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문제 정의
- 해남 사구미 연안 거머리말의 계절특성에 대한 연구는 선행문헌(Ok 등, 2013)에서 보고되었으며 거머리말은 수온, 광량 등 환경변화의 영향으로 뚜렷하게 시간적인 변동이 나타나고, 특히 고수온과 저수온에 의해 생장이 크게 저하되는 것으로 나타났다. 본 연구에서는 동일지역의 외부환경 요인이 유사한 거머리말과 애기거머리말의 개체생태학적 특징을 비교 분석하고자 하였다.
제안 방법
- 사구미 만에서 애기거머리말은 조석에 따라 환경변화가 큰 조간대에 출현하였으며, 거머리말은 보다 안정된 조하대에 생육하였다. 계절에 따른 환경요인들이 유사한 지역에서 생육하는 해초 종 간의 개체생태학적 특징은 2008년 8월부터 2011년 9월까지 조사하였다. 사구미 만에서 수온은 명확한 계절성을 보였으나, 수중 광량은 조석에 따른 수위에 따라 차이를 보였다.
- 거머리말의 생육밀도와 생물량은 35 cm×35 cm 방형구를 사용하였으며, 애기거머리말은 10 cm×10 cm 방형구를 사용하여 지상부와 지하부의 모든 조직을 채집하였다. 생육밀도와 생물량 조사에 필요한 시료는 각 생육지에서 3회 채집하였으며, 채집된 해초는 영양지와 생육지로 구분하여 개체수 측정하여 생육밀도를 계산하였다. 각 개체들은 부착생물과 퇴적물을 제거한 후 지상부와 지하부로 분리하여 60℃에서 무게가 일정할 때까지 건조시킨 후 무게를 측정하였다(Lee 등, 2006).
- 우리나라 남해 서부연안의 사구미 만에서 출현하는 거머리말속(Zostera, Zosteraceae)의 거머리말(Z. marina L.)과 애기거머리말(Z. japonica Aschers & Graebn)의 개체생태학적 특징을 파악하였다.
- 채집된 거머리말과 애기거머리말은 오랜 잎과 새로운 잎으로 구분한 후 길이를 측정하였으며, 60℃에서 무게가 일정할 때까지 건조시킨 후 무게를 측정하였다. 잎의 성장속도(cm shoot-1d-1)는 새로운 잎의 길이를 측정 한 후 실험 기간을 나누어 계산하였다.
- 조사지역의 수온은 수심 0.5 m의 거머리말 해초지 주변에서 Hobo data logger(Onset Computer Corp., Bourne, MA, USA)로 5분 간격으로 측정하였으며, 수중광량은 사구미 모니터링 타워의 수심 0.5 m에 설치된 LI-1400 data logger(LI-COR, Inc., Lincoln, NE, USA)로 5분 간격으로 측정하였다. 측정한 수온자료는 일 자료를 평균하였으며, 수중 광량 자료는 일과 월로 누적하여 추산하였다.
- 애기거머리말의 잎 성장 속도는 고정 방형구(20 cm×20 cm)를 3개 설치하였으며, 애기거머리말의 잎은 짧고 잎 너비가 매우 작으므로(2 mm 이하) 엽초 상단의 잎을 절단하는 방법을 채택하여 1개월 경과 후 10개체에서 15개체의 식물체를 채집하였다(Hauxwell 등, 2001; Kaldy, 2006; Lee 등, 2006). 채집된 거머리말과 애기거머리말은 오랜 잎과 새로운 잎으로 구분한 후 길이를 측정하였으며, 60℃에서 무게가 일정할 때까지 건조시킨 후 무게를 측정하였다. 잎의 성장속도(cm shoot-1d-1)는 새로운 잎의 길이를 측정 한 후 실험 기간을 나누어 계산하였다.
- 해초 식물체의 형태학적 특징은 각 생육지에서 무작위로 10개체에서 15개체를 채집하여 전체 길이, 엽초 길이, 잎 길이, 잎 너비, 잎의 수, 지하경 직경과 마디간 길이를 측정하였다(Lee 등, 2006).
대상 데이터
- 측정한 수온자료는 일 자료를 평균하였으며, 수중 광량 자료는 일과 월로 누적하여 추산하였다. 거머리말 해초지의 조위는 2010년 7월부터 2011년 12월까지 사구미 모니터링 타워의 수심 0.5 m에 설치된 YSI-6920 V2(YSI Inc.)로 5분 간격으로 측정한 자료를 분석하였으며, 일조시간은 기상청의 완도 기상월보자료를 이용하였다(KMA, 2013).
- 거머리말의 생육밀도와 생물량은 35 cm×35 cm 방형구를 사용하였으며, 애기거머리말은 10 cm×10 cm 방형구를 사용하여 지상부와 지하부의 모든 조직을 채집하였다.
- 본 연구는 우리나라 남해 서부연안 가장자리에 위치한 전라남도 해남군 송지면 사구미 연안에서 수행하였다(Fig. 1). 사구미 만은 남쪽으로 백일도와 흑일도가 가로막고 있어 외해 영향을 적게 받으며, 조석차는 3.
- 사구미 만에 출현하는 거머리말과 애기거머리말의 생육밀도, 생물량, 형태적 특징과 잎 생산성은 2008년 8월부터 2011년 9월까지 매월 측정하였다. 거머리말의 생육밀도와 생물량은 35 cm×35 cm 방형구를 사용하였으며, 애기거머리말은 10 cm×10 cm 방형구를 사용하여 지상부와 지하부의 모든 조직을 채집하였다.
- 애기거머리말의 잎 성장 속도는 고정 방형구(20 cm×20 cm)를 3개 설치하였으며, 애기거머리말의 잎은 짧고 잎 너비가 매우 작으므로(2 mm 이하) 엽초 상단의 잎을 절단하는 방법을 채택하여 1개월 경과 후 10개체에서 15개체의 식물체를 채집하였다(Hauxwell 등, 2001; Kaldy, 2006; Lee 등, 2006).
데이터처리
- 조사기간 동안 모니터링을 통해 관측한 물리적 환경요인들과 거머리말과 애기거머리말의 생물학적 요인들과의 관계를 회귀분석 하였다. 거머리말의 경우 수온은 지상부 생물량(r2=0.
- 측정된 모든 자료는 평균(mean) ± 표준오차(SE)로 나타내었다.
- 18)의 프로그램을 이용하였다. 측정된 자료들의 시간적인 변화는 Kruskal-Wallis H 검증을 실시하여 유의성을 판단 하였으며, 종간 측정 변이들의 시간적인 변화에 따른 차이는 Friedman 검증을 실시하여 분석하였다. 환경요인과 식물체의 생물학적 요인과의 관계는 단순회귀분석을 수행하였다.
- , Lincoln, NE, USA)로 5분 간격으로 측정하였다. 측정한 수온자료는 일 자료를 평균하였으며, 수중 광량 자료는 일과 월로 누적하여 추산하였다. 거머리말 해초지의 조위는 2010년 7월부터 2011년 12월까지 사구미 모니터링 타워의 수심 0.
- 측정된 자료들의 시간적인 변화는 Kruskal-Wallis H 검증을 실시하여 유의성을 판단 하였으며, 종간 측정 변이들의 시간적인 변화에 따른 차이는 Friedman 검증을 실시하여 분석하였다. 환경요인과 식물체의 생물학적 요인과의 관계는 단순회귀분석을 수행하였다.
성능/효과
- 개체당 평균 잎의 성장속도는 거머리말이 애기거머리말 보다 약 7배 높은 값을 보였다. 거머리말의 잎 성장속도는 3월부터 증가하기 시작하여 5월에 최대값을 보였으며, 겨울에 가장 낮은 값을 보였다(Fig.
- 거머리말과 애거거머리말의 생육밀도는 계절에 따라 유의한 차이를 보였으며(p< 0.01), 종에 따라 유의한 차이가 있는 것으로 분석되었다(지상부P < 0.01).
- 거머리말과 애거거머리말의 지상부 생물량과 지하부 생물량은 계절에 따라 유의한 차이를 보였다(p<0.01).
- 거머리말과 애기거머리말의 잎 성장속도는 조사시기에 따라 유의한 차이를 보였으며(P < 0.01), 종에 따라 유의한 차이가 있는 것으로 분석되었다(P < 0.01).
- 5A). 거머리말과 애기거머리말의 지하부 생물량은 명확한 계절적 특성을 보이지 않았으나 여름보다 겨울의 생물량이 낮게 나타났다(Fig. 5B). 거머리말의 평균 지상부 생물량은 애기거머리말보다 약 2배정도 높게 나타났으나, 지하부 생물량은 애기거머리말이 거머리말보다 높게 나타났다.
- 거머리말과 애기거머리말의 형태적인 특징들(식물체의 길이, 엽초 길이, 잎 너비, 잎 수, 지하경 직경, 지하경 마디간 길이)은 조사시기에 따라 유의한 차이를 보였으며(P < 0.01), 종에 따라 유의한 차이가 있는 것으로 분석되었다(P < 0.01).
- 거머리말 성장의 최고 값은 연간 차이를 보였으나, 애기거머리말 보다 약2개월 빠르게 나타났다. 거머리말은 수온이 낮고 유입 광이 높은 4월과 5월에 빠르게 성장하는 특성을 보였으며, 애기거머리말은 수온이 증가하는 7월과 8월에 빠른 성장을 보였다. 이러한 결과는 같은 지역에서도 계절에 따른 수온과 광의 변동에 의해 나타나는 생리적 반응이 해초 종에 따라 다른 것으로 나타났다(Marba 등, 1996; Lee 등, 2006).
- 거머리말의 잎 생산성과 생물학적 특성들의 최고 값들은 애기거머리말 보다 약 2개월 정도 빠르게 나타났다. 거머리말의 개체생태학적 특징들은 5월부터 6월까지 높은 값을 보였으며, 애기거머리말은 7월부터 8월까지 높은 값을 보였다. 조하대 거머리말의 계절에 따른 잎 성장은 수중 광량과 밀접한 관계를 보였으며, 조간대 애기거머리말의 계절 특성은 수온에 영향을 받는 것으로 나타났다.
- 남해 서부연안의 사구미만에 생육하는 거머리말과 애기거머리말은 계절에 따른 변화가 명확하게 나타났으며, 종에 따른 규모와 시기의 차이는 환경요인들의 계절변화에 영향을 받는 것으로 나타났다. 거머리말의 성장과 생물량은 수온과 수중광량의 계절변화에 민감하게 영향을 받았으나, 광량이 충분한 조간대에 분포하는 애기거머리말의 계절적인 성장 특성은 수온에 밀접한 관계를 보였다. 거머리말 성장의 최고 값은 연간 차이를 보였으나, 애기거머리말 보다 약2개월 빠르게 나타났다.
- 사구미 만에서 수온은 명확한 계절성을 보였으나, 수중 광량은 조석에 따른 수위에 따라 차이를 보였다. 거머리말의 잎 생산성과 생물학적 특성들의 최고 값들은 애기거머리말 보다 약 2개월 정도 빠르게 나타났다. 거머리말의 개체생태학적 특징들은 5월부터 6월까지 높은 값을 보였으며, 애기거머리말은 7월부터 8월까지 높은 값을 보였다.
- 5B). 거머리말의 평균 지상부 생물량은 애기거머리말보다 약 2배정도 높게 나타났으나, 지하부 생물량은 애기거머리말이 거머리말보다 높게 나타났다. 연간 거머리말 지상부 생물량의 최대값은 애기거머리말의 최대값 출현시기보다 약 1개월 정도 빠르게 나타났다(Fig.
- 계절에 따른 거머리말의 잎 성장속도는 지상부 생물량(r2=0.40, p<0.01)과 지하부 생물량(r2=0.40, p<0.01)변화에 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났다.
- 계절에 따른 애기거머리말의 잎 성장속도는 지상부 생물량(r2=0.33, p<0.01)변화에만 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났다.
- 조하대 거머리말의 계절에 따른 잎 성장은 수중 광량과 밀접한 관계를 보였으며, 조간대 애기거머리말의 계절 특성은 수온에 영향을 받는 것으로 나타났다. 계절적으로 유사한 생육환경 조건에서도 해초 종간의 계절성은 명확한 차이를 보였으며, 계절적인 외부환경 요인을 해초 종들은 각종에 따라 다르게 이용하는 것으로 나타났다.
- 우리나라 남해 서부연안의 사구미 만에서 애기거머리말의 해초지는 조간대 하부에서 불규칙한 조석 흐름과 대기 노출에 의한 건조 등 열악한 환경 조건에서 출현하였으나, 거머리말의 해초지는 보다 안정적인 환경인 조하대에 넓게 분포하였다. 남해 서부연안의 사구미만에 생육하는 거머리말과 애기거머리말은 계절에 따른 변화가 명확하게 나타났으며, 종에 따른 규모와 시기의 차이는 환경요인들의 계절변화에 영향을 받는 것으로 나타났다. 거머리말의 성장과 생물량은 수온과 수중광량의 계절변화에 민감하게 영향을 받았으나, 광량이 충분한 조간대에 분포하는 애기거머리말의 계절적인 성장 특성은 수온에 밀접한 관계를 보였다.
- 01). 두 종의 식물체 길이는 계절에 따라 명확한 차이를 보였으며, 식물체 길이의 최대값은 거머리말이 애기거머리말 보다 약 2개월 빠르게 나타났다(Fig. 6A). 거머리말의 식물체 길이는 7월에 최대값을 보였으며, 애기거머리말의 식물체 길이는 9월에 최대값을 보였다(Fig.
- 6A). 두 종의 엽초 길이는 식물체 길이와 유사한 계절적인 경향을 보였으며, 겨울에 가장 낮은 값을 보였다(Fig. 6B). 거머리말의 잎 너비는 조사시기에 따라 유의한 차이를 보였으나, 계절적인 경향은 보이지 않았다(Fig.
- 6E). 두 종의 지하경 마디간 길이는 조사시기에 따라 유의한 차이를 보였으나, 계절적인 경향은 보이지 않았다(Fig. 6F). 거머리말의 지하경 마디간 길이는 3월과 4월에 길게 신장하였으며, 애기거머리말은 5월과 8월에 길게 신장하는 것으로 나타났다(Fig.
- 본 연구결과에서 애기거머리말은 거머리말의 계절특성과 달리 수중 광량의 변화에 영향을 받지 않았으며, 수온이 높은 여름에 활발한 성장이 이루어지는 것으로 나타났다. 따라서, 같은 지역에서 계절에 따른 환경요인의 변화를 유사하게 받는 거머리말과 애기거머리말의 환경적응 반응은 종에 따라 유의한 차이를 보였다.
- 선행문헌(Ok 등, 2013)에서 해남 사구미 연안 거머리말의 계절특성은 수온, 광량 등 환경변화의 영향으로 뚜렷하게 시간적인 변동이 나타나고, 특히 고수온과 저수온에 의해 생장이 크게 저하되는 것으로 나타났다. 본 연구결과에서 애기거머리말은 거머리말의 계절특성과 달리 수중 광량의 변화에 영향을 받지 않았으며, 수온이 높은 여름에 활발한 성장이 이루어지는 것으로 나타났다. 따라서, 같은 지역에서 계절에 따른 환경요인의 변화를 유사하게 받는 거머리말과 애기거머리말의 환경적응 반응은 종에 따라 유의한 차이를 보였다.
- 사구미 만에서 거머리말 해초지의 수위(sea level)는 조석에 의한 반일주조로 일조부등 특성을 명확히 보였으며, 2월부터 3월까지 가장 변화가 높게 나타났다(Fig. 3A).
- 4B). 사구미 만에서 거머리말의 생식지 출현시기와 생육밀도의 최대 값은 애기거머리말보다 약 2개월 정도 빠르게 나타났다(Fig. 4). 애기거머리말 영양지의 평균 생육밀도는 거머리말보다 약 20배 이상 높았으며, 생식지의 평균 생육밀도는 약 10배 정도 높은 값을 보였다.
- 4). 애기거머리말 영양지의 평균 생육밀도는 거머리말보다 약 20배 이상 높았으며, 생식지의 평균 생육밀도는 약 10배 정도 높은 값을 보였다.
- 애기거머리말의 경우 수온은 지상부 생물량(r2=0.25, p<0.01)과 성장속도(r2=0.45, p<0.01)에 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 수중 광량은 애기거머리말의 생물학적 특성들과 유의한 관계를 보이지 않았다.
- 정량적인 형태 특성의 값들은 모두 거머리말이 애기거머리말 보다 유의하게 높았다(P < 0.01).
- 거머리말의 개체생태학적 특징들은 5월부터 6월까지 높은 값을 보였으며, 애기거머리말은 7월부터 8월까지 높은 값을 보였다. 조하대 거머리말의 계절에 따른 잎 성장은 수중 광량과 밀접한 관계를 보였으며, 조간대 애기거머리말의 계절 특성은 수온에 영향을 받는 것으로 나타났다. 계절적으로 유사한 생육환경 조건에서도 해초 종간의 계절성은 명확한 차이를 보였으며, 계절적인 외부환경 요인을 해초 종들은 각종에 따라 다르게 이용하는 것으로 나타났다.
- 사구미 연안에서 일조시간 내에 간조(low tide)시 수위가 낮아지는 시간은 봄과 여름에 증가하였으며, 가을과 겨울에는 감소하는 경향을 보였다. 조하대의 거머리말 해초지에 유입되는 수중 광량은 계절변화 보다 조석에 따른 수위에 영향을 받는 것으로 나타났으며, 수중 광량이 높은 봄에 거머리말은 빠르게 성장하였다. 반면에 광량이 충분한 조간대에 생육하는 애기거머리말은 수중광량과 관계없이 수온이 높은 여름에 빠른 성장을 보였다.
- 종에 따라 지상부 생물량은 유의한 차이가 있는 것으로 분석되었으며(P<0.01), 지하부 생물량도 유의한 차이가 있는 것으로 분석되었다(P<0.03).
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