역별로 같은 시기에 해조상의 변화를 조사한 자료는 없는 실정이다. 본 연구는 수온 등 환경이 해조류 서식에 미치는 영향을 분석하기 위하여 동해 연안의 3개 해역을 중심으로 계절별 해조상과 군집 구조를 분석함으로써 환경과 해조류와의 관계를 연구하였다. 이를 통해서 고성군 대진, 삼척시 임원, 경주시 감포 3개 해역을 대상으로 분기별로 해조상을 수온과 영양염과 비교 및 분석하여 해양 환경에 따른 해조류 분포 특성을 밝히고자 한다.
본 연구는 수온 등 환경이 해조류 서식에 미치는 영향을 분석하기 위하여 동해 연안의 3개 해역을 중심으로 계절별 해조상과 군집 구조를 분석함으로써 환경과 해조류와의 관계를 연구하였다. 이를 통해서 고성군 대진, 삼척시 임원, 경주시 감포 3개 해역을 대상으로 분기별로 해조상을 수온과 영양염과 비교 및 분석하여 해양 환경에 따른 해조류 분포 특성을 밝히고자 한다.
제안 방법
국립수산과학원의 해양조사연보(2011)의 연안 정지관측자료에서 속초, 죽변, 감포 3개 지점 및 국토해양부의 한국해양환경 조사연보(2011) 자료를 활용하여 수온과 영양염 변동 등을 분석하여 해조류 서식 특성과 비교 분석하였다.
1. 동해안 수온 변동
동해안의 동해 북부 해역인 속초시, 중북부 울진군 죽변, 동해 남부 경주 감포의 수온 변동을 1971년부터 2011년 까지 조사한 결과를 분석하였다
. 속초의 평균 수온은 13.
생물량 측정을 위한 정량 조사는 수심 5, 10, 15, 그리고 20 m 수심에서 각각 10 cm × 10 cm로 구획된 방형구(50 cm ×50 cm)를 3개씩 놓고, 방형구 내에 출현하는 해조류를 끌칼을 이용하여 모두 채집하였다.
채집된 해조류는 현장에서 10% 포르말린-해수 용액으로 고정하여 실험실로 운반한 후 현미경 검경을 통해 동정하였으며, 출현종의 목록 및 국명은 Lee와 Kang (2002)에 따랐다. 생물량은 방형구별로 채집된 분류군 중에서 피도가 2% 이상인 해조류를 담수로 깨끗이 씻어서 모래 등의 이물질을 제거한 후 종별로 습중량을 0.1 g 수준까지 측정하고, 단위면적당 생물량(g wet wt m-2)으로 환산하였다. 연구 해역의 해조류 군집지수는 조사시기별로 출현한 해조류의 종별 평균 생물량과 종수를 근거로 하여 Margalef(1958)의 풍도지수(richness index, R), Shannon(1948)의 다양도지수(diversity index, H'), Pielou(1969)의 균등도지수(evenness index, J')와McNaughton(1967)의 우점도지수(dominance index)를 계산하고 각 정점의 유사도(similarity)를 분석하였다(Bray와 Curtis, 1957).
연구 해역의 해조류 군집지수는 조사시기별로 출현한 해조류의 종별 평균 생물량과 종수를 근거로 하여 Margalef(1958)의 풍도지수(richness index, R), Shannon(1948)의 다양도지수(diversity index, H'), Pielou(1969)의 균등도지수(evenness index, J')와McNaughton(1967)의 우점도지수(dominance index)를 계산하고 각 정점의 유사도(similarity)를 분석하였다(Bray와 Curtis, 1957).
대상 데이터
7. Average biomass (g wet wt/m2) of per depth in the subtidal rocky shore of three islands in east coast of Korea during the study period.
6. Average biomass (g wet wt/m2) of per sea weed division in the subtidal rocky shore of three islands in east coast of Korea during the study period.
해조상 및 해조류의 군집구조에 대한 조사는 고성군 저도, 삼척시 임원 및 경주시 감포에서 2011년 2월부터 11월까지 분기별(4회)로 수행되었다. 생물량 측정을 위한 정량 조사는 수심 5, 10, 15, 그리고 20 m 수심에서 각각 10 cm × 10 cm로 구획된 방형구(50 cm ×50 cm)를 3개씩 놓고, 방형구 내에 출현하는 해조류를 끌칼을 이용하여 모두 채집하였다.
데이터처리
연구 해역의 해조류 군집지수는 조사시기별로 출현한 해조류의 종별 평균 생물량과 종수를 근거로 하여 Margalef(1958)의 풍도지수(richness index, R), Shannon(1948)의 다양도지수(diversity index, H'), Pielou(1969)의 균등도지수(evenness index, J')와McNaughton(1967)의 우점도지수(dominance index)를 계산하고 각 정점의 유사도(similarity)를 분석하였다(Bray와 Curtis, 1957). 유사도 분석에 있어 그룹간 유의차 유무는 SIMPROF(similarity profile) test로 검정하였다. 군집분석은 PRIMER version 6(Clarke와 Gorley, 2006)를 이용하여 산출 및 도식화 하였다.
이론/모형
유사도 분석에 있어 그룹간 유의차 유무는 SIMPROF(similarity profile) test로 검정하였다. 군집분석은 PRIMER version 6(Clarke와 Gorley, 2006)를 이용하여 산출 및 도식화 하였다.
생물량 측정을 위한 정량 조사는 수심 5, 10, 15, 그리고 20 m 수심에서 각각 10 cm × 10 cm로 구획된 방형구(50 cm ×50 cm)를 3개씩 놓고, 방형구 내에 출현하는 해조류를 끌칼을 이용하여 모두 채집하였다. 채집된 해조류는 현장에서 10% 포르말린-해수 용액으로 고정하여 실험실로 운반한 후 현미경 검경을 통해 동정하였으며, 출현종의 목록 및 국명은 Lee와 Kang (2002)에 따랐다. 생물량은 방형구별로 채집된 분류군 중에서 피도가 2% 이상인 해조류를 담수로 깨끗이 씻어서 모래 등의 이물질을 제거한 후 종별로 습중량을 0.
성능/효과
2011년에 3개 해역에 출현한 해조류는 총 49종(녹조식물문 3종, 갈조식물문 20종, 홍조식물문 26종)으로 홍조식물문의 출현빈도가 53.06%로 최대였다. 정점별로 보면 저도에서 총 38종이 출현하여 녹조식물문 2종, 갈조식물문 17종, 홍조식물문 19종이었고, 분류군별 비율은 녹조식물문이 5.
각 정점의 계절별 해조류 출현종수와 생물량은 저도 해역이 모든 계절에서 높게 나타났다. 계절별 출현 종수를 분석한 결과, 우점하는 분류군의 비율은 고성군 저도에서 동계와 추계에 홍조식물문이 높은 비율을 보였으며, 춘계와 하계에는 갈조식물문의 비율이 높게 나타났다.
각 정점의 연평균 조위별 생물량은 저도에서 수심 5 m(733.56 g), 10 m(503.93 g), 15 m(431.94 g), 20m(168.83 g)으로 5 m에서 최대를 보이고 20 m에서 야키시리구멍쇠미역(Agarum clathratum)의 생물량만이 나타나 최소를 보였다. 임원에서는 10 m(503.
06%로 최대였다. 각 해역별 결과는 저도 해역 38종, 임원 해역 12종, 감포 해역 15종이였다. 저도와 감포에서는 홍조식물문이 50%이상의 비율로 나타나 대표적인 분류군이었으며, 반면 임원에서는 갈조식물문이 홍조식물문보다 높은 비율을 차지하였다.
33%)을 보였고, 계절별 출현종은 7-12종으로 춘계에 최소였고 하계에 최대였다. 감포에서는 15종으로 녹조식물문 2종(13.33%), 갈조식물문 5종(33.33%), 홍조식물문 8종(53.33%)이 나타났고, 계절별 출현종은 5-12종으로 춘계에 최소를 동계에 최대를 보였다. 저도와 감포에서는 홍조식물문이 50%이상의 비율로 나타나 대표적인 분류군이었으며, 반면 임원에서는 갈조식물문이 홍조식물문보다 높은 비율을 차지하였다(Table 1).
반면에 비화에서는 조식동물 구제 노력이 없어 이러한 차이를 나타내는 것이라고 판단된다. 경주시 감포 해역에서는 해조류 생물량이 840.00 g으로 녹조식물문 81.16 g, 갈조식물문 610.04 g, 홍조식물문 148.80 g으로 나타나 저도, 임원에 비해 현저히 낮은 생물량을 보였다. 울산시신리, 대송에서 연구한 Choi(2010) 결과에 따르면 생물량이 2,960.
각 정점의 계절별 해조류 출현종수와 생물량은 저도 해역이 모든 계절에서 높게 나타났다. 계절별 출현 종수를 분석한 결과, 우점하는 분류군의 비율은 고성군 저도에서 동계와 추계에 홍조식물문이 높은 비율을 보였으며, 춘계와 하계에는 갈조식물문의 비율이 높게 나타났다. 삼척시 임원에서는 춘계에 홍조식물문과 갈조식물문이 같이 우점하는 분류군이였으며 모든 계절에서는 갈조식물문이 우점하였다.
이러한 결과는 삼척시 임원의 경우 동해안의 대표적인 갯녹음 해역으로 분류된바 있으며 이 해역에는 2004～2007년에 걸쳐 바다숲조성을 실시하였다(kim 등, 2012). 대상종으로 다시마, 모자반, 감태등으로 인위적으로 갈조식물문을 대규모로 조성한것이 영향을 미친 것으로 판단된다.
동해안의 수온 변동 자료를 분석한 결과, 동해 북부일수록 겨울철에 수온이 낮은 반면 여름철에는 수온약층이 약해지면서 표층과 저층의 수온이 비슷한 경향을 보이고 있다(NFRDI, 2011). 따라서 본 연구에서 조사 해역의 수온 변동은 속초의 최소값은 2월에 5.6℃, 최고값은 8월에 22.6℃, 죽변은 최소값이 2월 9.6℃, 최대값이 9월 21.9℃, 감포 최소값은 2월 11.2℃, 최대값은 9월 22.9℃를 보였다. 겨울철의 저 수온은 한해성 해조류인 다시마 등을 번식하게 하는 환경적인 요인이 되고 있다.
본 연구에서 고성군 저도 해역에서 산출된 C/P값은 0.12, R/P값은 1.1, (R+C)/P값은 1.24로 나타나 고성군 저도 해역이 한해성 해조상의 특성을 보이는 것으로 밝혀 졌다.
5%(Lee 등, 1997)로 나타났다. 본 연구에서 임원 해역의 경우 이러한 경향과 달리 갈조식물문이 50.0%, 홍조식물문이 33.33%로 나타나 다른 해역과 차이를 보이고 있다. 이러한 결과는 삼척시 임원의 경우 동해안의 대표적인 갯녹음 해역으로 분류된바 있으며 이 해역에는 2004～2007년에 걸쳐 바다숲조성을 실시하였다(kim 등, 2012).
본 연구에서의 2011년에 3개 해역에 출현한 해조류는 49종(녹조식물문 3종, 갈조식물문 20종, 홍조식물문 26종)으로 홍조식물문의 출현빈도가 53.06%로 최대였다. 각 해역별 결과는 저도 해역 38종, 임원 해역 12종, 감포 해역 15종이였다.
본 연구의 3개 해역의 전체 생물량(g wet wt m-2)은 3329.20 g으로 녹조식물문 82.13 g, 갈조식물문 2712.97 g, 홍조식물문 534.10 g으로 갈조류가 전체 생물량의 81.49%를 차지하였다. 이는 대체적으로 갈조식물문이 대형개체이여서 생물 종수와는 달리 생물량이 우점한 것으로 판단된다.
24로 나타나 고성군 저도 해역이 한해성 해조상의 특성을 보이는 것으로 밝혀 졌다. 삼척시 임원 해역에서 산출된 C/P값은 0.33, R/P값은 0.67, (R+C)/P값은 1.0로 나타나 고성군 저도 해역와 같이 한해성 해조상의 특성을 보였으며, 동해 남부 해역인 경주시 감포의 산출된 C/P값은 0.4, R/P값은 4.0,(R+C)/P값은 1.2로 나타나 다른 2개 해역과는 달리 열대성 해조상의 특성을 보이는 것으로 밝혀 졌다. Shin(2008b)의 고성군 대진 해역의 C/P 값은 0.
경주시 감포에서는 동계에 홍조식물문이 우점하였으며 다른 계절에서는 홍조식물문과 갈조식물문이 우점하여 나타났다. 생물량으로 분석한 결과, 제 1, 2우점종과 전체 생물량의 비율로 분석한 우점도 지수(Dominance index, DI)는 저도에서 0.29-0.68로 춘계에 최대, 동계에 최소였고, 임원에서는 0.60-0.81로 하계에 최소, 춘계에 최대를 나타냈다. 감포는 0.
저도에서는 조위별로 갈조식물문이 8종이 골고루 분포하고 있어 수직분포가 잘 나타났다. 수심 15 m에서 높은 생물량으로 홍조식물문인 참빗풀이 우점종이었고 야키시리구멍쇠미역 한 종만이 20 m에서 군락을 형성하였다. 임원에는 괭생이모자반이 모든 조위에서 우점종이었고, 준우점하여 나타는 종들의 생물량은 낮아 수직분포가 잘 나타나지 않았다.
연구 기간동안 모든 정점에서 모두 출현한 종은 없었으며, 각 정점별로 모두 출현한 종은 저도에서 구멍갈파래(Ulva pertusa), 쇠꼬리산말(Desmarestia viridis), 미역(Undaria pinnatifida), 야키시리구멍쇠미역(Agarum clathratum), 다시마(Saccharina japonica), 알쏭이모자반(Sargassum pallidum), 참빗풀(Odonthalia corymbifera)로 7종이었으며, 임원에서는 감태(Ecklonia cava), 알쏭이모자반(S. pallidum), 괭생이모자반(S. horneri), 우뭇가사리(Gelidium amansii), 개우무(Pterocladia capillacea), 참곱슬이(Plocamium telfairae)로 6종이, 감포에서 괭생이모자반(S. horneri), 잔금분홍잎(Acrosorium polyneurum), 모로우붉은실(Polysiphonia morrowii)로 3종이 나타났다(Table 2).
임원의 두 그룹과 다른 3개 그룹들 간의 유사도는 급격히 낮아져 임원(D, E)과 감포의 겨울(C) 사이에는 32.79%의 유사도를 보이고 감포의 남은 계절(B)그룹과 24.38% 유사도를 보였으며, 저도(A)그룹과 나머지 4개그룹간에는 23.19%로 가장 낮은 유사도로 유의차를 보였다(SIMPROF test, p<0.05).
해조류의 생물량에 따른 우점종(dominant species)의 수직분포를 보면, 갈조식물문이 모든 조사정점의 조하대 조위별로 높은 생물량을 가지고 있어 동해안을 대표하는 종으로 확인되었다. 저도에서는 조위별로 갈조식물문이 8종이 골고루 분포하고 있어 수직분포가 잘 나타났다.
후속연구
해조군집이 수온의 변화에 따라 변화함으로 이에 대한 장기적인 모니터링으로 기후변화에 의한 영향을 확인하여야 할 것이다. 또한, 다수의 연구에서 나타난바와 같이 해역별로 서식하는 종과 우점종의 차이가 확인되었으며 생물량은 점차 감소하고 있어 이에 대한 연구가 이루어져야 할 것으로 사료된다.
본 연구에서 나타난 바와 같이, 동해안은 위도에 따른 해역별로 수온의 차이가 나타나고 있고 점차 상승하고 있음이 분명해지고 있다. 해조군집이 수온의 변화에 따라 변화함으로 이에 대한 장기적인 모니터링으로 기후변화에 의한 영향을 확인하여야 할 것이다. 또한, 다수의 연구에서 나타난바와 같이 해역별로 서식하는 종과 우점종의 차이가 확인되었으며 생물량은 점차 감소하고 있어 이에 대한 연구가 이루어져야 할 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
기후변화가 가속화되어 21세기 해수 평균수온과 해수면은 어떻게 변화할 것으로 예상하는가?
2007년에 발간된 Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) 제 4차 보고서에 따르면 21세기에는 기후변화가 가속화되어 해수 평균수온이 6.4℃, 해수면은 최대 59 cm 상승될 것으로 예상하였으며 우리나라 주변 해역은 지난 41년간 1.35℃, 연간 0.
해조류의 생장에 영향을 미치며 해조류가 소실되는 갯녹음 현상의 원인은 무엇인가?
033℃ 상승하였는데 이러한 기후변화는 대기중 이산화탄소 농도 증가 및 해류변화 등이 원인이며, 이로 인해 생태계의 먹이망 구조변화, 어류자원변동이 예상된다(ME, 2010). 기후변화의 대표적 현상인 수온 상승은 해조류의 생장에 영향을 미치며 해조류가 소실되는 갯녹음 현상의 원인으로 주목 받고 있다(Fujita. 2010).
같은 장소에서도 조사 시점에 따라 해조상과 생물량의 변화가 나타나고 있다는 사실의 사례는 무엇인가?
같은 장소에서도 조사 시점에 따라 해조상과 생물량의 변화가 나타나고 있다. 예를 들면, 강원 임원 해역 조사에서 다시마, 개다시마, 미역, 우뭇가사리, 야끼시리구멍쇠미역 등이 서식하였는데 현존량은 429.9 g/m2이었고, 조사당시 우점종은 다시마였다(Jang 등, 1994). 그러나 본 연구에서는 다시마, 개다시마 등이 이미 소실되었으며 대형갈 조류의 현존량도 현저히 감소하였다.
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