엘리뇨/라니냐와 정상 기간 동중국해 북부해역의 자치어의 군집구조 비교 Comparison of Community Structure of Fish Larvae in the Northern East China Sea in Normal and El Niño/La Niña Periods원문보기
The aim of this study was to compare community structure of larval fish species in the northern East China Sea during normal meteorological conditions in autumn 2009, during the El Ni$\tilde{n}$o period in 2009-2010, and during the La Nina period in 2010. Fifty taxa were recorded during t...
The aim of this study was to compare community structure of larval fish species in the northern East China Sea during normal meteorological conditions in autumn 2009, during the El Ni$\tilde{n}$o period in 2009-2010, and during the La Nina period in 2010. Fifty taxa were recorded during the study period; the most dominant species were Benthosema pterotum and Gobiidae spp. In October 2008 during the normal period, warm water from the Tsushima Warm Current (TWC) intruded more into the surface and middle layers, and cold water affected by the Yellow Sea Cold Water (YSCW) intruded into the bottom layer. In October 2009 during the El Ni$\tilde{n}$o period, intrusion of the China Coastal Water (CCW), which has low salinity (<32.2 psu), was more apparent than intrusion of the TWC or YSCW. In October 2010 during the La Nina period, intrusion of the TWC and CCW was relatively weak, resulting in the lowest temperature and highest salinity observed during the study period in the eastern part of the study area. Hierarchical cluster, one-way ANOSIM (analysis of similarities), and SIMPER (similarity-percentages procedure) analyses provided two main results. First, the abundance of the most dominant larval fish species in autumn of the normal period was greater than that in autumn of the El Ni$\tilde{n}$o/La Nina periods, resulting in a significant difference in ichthyoplankton community structure between the periods. The abundance of Benthosema pterotum increased in the normal period, possibly influenced by the intrusion of cold water from the YSCW; the abundance of species residing in Korean waters (e.g., Gobiidae spp.) probably decreased during the El Ni$\tilde{n}$o/La Nina periods. The second finding was that the abundance of subtropical larval fish in autumn of the normal period was generally larger than that during autumn of the El Ni$\tilde{n}$o/La Nina periods. This could have been induced by the stronger intrusion of warm water from the TWC during the normal period. Although differences in oceanographic conditions between El Ni$\tilde{n}$o and La Nina periods were observed, the differences in ichthyoplankton community structure between the two periods were not significant.
The aim of this study was to compare community structure of larval fish species in the northern East China Sea during normal meteorological conditions in autumn 2009, during the El Ni$\tilde{n}$o period in 2009-2010, and during the La Nina period in 2010. Fifty taxa were recorded during the study period; the most dominant species were Benthosema pterotum and Gobiidae spp. In October 2008 during the normal period, warm water from the Tsushima Warm Current (TWC) intruded more into the surface and middle layers, and cold water affected by the Yellow Sea Cold Water (YSCW) intruded into the bottom layer. In October 2009 during the El Ni$\tilde{n}$o period, intrusion of the China Coastal Water (CCW), which has low salinity (<32.2 psu), was more apparent than intrusion of the TWC or YSCW. In October 2010 during the La Nina period, intrusion of the TWC and CCW was relatively weak, resulting in the lowest temperature and highest salinity observed during the study period in the eastern part of the study area. Hierarchical cluster, one-way ANOSIM (analysis of similarities), and SIMPER (similarity-percentages procedure) analyses provided two main results. First, the abundance of the most dominant larval fish species in autumn of the normal period was greater than that in autumn of the El Ni$\tilde{n}$o/La Nina periods, resulting in a significant difference in ichthyoplankton community structure between the periods. The abundance of Benthosema pterotum increased in the normal period, possibly influenced by the intrusion of cold water from the YSCW; the abundance of species residing in Korean waters (e.g., Gobiidae spp.) probably decreased during the El Ni$\tilde{n}$o/La Nina periods. The second finding was that the abundance of subtropical larval fish in autumn of the normal period was generally larger than that during autumn of the El Ni$\tilde{n}$o/La Nina periods. This could have been induced by the stronger intrusion of warm water from the TWC during the normal period. Although differences in oceanographic conditions between El Ni$\tilde{n}$o and La Nina periods were observed, the differences in ichthyoplankton community structure between the two periods were not significant.
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문제 정의
4지역의 해수면 온도 편차를 5개월 이동평균한 값(Oceanic Nino Index)을 나타낸 결과, 2009-2010년 엘리뇨와 2010-2011년 라니냐가 가장 뚜렷하였고, 2008-2009년에는 엘리뇨와 라니냐가 발생하지 않았다. 따라서 본 연구에서는 엘리뇨/라니냐가 발생하지 않은 2008년 10월, 엘리뇨가 발생한 2009년 10월, 라니냐가 발생한 2010년 10월에 채집한 자치어 자료를 사용하여 군집구조를 상호 비교하였다.
그러므로 동중국해에서 기후변화에 따른 어류플랑크톤의 군집 구조 변화를 살펴보는 것은 우리나라 주요 수산자원에 대한 어업관리 계획 수립 시 중요한 기초자료로서 활용될 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 동중국해 북부해역에서 엘리뇨와 라니냐가 발생한 기간과 발생하지 않은 기간 간 자치어의 군집구조를 비교하여 군집구조 특성과 군집 간 차이를 밝히고자 하였다.
본 연구는 동중국해 북부해역에서 정상적인 기간에 포함되는 2008년 추계, 엘리뇨와 라니냐 발생 기간에 각각 포함되는 2009년과 2010년 추계 간에 자치어의 군집구조를 비교하여 위에 언급한 연구결과와 비슷한 결과를 얻었다. 즉, 정상적인 기간과 엘리뇨/라니냐 기간 간에 우리나라 연안역에 주로 서식하는 것으로 판단되어지는 자치어 분류군 간에 생물량 차이가 있 었고, 이것이 정상적인 기간과 엘리뇨/라니냐 기간 간 유의한 군집구조 차이에 크게 기여하고 있었다(Table 4).
제안 방법
동중국해 북부해역에서 2008-2010년 추계(10월)에 Bongo 네트(망목사이즈: 330 µm, 직경: 80 cm)를 사용하여 총 10개정점(Fig. 2)에서 자치어를 저층에서 표층까지 경사 채집하였고, 병행해서 CTD (Conductivity-Temperature-Depth)에 의한 연직 수온, 염분을 관측하였다.
대상 데이터
Nino 3.4 지역 해수면온도 편차는 미국의 해양대기관리청 기후예측센터의 웹사이트(http://www.cpc.ncep.noaa.gov)에서 구 하였다. Fig.
동중국해 북부해역에서 조사기간 동안 총 50 분류군에 총 1,052 개체(1000 m-3)가 채집되었다. 정상적인 기간인 2008년 추계에는 총 8과 11종에 총 369 개체(1000 m-3)의 자치어가 출현하였고, 엘리뇨 기간인 2009년 추계에는 총 12과 3속 10종에 총 171 개체(1000 m-3)의 자치어가 출현하였고, 라니냐 기간인 2010년 추계에는 총 8과 1속 18종에 총 512 개체(1000 m-3)의 자치어가 발견되었다(Table 1).
엘리뇨와 라니냐가 발생하지 않은 정상적인 기간과 엘리뇨/라니냐 발생 기간의 군집구조를 파악하기 위해 Bray-Cutis의 유사도지수를 토대로 비가중산술평균(UPGMA)에 의하여 군집 화하는 계보적 집괴분석(hierarchical cluster analysis)을 시행 하였다. 사용한 출현 개체수 자료는 소수 출현 분류군에 의한 유사도지수의 과대평가를 낮추기 위해 제곱근 변환 자료를 이용하였고, 분류가 안된 자치어들은 집괴분석에서 제외시켰다. 집 괴분석의 결과로 구분된 그룹 간 군집의 유의한 차이를 검증하기 위해 one-way ANOSIM (Analysis of similarities) 분석과 군집의 유의한 차이에 기여하는 분류군을 파악하기 위해 SIMPER (Similarity-percentages procedure) 분석을 수행하였고, 자료 분석은 R 통계패키지를 사용하였다(Oksanen et al.
데이터처리
엘리뇨와 라니냐가 발생하지 않은 정상적인 기간과 엘리뇨/라니냐 발생 기간의 군집구조를 파악하기 위해 Bray-Cutis의 유사도지수를 토대로 비가중산술평균(UPGMA)에 의하여 군집 화하는 계보적 집괴분석(hierarchical cluster analysis)을 시행 하였다. 사용한 출현 개체수 자료는 소수 출현 분류군에 의한 유사도지수의 과대평가를 낮추기 위해 제곱근 변환 자료를 이용하였고, 분류가 안된 자치어들은 집괴분석에서 제외시켰다.
사용한 출현 개체수 자료는 소수 출현 분류군에 의한 유사도지수의 과대평가를 낮추기 위해 제곱근 변환 자료를 이용하였고, 분류가 안된 자치어들은 집괴분석에서 제외시켰다. 집 괴분석의 결과로 구분된 그룹 간 군집의 유의한 차이를 검증하기 위해 one-way ANOSIM (Analysis of similarities) 분석과 군집의 유의한 차이에 기여하는 분류군을 파악하기 위해 SIMPER (Similarity-percentages procedure) 분석을 수행하였고, 자료 분석은 R 통계패키지를 사용하였다(Oksanen et al., 2013)
이론/모형
2)에서 자치어를 저층에서 표층까지 경사 채집하였고, 병행해서 CTD (Conductivity-Temperature-Depth)에 의한 연직 수온, 염분을 관측하였다. 채집된 시료는 선상에서 즉시 5% 포르말린으로 고정한 후 실험실로 운반하여 Okiyama et al. (1998)에 따라 종을 분류하였다. 계수된 시료는 네트 입구에 부착한 유량계로 산출된 여과 해수량 값을 이용하여 단위체적당 개체수(m-3)로 환산하였다.
채집된 자치어들의 대략적인 분석특성에 대해서는 Kim et al. (2005)을 참고하였다. 우리나라 서해와 남해 혹은 동해와 남해 등에 서식하는 것으로 알려진 종은 우리나라 연안역에 주로 서식하는 종으로 판단하였고, 우리나라 남해 및 남해 이남에만 분포하는 종은 아열대 지역에 주로 서식하는 어종으로 판단하였다.
성능/효과
Fig. 4와 5에 나타낸 집괴분석 결과로부터 크게 정상적인 기간에 보여지는 군집과 엘리뇨/라니냐 기간에 출현하는 군집으로 나눌 수 있었는데, 이들 두 그룹 간 군집의 유의한 차이를 확인하기 위해 one-way ANOSIM 분석을 실시한 결과, 정상적인 기간과 엘리뇨/라니냐 기간 간 군집에는 유의한(P<0.05) 차이가 나타났다(Table 2).
정상적인 기간(2008년 추계)과 엘리뇨와 라니냐 기간(2009년과 2010년 추계) 간 유의한 군집 구분에 영향을 끼친 분류군들을 명확히 하기 위해 수행한 SIMPER 분석에서 각 군집의 기여율이 70% 이상인 분류군을 선별한 결과를 Table 4에 나타냈다. 누적기여율이 50% 까지 순위된 8개 상위 분류군의 기여율을 보면, 깃비늘치(B. pterotum)가 12.30%의 비유사도와 14.16%의 기여율로 가장 큰 영향을 미치는 종으로 나타났고, 다음으로 기여율 순으로 망둑어과(Gobiidae spp.)가 8.06%, 푸렁통구멍(X. elongates)이 7.50%, 둥글넙치과(Bothidae spp.)가 5.66%, 갈치(T. lepturus)가 4.65% 등의 순이었다(Table 4). 이들은 우리나라 연안역에 주로 서식하는 분류군으로 판단할 수 있었는데(Kim et al.
, 2002) 등에서 보고되었고, 특히 낙동강 하구역, 아산만, 순천만, 고흥반도 등에서는 우점종이었다. 따라서, 망둑어과(Gobiidae spp.)는 우리나라 주변해역에서 대표적인 주거종(resident species)으로 생각되어지고, 이러한 종의 경우 엘리뇨/라니냐 발생이 생물량 감소로 이어질 수 있을 것으로 사료된다. 반면, 우리나라 연안역에 주로 서식하는 것으로 판단되어지는 분류군중 깃비늘치(B.
엘리뇨 기간인 2009년 추계의 경우, 표 ∙ 중층에 서쪽으로부터의 대마난류수 유입과 중 ∙ 저층으로 14℃ 이하 저수 온수의 동쪽 유입이 2008년에 비해 상대적으로 적었다. 따라서, 표층에는 서쪽 일부 해역을 제외하곤 수온 22℃의 해수가 전반적으로 분포하고 있었고, 저층에는 약 15℃ 이상의 해수가 전 해역에 걸쳐 분포하였다(Fig. 3). 하지만, 염분의 경우 2008년에 비해 32.
또한, 유사도 0.80 수준에서는 정상적인 기간인 2008년 추계에 출현하는 분류군이 중심이 되는 그룹(D)과 엘리뇨와 라니냐 기간(2009년 추계와 2010년 추계)에 출현하는 분류군이 중심이 되는 그룹(E)으로 나눌 수 있었다. 또한, 집괴분석을 이용하여 정상적인 기간과 엘리뇨와 라니냐 기간 간 유사성을 살펴보면(Fig.
즉, 정상적인 기간과 엘리뇨/라니냐 기간 간에 우리나라 연안역에 주로 서식하는 것으로 판단되어지는 자치어 분류군 간에 생물량 차이가 있 었고, 이것이 정상적인 기간과 엘리뇨/라니냐 기간 간 유의한 군집구조 차이에 크게 기여하고 있었다(Table 4). 또한, 이들 분류군 간에도 정상기간과 엘리뇨/라니냐 기간 간 생물량 증감 반응이 달랐는데, 본 조사기간 동안 동중국해 북부해역에서 가장 우점한 깃비늘치(B. pterotum)와 망둑어과(Gobiidae spp.) 자치어의 생물량은 엘리뇨/라니냐 기간에 감소한 반면, 나머지 분류군들의 자치어는 증가하였다(Table 4). 깃비늘치(B.
본 연구결과에는 보이지 않았으나, SIMPER 분석결과로서 엘리뇨와 라니냐 발생 기간 간 출현한 자치어 분류군의 평균개체수 차이는 깃비늘 치를 제외하곤 ±0.8 이하로 낮았다.
60 수준에서 하나의 그룹으로 그룹화 시킬 수 있었던 것으로 판단된다. 본 연구의 결과로는 엘리뇨와 라니냐 기간 간에 보여진 어류플랑크톤 분류군 간 작은 생물량 차이를 설명할 수가 없다. 특히, 넓은 아열대 지역 내에서 각각의 아열대성 어류의 분포해역이 다를 것이고, 이들 어류의 자치어들은 다양한 수괴들의 이동에 따라 다른 아열대 해역으로 수송되기도 할 것이다.
(2005)을 참고하였다. 우리나라 서해와 남해 혹은 동해와 남해 등에 서식하는 것으로 알려진 종은 우리나라 연안역에 주로 서식하는 종으로 판단하였고, 우리나라 남해 및 남해 이남에만 분포하는 종은 아열대 지역에 주로 서식하는 어종으로 판단하였다.
정상적인 기간인 2008년 추계에는 총 8과 11종에 총 369 개체(1000 m-3)의 자치어가 출현하였고, 엘리뇨 기간인 2009년 추계에는 총 12과 3속 10종에 총 171 개체(1000 m-3)의 자치어가 출현하였고, 라니냐 기간인 2010년 추계에는 총 8과 1속 18종에 총 512 개체(1000 m-3)의 자치어가 발견되었다(Table 1). 우점하는 자치어를 보면, 2008년 추계에는 깃비늘치(Benthosema pterotum)와 망둑어과(Gobiidae spp.)가 전체 개체수의 61.3%를 차지하였고, 2009년 추계에는 멸치(Engraulis japonicus), 눈볼대(Doederleinia berycoides), 갈치(Trichiurus lepturus), 악어치(Chamsodon snyderi), 푸렁통구멍(Xenocephalus elongates), 깃비늘치(B. pterotum), 망둑어과(Gobiidae spp.)등의 순으로 상대적으로 골고루 출현하였다. 2010년 추계에는 깃비늘치(B.
, 2003). 이들 세 종류의 수괴는 본 연구의 조사기간 동안에도(2008-2010년 간 매년 10월) 동중국해 북부해역의 해황에 가장 크게 영향을 미치고 있는 것으로 추정되었다.
lepturus)등의 순이었다. 전체적으로는 깃비늘치(B. pterotum)와 망둑어과 (Gobiidae spp.) 자치어가 조사기간 동안 총 개체수의 51.2%를 차지하여 가장 많이 출현하였고, 본 연구의 조사해역에서 가장 우점하고 있는 것으로 판단할 수 있다.
본 연구는 동중국해 북부해역에서 정상적인 기간에 포함되는 2008년 추계, 엘리뇨와 라니냐 발생 기간에 각각 포함되는 2009년과 2010년 추계 간에 자치어의 군집구조를 비교하여 위에 언급한 연구결과와 비슷한 결과를 얻었다. 즉, 정상적인 기간과 엘리뇨/라니냐 기간 간에 우리나라 연안역에 주로 서식하는 것으로 판단되어지는 자치어 분류군 간에 생물량 차이가 있 었고, 이것이 정상적인 기간과 엘리뇨/라니냐 기간 간 유의한 군집구조 차이에 크게 기여하고 있었다(Table 4). 또한, 이들 분류군 간에도 정상기간과 엘리뇨/라니냐 기간 간 생물량 증감 반응이 달랐는데, 본 조사기간 동안 동중국해 북부해역에서 가장 우점한 깃비늘치(B.
)의 평균 개체 수(Average abundance)는 엘리뇨/라니냐 기간에 감소하였던 반면, 나머지 분류군들의 평균개체수는 엘리뇨/라니냐 기간에 증가하였다. 한편, 누적기여율이 50% 이하에 순위된 분류군들 중 매퉁이과(Synodontidae spp.)와 미동정 자치어를 제외한 7개 분류군은 아열대 지역에 주로 서식하는 분류군으로 판단할 수 있었고(Kim et al., 2005), 이들 중 5개 분류군(Myctophidae spp., Apogonidae sp., Synagrops philippinensis, Dorderleinia bericoides, Bregmaceros japonicas)의 평균개체수는 정상적인 기간에 증가하였다(Table 4).
후속연구
또한, 본 연구에서는 엘리뇨와 라니냐가 발생한 기간과 하지 않았던 기간 중 어떤 특정 기간에 채집된 자치어의 생물량 자료만을 사용하여 엘리뇨/라니냐 발생에 따른 자치어의 군집구조 변화를 살펴보았기 때문에 단편적이고 일시적인 변화로 여겨질 수도 있다. 따라서, 지속적인 자치어 채집을 통해 어류플랑크톤 생태에 관한 자료 수집과 분석이 필요하다.
따라서, 지속적인 자치어 채집을 통해 어류플랑크톤 생태에 관한 자료 수집과 분석이 필요하다. 아울러 Lin (2013)에 의하면 수산자원에 대한 남획은 해양의 생물다양성에 심각한 영향을 줄 수 있어, 어류플랑크톤의 군집구조 변화에 영향을줄 수 있는 어업활동에 대한 검토도 향후 병행되어야 할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
엘리뇨와 라니냐는 무엇인가?
엘리뇨와 라니냐는 열대 동태평양에서 각각 평년 이상과 이하의 표층 수온이 주기적으로 나타나는 현상으로(Trenberth and Stepaniak, 2001; Yoon and Yeh, 2009), 전 지구적인 기후와 생태계에 영향을 미친다(Latif, 2001).
우리나라 기상청에서의 엘리뇨/라니냐 정의를 어떻게 보는가?
우리나라 기상청에서는 엘리뇨/라니냐 정의를 Trenberth (1997)의 제안에 따른다. 즉, 엘리뇨 감시구역(열대 태평양 Nino 3.4지역 : 5°S-5°N, 170°W-120°W)에서 5개월 이동평균한 해수면온도 편차가 0.4℃ 이상(-0.4℃ 이하) 나타나는 달이 6개월 이상 지속될 때 그 첫 달을 엘리뇨(라니냐)의 시작으로 본다.
캘리포니아 주변해역에서는 엘리뇨 발생기간동안 어떤 현상이 발생하였는가?
, 2002; Fiedler, 1983). 캘리포니아 주변해역에서는 엘리뇨 발생기간 동안 영양염 감소에 따른 기초생산량 감소(Chavez et al., 2002)와 동물플랑크톤 생물량 감소 및 종조성 변화(González et al., 2000; Gómez-Gutiérrez et al., 1995; Lavaniegos et al., 1998; Lavaniegos et al., 2002; Mackas and Galbraith, 2002; Marinovic et al., 2002) 등이 보고된 바 있다. 또한, 열대 중서부태평양 해역과 남중국해 스프래틀리 군도 주변해역에서도 엘리뇨 기간 동안 식물플랑크톤의 분포특성(Blanchot et al.
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