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문제 정의
- 특히 점봉산 일대는 지형 및 지질의 영향으로 산지 정상부에 고위평탄면이 넓게 분포하고 여기에 고산습지의 발달이 현저하여 보전가치가 높은 지역이다. 본 연구는 점봉산 고위평탄면에 발달한 고산습지의 퇴적물을 규조 분석 및 입도분석을 실시하여 점봉산 일대의 환경을 분석하여 후속 연구에 대한 기초자료를 제공하고자 하였다.
- 점봉산의 생물다양성 및 기초 생태환경에 대한 연구를 바탕으로, 본 연구는 점봉산 고위평탄면에 발달한 산림습지 내 퇴적물에 대하여 규조분석 및 입도분석을 실시하여 점봉산 일대의 환경을 분석하고 관련 생태환경 연구의 기초자료를 제공하는데 목적이 있다.
제안 방법
- 구체적으로, 채취된 토양 시료가 하나의 괴상(塊狀) 형태인 경우에는 임의로 방향을 설정하여 상(20cm), 중(40cm), 하(60cm)로 나누어 층명을 결정하였고, 층 구분이 되지 않는 여러 개의 작은 덩어리이거나 입자 형태인 경우에는 임의로 A, B, C, D, E 등으로 구분하였다.
- 본 연구에서는 점봉산의 산림습지 6개 지점에서 얻은 토양 시료에서 총 22개 층에 대한 입도 및 규조분석을 수행하였다. 토양시료를 얻은 6개 지점의 명칭은 표 1와 같이 표기하였으며(Table 1), 각 시료별로 분석할 층의 위치 및 개수는 시료의 형태 및 크기에 따라 연구자가 합리적으로 판단하였다.
- 규조는 다른 유기체보다 상대적으로 단단하며, 부패되지 않는 규산질(SiO2) 피각으로 구성되어 있으므로 오랜 시간동안 화석으로 남아 있을 수 있다. 이러한 퇴적물 내에 포함된 규조 종 조성의 변화와 개체수의 차이를 통해 고환경 변화를 파악한다. 연안 퇴적물, 호수 퇴적물, 유적지 내의 퇴적물 등 다양한 지역의 충적층 시료가 규조분석에 주로 이용된다.
- 입도분석은 0.5g 내외의 시료를 건조기에서 100℃로 약 24시간 동안 건조시 킨 후, 30% 과산화수소(H2O2)로 유기물을 제거한 후, 0.4% 나트륨 헥사메타인산염(sodium hexametaphosphate,(NaPO3)6)으로 퇴적물을 확산시켰다.
- 본 연구에서는 점봉산의 산림습지 6개 지점에서 얻은 토양 시료에서 총 22개 층에 대한 입도 및 규조분석을 수행하였다. 토양시료를 얻은 6개 지점의 명칭은 표 1와 같이 표기하였으며(Table 1), 각 시료별로 분석할 층의 위치 및 개수는 시료의 형태 및 크기에 따라 연구자가 합리적으로 판단하였다. 구체적으로, 채취된 토양 시료가 하나의 괴상(塊狀) 형태인 경우에는 임의로 방향을 설정하여 상(20cm), 중(40cm), 하(60cm)로 나누어 층명을 결정하였고, 층 구분이 되지 않는 여러 개의 작은 덩어리이거나 입자 형태인 경우에는 임의로 A, B, C, D, E 등으로 구분하였다.
이론/모형
- 규조 샘플은 현미경 분석을 위해 Palmer and Abbott(1986) 및 Battarbee et al.(2001)의 방법으로 전처리하였다. 규조 밸브는 Cleve-Euler(1951- 1955), Van der Werff and Huls(1957), Round et al.
- (1990), Watanabe et al.(2005)를 참고하여 동정하였다. 규조의 보존 상태는 층에 따라 양호한 것과 불량한 것으로 구분되며, 보존상태가 양호한 것은 200개체 이상 동정하였으며, 불량한 것은 희석액 15ml에 포함되어 있는 것을 모두 동정하였다.
- 분석된 결과에 기초하여, 평균 입경(mean), 분급(sorting), 왜도(skewness), 첨도(kurtosis) 및 중앙값(median)과 같은 입도 변수 그리고 모래(sand, -1 ~ 4ψ), 조립 실트(coarse silt, 4 ~ 6ψ), 세립 실트(fine silt, 6 ~ 8ψ) 및 점토(clay, 8ψ<)의 함량을 GRADISTAT(Blott and Pye, 2001)를 이용하여 Folk and Ward(1957)의 방식으로 산출하였다.
- 4% 나트륨 헥사메타인산염(sodium hexametaphosphate,(NaPO3)6)으로 퇴적물을 확산시켰다. 시료의 입도 분석은 경희대학교 중앙기기센터에서 Laser Particle Size Analyzer(Mastersizer-2000, Malvern Instruments)을 이용하였다. 분석된 결과에 기초하여, 평균 입경(mean), 분급(sorting), 왜도(skewness), 첨도(kurtosis) 및 중앙값(median)과 같은 입도 변수 그리고 모래(sand, -1 ~ 4ψ), 조립 실트(coarse silt, 4 ~ 6ψ), 세립 실트(fine silt, 6 ~ 8ψ) 및 점토(clay, 8ψ<)의 함량을 GRADISTAT(Blott and Pye, 2001)를 이용하여 Folk and Ward(1957)의 방식으로 산출하였다.
성능/효과
- 885 지점은 나뭇잎, 잔뿌리 등의 유기물을 소량 포함한 세사질 실트로, 규조분석 결과 대부분의 층에서 산성 수역과 유속이 느린 습지의 선태류에 부착하여 출현하는 Eunotia tenella, Navicula notha, Pinnularia appendiculata, Pinnularia microstauron과 중성수역에 출현하며 다양한 지수역에 출현하는 Cymbella naviculiformis, Gomphonema gracile가 우점하고 있었다. DAIpo 지수는 57.
- 881A 지점은 나뭇잎, 잔뿌리 등의 유기물로 이루어진 유기질 이탄층으로 극세사질 실트이다. 규조분석 결과 대부분의 층에서 극산성 수역 및 습지의 선태류에 착생하여 출현하는 Eunotia tenella, Eunotia praerupta, Pinnularia microstauron, Pinnularia subcapitata가 우점하며, 냉수역을 좋아하는 중성종인 Rhopalodia operculata도 우점하고 있다(Figure 6). 또한 호산성 규조종의 출현 비율이 50% 이상으로 높게 나타난다.
- 881B 지점은 나뭇잎, 잔뿌리 등의 유기물로 이루어진 유기질 이탄층으로 극세사질 실트로, 881A 지점과 특성이 매우 유사하다. 규조분석 결과 대부분의 층에서 중성종인 Rhopalodia operculata가 우점하는 가운데, Pinnularia micro-stauron, Pinnularia subgibba, Pinnularia subcapitata와 같은 습지의 선태류에 착생하여 출현하는 종들의 출현율이 높게 나타나며, 극산성 수역에 출현하는 종이 50% 이상 출현한다(Figure 9). DAIpo 지수는 37.
- 규조분석 결과 대부분의 층에서 유속이 느린 습지 환경에 출현하는 Pinnularia microstauron, Pinnularia subcapitata가 우점하며, 그 외에도 지수역에서 출현하는 Gomphonema 屬, Navicula 屬이 출현한다.
- (2005)를 참고하여 동정하였다. 규조의 보존 상태는 층에 따라 양호한 것과 불량한 것으로 구분되며, 보존상태가 양호한 것은 200개체 이상 동정하였으며, 불량한 것은 희석액 15ml에 포함되어 있는 것을 모두 동정하였다.
- 셋째, 고지대 습지는 지하수로부터 수원을 지속적으로 공급받지 못하지만 해발고도가 높아 기온이 냉량하고 증발량이 적다. 넷째, 고위평탄면을 흐르는 소하천 종단면상에 형성된 기복의 천이점(knickpoint)은 협착부를 이루어 상류부의 배수를 어렵게 하면서 습지 환경이 형성되었다.
- 점봉산 산림습지 퇴적층의 시료분석 결과, 능선지 습지의 시료(934, 932) 중, 934 지역은 규조 자료가 발견되지 않고 토양이동으로 이동된 사면 퇴적물이었다. 능선하부 932 지점에서는 유속이 느린 환경에서 형성된 규조가 일부 발견되기는 하나 형태가 변형되었으며 입도분석 결과는 수성보다는 육상퇴적 환경에서 의해 변형된 것으로 분석되었다. 분석결과 이 지역은 곡지에 형성된 습지가 사면에서 공급되는 토양이동으로 습지퇴적물이 교란되면서 육화가 빠르게 진행된 것으로 판단된다.
- 첫째, 사면 경사가 대단히 완만하여 지표수와 지하수가 유출되기 어려워 토양수분이 풍부하므로 현재에도 이탄층이 형성되고 있다. 둘째, 이 지역은 분수계와 근접한 상류부로 하천 발원지에서 가까워 하천 규모 및 에너지가 작고 유속이 느려 하도가 깊게 파이지 않는다. 셋째, 고지대 습지는 지하수로부터 수원을 지속적으로 공급받지 못하지만 해발고도가 높아 기온이 냉량하고 증발량이 적다.
- 분석 결과를 종합하면 점봉산 고산습지 토양층 규조분석의 결과는 점봉산 일대 고위평탄면에 발달한 고지대 습지의 습윤한 환경을 잘 반영하고 있지만 육화가 진행되고 있어 변화를 받고 있는 것으로 정리를 할 수 있다.
- 둘째, 이 지역은 분수계와 근접한 상류부로 하천 발원지에서 가까워 하천 규모 및 에너지가 작고 유속이 느려 하도가 깊게 파이지 않는다. 셋째, 고지대 습지는 지하수로부터 수원을 지속적으로 공급받지 못하지만 해발고도가 높아 기온이 냉량하고 증발량이 적다. 넷째, 고위평탄면을 흐르는 소하천 종단면상에 형성된 기복의 천이점(knickpoint)은 협착부를 이루어 상류부의 배수를 어렵게 하면서 습지 환경이 형성되었다.
- 규조분석 결과 대부분의 층에서 유속이 느린 습지 환경에 출현하는 Pinnularia microstauron, Pinnularia subcapitata가 우점하며, 그 외에도 지수역에서 출현하는 Gomphonema 屬, Navicula 屬이 출현한다. 전체적으로 호산성 규조종이 40%로 우점하는 가운데 중성수역에서 출현하는 규조종 역시 약 30%에 이르며 수질은 중성-약한 산성 수역으로 판단된다(Figure 10). DAIpo 지수는 54.
- 이러한 사실들로 부터 규산질로 이루어진 규조의 보전 가능성은 퇴적된 이후의 환경에 의해 영향을 받는다는 것을 알 수 있다. 즉, 시기가 오래될수록 상부 토양층의 퇴적으로 인해 압력이 증가하거나 퇴적 후 퇴적물의 화학적, 물리적 변화가 규조의 규산질 보존율에 영향을 미치는 것으로 판단된다.
후속연구
- 아울러 우리나라에 분포하는 고산습지에 대한 입도 및 규조 분석과 비교 연구를 통해 규조 종조성 차이를 통해 위도에 따른 환경의 차이를 검토하는데 기여할 수 있을 것이다.
- 일부는 인간간섭에 의한 수로의 변화나 토지이용에 의한 원인으로 밝혀지고 있지만, 대부분은 뚜렷한 원인이 밝혀지지 않고 있는 상태이다. 이에 대한 원인을 규명하기 위해서는 습지 지역의 지형토양환경 변화에 대한 조사와 분석이 진행되어야 할 것으로 본다. 지형토양환경 변화의 원인은 토양응집력의 변화를 일으키는 유기물, 지하수면의 변화, 토양이동에 의한 지층환경의 변화, 산성강우에 의한 부식층의 공급과 분해의 영향, 기상, 강수 등 다각적인 검토가 필요한 것으로 판단된다.
- 입도 및 규조 분석 결과는 시료 채취 지점에 따라 다소의 차이가 있으나, 이것은 화강암으로 이루어진 고지대 습지의 국지적인 지형 차이에 기인하는 것으로 볼 수 있다. 전체적으로 점봉산 토양층의 입도 및 규조 분석 결과는 점봉산 일대 고위평탄면에 발달한 습지 환경을 잘 반영하고 있으며, 이러한 연구 결과는 지구온난화에 따른 환경변화가 예사되는 미래의 점봉산 고산 습지의 생태계 및 환경변화 연구에 중요한 기초 자료를 제공해줄 것이다.
- 이에 대한 원인을 규명하기 위해서는 습지 지역의 지형토양환경 변화에 대한 조사와 분석이 진행되어야 할 것으로 본다. 지형토양환경 변화의 원인은 토양응집력의 변화를 일으키는 유기물, 지하수면의 변화, 토양이동에 의한 지층환경의 변화, 산성강우에 의한 부식층의 공급과 분해의 영향, 기상, 강수 등 다각적인 검토가 필요한 것으로 판단된다. 점봉산은 보호지역으로 지정되어 인간간섭이 적은 지역이지만 습지가 변화는 원인 규명을 위해 이 지역의 동적환경체계에 영향을 주는 요인들에 대하여 세밀하고 지속적인 모니터링이 필요하다고 본다.
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