To understand the characteristics of sedimentary and benthic environments in habitats of naturally-occurring intertidal benthic macroalgae, various geochemical parameters of sediment (grain size, ignition loss [IL], chemical oxygen demand [COD], and acid volatile sulfur [AVS]) and pore water (temper...
To understand the characteristics of sedimentary and benthic environments in habitats of naturally-occurring intertidal benthic macroalgae, various geochemical parameters of sediment (grain size, ignition loss [IL], chemical oxygen demand [COD], and acid volatile sulfur [AVS]) and pore water (temperature, salinity, pH, and nutrients) were measured in the southern intertidal zone of Hampyeong Bay at two month intervals from April to October 2009. Ecological characteristics including the distribution and biomass of benthic macroalgae were also investigated. Benthic macroalgae were distributed below 4 to 5 m depth from mean sea level near the lower portion of the intertidal zone where air exposure time is relatively short. The distribution area and biomass of benthic macroalgae gradually decreased during the study period. The surface sediments in the benthic algal region were mainly composed of finer sediments, such as slightly gravelly mud and mud. The temperature, salinity, pH, and nutrient concentrations (except dissolved inorganic nitrogen) in pore water did not differ in regions with and without benthic macroalgae, whereas the mean grain size and the concentrations of IL, COD, and AVS in sediments were much higher in regions harboring benthic macroalgae. The correlation between mean grain size and IL in sediments displayed two distinct gradients and the slope was much steeper in regions harboring benthic macroalgae, indicating that the content of organic matter in benthic algal region is not solely dependent on mean grain size. Our results indicate that the benthic macroalgae in the southern intertidal zone of Hampyeong Bay play an important role in the accumulation of organic matter in sediment.
To understand the characteristics of sedimentary and benthic environments in habitats of naturally-occurring intertidal benthic macroalgae, various geochemical parameters of sediment (grain size, ignition loss [IL], chemical oxygen demand [COD], and acid volatile sulfur [AVS]) and pore water (temperature, salinity, pH, and nutrients) were measured in the southern intertidal zone of Hampyeong Bay at two month intervals from April to October 2009. Ecological characteristics including the distribution and biomass of benthic macroalgae were also investigated. Benthic macroalgae were distributed below 4 to 5 m depth from mean sea level near the lower portion of the intertidal zone where air exposure time is relatively short. The distribution area and biomass of benthic macroalgae gradually decreased during the study period. The surface sediments in the benthic algal region were mainly composed of finer sediments, such as slightly gravelly mud and mud. The temperature, salinity, pH, and nutrient concentrations (except dissolved inorganic nitrogen) in pore water did not differ in regions with and without benthic macroalgae, whereas the mean grain size and the concentrations of IL, COD, and AVS in sediments were much higher in regions harboring benthic macroalgae. The correlation between mean grain size and IL in sediments displayed two distinct gradients and the slope was much steeper in regions harboring benthic macroalgae, indicating that the content of organic matter in benthic algal region is not solely dependent on mean grain size. Our results indicate that the benthic macroalgae in the southern intertidal zone of Hampyeong Bay play an important role in the accumulation of organic matter in sediment.
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문제 정의
, 1990). 따라서, 연구지역인 함평만 남부 마산리 조간대의 해조류 분포지역 주변의 수리환경 특성 및 퇴적양상에 대한 이해를 돕기 위해 지형변화를 살펴보았다.
함평만 주변에는 산업시설이나 마을이 발달하지 않아 오염원이 거의 없고, 많은 양의 유량을 가진 하천이 존재하지 않아 담수의 유입이 적음에도 불구하고 해조류인 가시파래가 여름철 일정기간을 제외한 연중 분포한다. 따라서, 이 연구가 진행된 함평만 남부 마산리 조간대내 해조류의 분포면적 및 생물량 변화를 살펴보았다.
따라서, 이 연구에서는 해조류인 가시파래가 발생하는 조간 대의 퇴적환경 및 저서환경 특성을 파악하고자 가시파래가 연중 출현하는 함평만을 연구지역으로 선정하여 조간대 지형, 해조류 분포면적 및 생물량, 그리고 퇴적물과 공극수의 지화학적 특성을 나타내는 여러가지 인자들에 대하여 조사하였다.
제안 방법
공극수 시료는 퇴적물 채취정점 주변에 작은 구멍을 만들어 고이는 물을 채취하여 수온과 염분은 휴대용 염분계(Oakion, Model Salt 6 and Hach, Model Sension 5), 그리고 pH는 휴대용 pH 센서(Oakion, Model pHTestrs 20)를 이용하여 현장에서 측정하였으며, 영양염류 (NO3--N, NO2--N, NH4+-N, PO43-P, Si(OH)4)는 25 mm GF/F 여과지와 주사기형 여과세트를 이용하여 현장에서 여과한 후 냉동상태로 보관하여 실험실로 옮겨 영양염 자동분석기(Alliance, Model INTEGRAL FUTURA and Seal analytical GmbH, Model QUAATRO)로 분석하였다. 여기서 질산질소(NO3--N), 아질산질소(NO2--N), 암모니아질소(NH4+-N)의 합을 용존무기질소(dissolved inorganic nitrogen, DIN), 인산인 (PO43--P)은 용존무기인(dissolved inorganic phosphorus, DIP), 규산규소(Si(OH)4)는 용존무기규소(dissolved inorganic silicate, DSi )로 정의하였다.
측선 B의 경우에도 해안가와 큰 조류로를 제외한 MSL 아래 약 4-5m 깊이에 해조류가 분포하였으나, A 측선과 달리 해안가로부터 약 200 m 부근과 250-400 m, 600-800 m, 900-1,100 m, 그리고 약 1,200 m 부근의 일부지역에 번무하고 있었다. 따라서, 해조류가 분포하는 지역과 분포하지 않는 지역의 퇴적 및 저서 환경 차이를 보기 위해 측선 A의 경우 총 5개 정점(분포지역 -A2, A3, A4 ; 비분포지역 - A1, A5), 측선 B의 경우 총 6개 정점 (분포지역 - B2, B4, B5 ; 비분포지역 - B1, B3, B6)을 선정하여 퇴적물과 공극수 시료를 채취하여 지화학적 특성을 나타내는 여러가지 요인들을 살펴보았다
여기서, 지형조사를 위해 사용한 기기는 3 km의 수평거리에±2 mm의 고도오차를 보이는 것으로 알려져 있다. 이와 함께 해조류 분포지역의 면적은 퇴적물과 공극수의 측선조사 시기에 휴대용GPS(Garmin, Model GPS-5)를 이용하여 해조류가 분포하는 가장자리를 따라 도보로 이동하면서 위경도 좌표를 알아낸 후 실험실에서 그 이동경로를 연결하여 면적을 산출하였다. 해조류의 생물량은 40 cm×40 cm 크기의 방형구를 이용하여 방형구내에 출현한 해조류를 모두 채집한 후 실험실로 옮겨 이온교환수로 퇴적물을 제거한 다음 건조기에 넣고 40℃에서 건조하여 항량을 구하였으며 이를 단위면적당 건중량으로 환산하였다.
조간대의 지형적 특성을 파악하기 위한 지형조사는 2009년 4월에 해안선 부근에 기준점을 선정한 후 2개의 측선을 따라 광파거리측정기(Topcon, Model GTS-751)를 사용하여 지형적인 변화를 보이는 지점의 고도를 측정하는 방법으로 행하였다. 여기서, 지형조사를 위해 사용한 기기는 3 km의 수평거리에±2 mm의 고도오차를 보이는 것으로 알려져 있다.
함평만 남부 마산리 조간대의 퇴적환경 특성을 살펴보기 위하여 조사한 각 시기별 퇴적물 중 평균입도(mean grain size, Mz), WC, IL, COD, AVS 분석결과를 에 나타내었다. 퇴적물의 입도분석 결과, 연구기간 내 퇴적물 중 자갈은 0-27.
해조류의 생물량은 40 cm×40 cm 크기의 방형구를 이용하여 방형구내에 출현한 해조류를 모두 채집한 후 실험실로 옮겨 이온교환수로 퇴적물을 제거한 다음 건조기에 넣고 40℃에서 건조하여 항량을 구하였으며 이를 단위면적당 건중량으로 환산하였다.
대상 데이터
2009년 4월 함평만 남부 마산리 조간대에서 해조류 분포지역내 2개의 측선을 선정하여 그 지형단면 조사하였으며, 그 결과를 Fig. 3에 도시하였다. 측선 A의 경우, 전 연구지역이 평균 해수면(mean sea level, MSL) 아래에 존재하였으며, 해안가로부터 간조선 방향으로 약 150 m까지 급경사를 보이다200 m 바깥쪽으로는 완만한 경사를 보였다.
연구지역인 함평만은 한반도 남서쪽의 북위 35° 00′-35° 15′, 동경 126° 15′-126° 30′ 사이에 있는 북서-남동방향으로 길게 뻗어있는 형태를 가진 반폐쇄적인 내만이다(Fig. 1).
전남서부 함평만 내 조간대 해조류 분포지역의 퇴적환경 및 저서환경 특성을 파악하기 위하여 2009년 4-10월 사이에 2개월 간격으로 함평만 남부 마산리 조간대내 2개의 측선을 선정하여 해조류 분포지역과 비분포지역으로 나누어 총 11개 정점에서 퇴적물 및 공극수 시료를 채취하였다(Fig. 1). 퇴적물 시료는 표층 0-2 cm 내의 퇴적물만을 고밀도 폴리에틸렌병(high density polyethylene bottle)에 담아 냉장 및 냉동상태로 보관하여 실험실로 운반한 후 입도(grain size)와 강열감량(ignition loss, IL), 화학적산소요구량(chemical oxygen demand, COD), 산휘발성황화물(acid volatile sulfide, AVS)을 Hwang et al.
이론/모형
1). 퇴적물 시료는 표층 0-2 cm 내의 퇴적물만을 고밀도 폴리에틸렌병(high density polyethylene bottle)에 담아 냉장 및 냉동상태로 보관하여 실험실로 운반한 후 입도(grain size)와 강열감량(ignition loss, IL), 화학적산소요구량(chemical oxygen demand, COD), 산휘발성황화물(acid volatile sulfide, AVS)을 Hwang et al. (2010)이 실시한 방법에 따라 분석하였다.
성능/효과
2009년 4월부터 10월까지 해조류 분포지역의 면적은 4월에 0.41 km2, 6월에 0.38 km2, 8월에 0.34 km2, 10월에 0.29 km2로 4월에서 10월로 갈수록 그 면적은 점차 감소하는 경향을 보였으며, 10월의 경우 4월의 초기 관측시보다 30% 정도 해조류의 분포면적이 작았다(Fig. 2). 해조류의 생물량 또한, 4월에 43.
해안가 부근의 조간대상부인 A1과 B1 그리고 B3 정점을 제외한 모든 지역에서 실트와 점토의 함량이 70% 이상으로 세립한 퇴적물이 우세하였다. 각 시기별 조사정점에 따른 자갈, 모래, 실트, 점토 함량을 기초로 Folk (1968)의 삼각좌표에 도시한 결과, 연구기간 동안 퇴적물은 역니질사(gravelly muddy sand, gmS), 약역니질사(slightly gravelly muddy sand, (g)mS), 약역질니(slightly gravelly mud, (g)M), 니(mud, M), 역질니(gravelly mud, gM), 실트(silt, Z), 니(mud, M)의 총 7개 퇴적물 유형(sedimentary type)으로 나타났다(Fig. 5). 이러한 결과를 바탕으로 퇴적물의 조직특성에 따라 퇴적상(sedimentary facies)은 약역질니((g) M), 역니질사(gmS), 실트(Z)인 총 3개의 퇴적상으로 구분되었다.
또한, 분포지역과 비분포지역에서 공극수의 영양염류 중 DIP는 각각 평균 0.8±0.6 μM 과 0.6±0.6 μM, DSi는 각각 평균 110±43 μM 과 110±29 μM로 다른 공극수 중 성분들과 마찬가지로 분포지역과 비분포지역 사이에 큰 차이를 보이지 않았다.
0 Ø)가 우세하였다(Table 1). 또한, 전체적으로 퇴적물은 연구기간 동안 조간대 상부지역인 A1, B1 정점과 A 측선의 간조선 부근의 A4, A5 정점에서 4월부터 10월까지 시간이 지날수록 다소 세립해지는 경향을 보인 반면, 조간대 중부지역인 A2, A3, B2, B3 정점 부근에서는 다소 조립해지는 경향을 보였다. 이는 여름철 해수면 상승과 태풍으로 인해 연구지역 주변의 조간대 중부지역에서 재부유한 세립질 퇴적물들이 외해로 빠져나가지 못하고 연구지역 내 조간대 상부 혹은 간조선 부근에 많이 퇴적되었기 때문인 것으로 생각된다.
0 Ø)사이인 지역에 분포하는 것으로 나타났다. 또한, 해조류는 그 지역의 퇴적물 내 공극수 중 영양염류(특히, DIN)를 소비하는 것으로 보이며, 각 시기별 해조류의 생물량과 영양염류 농도결과를 고려하였을 때, 해조류의 생물량이 많을수록 공극수 중 영양염류의 제거량은 증가할 것으로 예상된다. 특히, 최근 Kang et al.
이러한 결과를 바탕으로 퇴적물의 조직특성에 따라 퇴적상(sedimentary facies)은 약역질니((g) M), 역니질사(gmS), 실트(Z)인 총 3개의 퇴적상으로 구분되었다. 약역질니 퇴적물은 양측선의 조간대 중앙부와 간조선 부근인 A2, A3, B2, B3, B5, B6 정점에서 나타나고 역니질사 퇴적물은 퇴적물은 양측선의 조간대 상부지역인 A1, B1 정점 그리고 실트 퇴적물은 주로 A측선의 간조선 부근인 A4, A5 정점과 B4 정점에 우세하게 분포하였다.
5). 이러한 결과를 바탕으로 퇴적물의 조직특성에 따라 퇴적상(sedimentary facies)은 약역질니((g) M), 역니질사(gmS), 실트(Z)인 총 3개의 퇴적상으로 구분되었다. 약역질니 퇴적물은 양측선의 조간대 중앙부와 간조선 부근인 A2, A3, B2, B3, B5, B6 정점에서 나타나고 역니질사 퇴적물은 퇴적물은 양측선의 조간대 상부지역인 A1, B1 정점 그리고 실트 퇴적물은 주로 A측선의 간조선 부근인 A4, A5 정점과 B4 정점에 우세하게 분포하였다.
이와 함께 퇴적물 내 WC 또한 분포지역과 비분포지역에서 각각 평균 49±4%와 평균 34±9%로 분포지역이 비분포지역에 비해 다소 높았다.
입도분석결과를 바탕으로 Folk and Ward (1957) 계산식에 의하여 구한 퇴적물의 통계학적 특성을 나타내는 Mz는 연구기간 내 1.0-7.7 Ø (평균 5.6±2.1 Ø)범위로 조립사(coarse sand)와 세립실트(fine silt) 사이였다(Table 1).
즉, 함평만 내 조간대 해조류는 조석주기 동안 대기와의 노출시간이 짧은 평균해수면으로부터 4-5 m 아래의 간조선 부근에 퇴적물의 입도가 조립실트(coarse silt, 6.0 Ø)와 세립실트(fine silt, 8.0 Ø)사이인 지역에 분포하는 것으로 나타났다.
퇴적물 내 유기물 함량 특성을 나타내는 IL, COD, AVS는 분포지역과 비분포지역에서 각각 평균 5.6±1.5%와 3.2±1.4%, 평균 10.5±2.1 mg O2/g·dry와 4.8±3.1 mg O2/g·dry, 평균 0.02±0.04 mg S/g·dry와 0.01±0.01 mg S/g·dry 로서 분포지역이 비분포지역에 비해 높은 농도를 보였다.
퇴적물의 입도분석 결과, 연구기간 내 퇴적물 중 자갈은 0-27.7% (평균 4.9±8.1%), 모래는 0.3-63.1% (평균 18.6±22.1%), 실트와 점토는 각각 8.8-72.9% (평균 59.0±25.3%), 5.1-40.7%(평균 24.5±11.2%) 범위였다(Fig. 4).
퇴적물중 AVS 농도는 ND-0.15 mg S/g·dry (평균 0.01±0.03 mg S/g·dry) 범위였으며, 8월에 일부 정점(A3, A4, B5)에서 0.1 mgS/g·dry 이상의 높은 농도를 보일뿐 그외 모든 정점에서 검출되지 않았다.
후속연구
아울러 해조류가 번무할 시기에 함평만 입구 부근에는 김양식이 활발하게 이루어지기 때문에 해조류에 의한 영양염류의 섭취는 김의 성장에 필요한 영양염류의 공급량을 감소시켜 김양식 생산량에 큰 영향을 줄 수 있다. 그러므로, 이러한 사실을 확인하기 위해 앞으로 함평만 내 해조류의 분포가 함평만 조간대 공극수와 연안 해수 중 용존 화학성분에 미치는 영향과 김양식 생산량과의 관계에 대한 보다 체계적이고 심도있는 연구가 필요하다.
특히, 150-400 m 사이에는 크고 작은 조류세곡이 발달해 있었으며, 약 600 m 와 900 m 부근에 깊이 5 m 이상의 깊고 넓은 조류로가 존재하였다. 여기서, 900 m 부근의 조류로는 600 m부근의 조류로보다 훨씬 깊고 넓어 도보로서의 지형조사는 불가능하여 추가적인 조사는 이루어지지 않았다. 측선 B 또한 측선 A와 유사하게 전 연구지역이 평균해수면 아래에 존재하였고, 해안가에서부터 간조선 방향으로 약 250 m까지 급경사를 이루다 그 이후부터 다소 완만한 경사를 보였다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
홀로세 해침에 의해 형성된 환경은 어떤 것들이 있는가?
우리나라의 서해안과 남해안은 약 18,000년 전 마지막 빙하기 이후 홀로세 해침(Holocene Transgression)에 의해 리아스식 해안과 반폐쇄적인 내만, 하구 등 다양한 연안환경이 형성되었고, 특히 지속적으로 부유물질이 공급되고 해수의 흐름이 약한 하구역이나 반폐쇄적인 내만해역을 중심으로 넓고 평탄한 조간대(intertidal zone)가 발달하였다(Ryu et al., 1997;1998).
녹조식물 종류 중 하나인 가시파래의 서식지가 바뀐 이유는 무엇인가?
, 2003). 이들 가시파래는 과거 우리나라에서 동해안(Boo and Lee, 1986; Lee and Oh, 1986), 서해안(Kim et al., 1986), 남해안(Song, 1986) 및 제주도(Lee et al., 1986)등 전국적으로 분포하였으나, 경제발전에 따른 임해공업단지의 조성으로 연안해역에 도시의 생활하수와 산업 오폐수 등이 유입되면서, 그 분포지역은 감소하여 현재에는 장흥, 완도, 무안 등 전남 남서해안의 일부 청정지역에 출현하는 것으로 보고되고 있다(Yoon et al., 2003).
조간대의 특징은 무엇인가?
, 1997;1998). 이들 조간대는 조석에 의한 노출과 침수를 반복하며 해양 및 대기환경의 영향을 받아 퇴적물과 공극수의 지화학적 특성들이 급격한 변화를 보이는 곳이지만, 다양한 퇴적환경 및 저서환경을 바탕으로 지구상에 존재하는 생물의 약 20%가 서식할 만큼 생물다양성이 높은 곳이다(Chang, 2008; Hwang and Kim, 2011).
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