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문제 정의
- 본 연구는 섬진강 하구역에 서식하는 대형저서동물의 군집구조의 계절변동을 파악하기 위해 2015년 5월부터 2016년 5월까지 5계절 동안 조사를 수행하였다. 본 연구해역에서 출현한 대형저서동물의 출현종수는 163종이었고, 평균 서식밀도는 1,865 개체 m-2, 생물량은 204 g·wetm-2였다.
- 본 연구에서는 국내 4대강 중 하구둑이 건설되어 있지 않은 유일한 자연하구의 특성을 보이는 섬진강 하구역에서 식하고 있는 대형저서동물의 계절별 분포양상과 염분, 퇴적상 등과 같은 환경요인의 변화에 따른 저서동물의 군집구조의 변동양상에 대해 파악하고자 하였다.
제안 방법
- 개체수 자료를 이용하여 종다양성지수를 산출하였고, 대형저서동물의 시공간 분포를 살펴보기 위해서 집괴분석을 수행하였다. 집괴분석에는 조사 정점 간 출현종의 유사정도를 나타내는 Bray-Curtis 유사도지수를 사용하였고, average linkage 방법으로 수지도를 작성하였다.
- 본 연구해역에서 대형저서동물의 분포에 영향을 미치는 환경요인을 파악하기 위해 퇴적상, 총유기탄소 함량, 저층용존산소 농도, 저층 염분등과의 상관관계를 구하여 보았다(Table 2; Table 3). Bio-Env 결과, 섬진강 유역에 서식하는 대형저서동물은 단일요인으로는 염분에 가장 큰 영향을 받는 것으로 나타났고(r = 0.
- 본 연구해역은 저층 염분 농도에 따라 3개의 정점군, 해수의 특성을 보이는 정점들(정점 1, 2)과 해수와 담수의 영향을 모두 받는 정점들(정점 3, 4, 5), 담수의 영향이 큰 정점들(정점 6, 7)로 구분이 되었다. 섬진강 상류의 취수장 및 댐이 없었고, 하구역의 매립이 진행되지 않았던1970년대에는 광양만 전체가 섬진강 방류의 영향으로 염분의 변동이 심하게 나타났고, 계절에 따라 광양만의 표층염분 농도 변동은 20−32 psu 범위를 보여 약 10 psu 이상의 연 변동을 보였다(Han 1975).
- 퇴적물내의 총유기탄소 함량은 퇴적물을 100oC에서 24시간 이상 건조시킨 후 분말화하였다. 분말화한 시료는 건조시켜, 1 N 염산으로 무기탄소(inorganic carbon)를 제거한 후 CHNS analyser(EA1112,Thermo scientific)를 이용하여 총유기탄소 함량을 측정하였다.
- 채집된 퇴적물은 선상에서 망목(mesh size) 1 mm인 체를 이용하여 저서생물과 퇴적물을 분리하였으며, 잔존물은 10% 중성 포르말린 용액으로 고정한 후 실험실로 운반하였다. 실험실에서 각 분류군별로 선별하였으며, 선별된 생물은 해부현미경 하에서 종 단위까지 동정, 계수 후 전자저울(AND HR-200, 0.001 g)을 이용하여 각 종별 습중량을 측정하였다.
- 입도 및 총 유기탄소(total organic carbon; TOC) 함량측정을 위한 퇴적물 채집은 대형저서동물 채집과 동일시기에 수행하였고, 동일시기에 선상에서 YSI(6600 V2Sonde)를 이용하여 저층 용존산소 농도를 측정하였다. 입도분석은 채취된 시료 중 5 g을 비커에 담아 10%의 과산화수소로 유기물과 0.
대상 데이터
- 대형저서동물 채집은 2015년 5월부터 2016년 5월까지 7개 정점에서 계절별로 실시하였다(Fig. 1). 채집기는 vanVeen Grab(표면 면적: 0.
- 또한 1980년대 광양제철소 건설을 위해 섬진강 하구역의 매립이 수행되었고, 섬진강 하류에서는 1970년대 후반부터 1998년까지 광양·순천·여수 등지의 토목공사에 사용될 골재를 섬진강에서 채취하였다.
- 본 연구해역에서는 모든 계절에 연체동물의 Corbiculajaponica, 다모류의 Heteromastus filiformis, Prionospiojaponica, Praxillella praetermissa 등이 우점하였다(Fig.4). 그러나 우점종의 분포양상은 다소 차이를 보였다.
- 1). 채집기는 vanVeen Grab(표면 면적: 0.025 m2)을 이용하였고, 정점별3회씩 반복 채집하였다. 채집된 퇴적물은 선상에서 망목(mesh size) 1 mm인 체를 이용하여 저서생물과 퇴적물을 분리하였으며, 잔존물은 10% 중성 포르말린 용액으로 고정한 후 실험실로 운반하였다.
- 025 m2)을 이용하였고, 정점별3회씩 반복 채집하였다. 채집된 퇴적물은 선상에서 망목(mesh size) 1 mm인 체를 이용하여 저서생물과 퇴적물을 분리하였으며, 잔존물은 10% 중성 포르말린 용액으로 고정한 후 실험실로 운반하였다. 실험실에서 각 분류군별로 선별하였으며, 선별된 생물은 해부현미경 하에서 종 단위까지 동정, 계수 후 전자저울(AND HR-200, 0.
데이터처리
- 대형저서동물 군집에 미치는 환경요소를 파악하기 위해 Bio-Env 분석을 수행하였고, 대형저서동물 군집과 환경 간 상관관계를 파악하기 위해 Spearman rank correlation 분석을 실시하였다. Cluster, nMDS, SIMPER, Bio-Env 분석에는 Primer vs. 7.0을 사용하였고, 상관관계 분석은 SPSS(vs. 17.0)을 사용하였다.
- 집괴분석에는 조사 정점 간 출현종의 유사정도를 나타내는 Bray-Curtis 유사도지수를 사용하였고, average linkage 방법으로 수지도를 작성하였다. 각 그룹간 유의한 차이를 확인하기 위해 ANOSIM(analysis of similarity) 분석을 수행하였고, 그룹에 대한 대형저서동물의 기여도를 파악하기 위해 SIMPER(similarity percentage)분석을 실시하였다. 대형저서동물 군집에 미치는 환경요소를 파악하기 위해 Bio-Env 분석을 수행하였고, 대형저서동물 군집과 환경 간 상관관계를 파악하기 위해 Spearman rank correlation 분석을 실시하였다.
- 각 그룹간 유의한 차이를 확인하기 위해 ANOSIM(analysis of similarity) 분석을 수행하였고, 그룹에 대한 대형저서동물의 기여도를 파악하기 위해 SIMPER(similarity percentage)분석을 실시하였다. 대형저서동물 군집에 미치는 환경요소를 파악하기 위해 Bio-Env 분석을 수행하였고, 대형저서동물 군집과 환경 간 상관관계를 파악하기 위해 Spearman rank correlation 분석을 실시하였다. Cluster, nMDS, SIMPER, Bio-Env 분석에는 Primer vs.
이론/모형
- 입도분석은 채취된 시료 중 5 g을 비커에 담아 10%의 과산화수소로 유기물과 0.1 N-HCl로 탄산염을 제거한 후, 시료를 4ø체로 조립질과 세립질로 구분하여 4ø 이하의 사질시료는 Ro-tap sieve shaker로 15분간 체질한 후 입도 등급별로 무게 백분율을 구하였으며, 4ø 이상의 니질 시료2 g를 0.1% calgon 용액을 넣고 교반시킨 후 X-선 자동입도 분석기인 Sedigraph 5000D를 이용하여 입도무게 백분율을 Folk and Ward의 Inclusive Graphic Method에 의하여 변수를 구하였다.
- 개체수 자료를 이용하여 종다양성지수를 산출하였고, 대형저서동물의 시공간 분포를 살펴보기 위해서 집괴분석을 수행하였다. 집괴분석에는 조사 정점 간 출현종의 유사정도를 나타내는 Bray-Curtis 유사도지수를 사용하였고, average linkage 방법으로 수지도를 작성하였다. 각 그룹간 유의한 차이를 확인하기 위해 ANOSIM(analysis of similarity) 분석을 수행하였고, 그룹에 대한 대형저서동물의 기여도를 파악하기 위해 SIMPER(similarity percentage)분석을 실시하였다.
성능/효과
- 본 연구해역에서 대형저서동물의 분포에 영향을 미치는 환경요인을 파악하기 위해 퇴적상, 총유기탄소 함량, 저층용존산소 농도, 저층 염분등과의 상관관계를 구하여 보았다(Table 2; Table 3). Bio-Env 결과, 섬진강 유역에 서식하는 대형저서동물은 단일요인으로는 염분에 가장 큰 영향을 받는 것으로 나타났고(r = 0.548), 복합요인으로는 염분과 총유기탄소 함량에 가장 영향을 많이 받는 것으로 나타났다(r = 0.549). 각 항목별로 상관관계를 구한 결과, 출현종수는 염분, 니질 함량과는 양의 상관관계를 보였고, 모래 함량과는 음의 상관관계를 보였다.
- praetermissa는 염분 농도 25 psu 이상의 해역에서만 출현하는 것으로 나타나 차이를 보였다. C. japonica, H.filiformis, P. japonica, H. diadroma는 사질과 니질 퇴적상 모두에서 출현하였으나, C. japonica와 H. diadroma는 사질퇴적상을 선호하는 것으로 나타났고, P. praetermissa는 니질 퇴적상을 선호하는 것으로 나타났다(Fig. 5). 저층 용존산소 농도와 총유기탄소에 대해서는 뚜렷한 선호도를 확인할 수 없었으나, H.
- filiformis는 염분에는 크게 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. C. japonica, P. japonica, H. diadroma는 사질 함량과도 음의 상관관계를 보였으며, P. praetermissa는 니질 함량과 양의 상관관계를 보였다.
- 그 외에도 기수역에 위치한 정점 3, 4, 5가 하나의 그룹을 형성하였고(Group B-1), 해수역에 위치한 정점 1, 2가 하나의 그룹(Group B-2)을 형성하였다. Group B-1의 평균 유사도는 32.5%였고, H. filiformis,Sternaspis scutata의 기여도가 70% 이상으로 나타났다. Group B-2의 평균 유사도는 26%였고, 가장 기여도가 높은 종은 다모류의 P.
- filiformis,Sternaspis scutata의 기여도가 70% 이상으로 나타났다. Group B-2의 평균 유사도는 26%였고, 가장 기여도가 높은 종은 다모류의 P. praetermissa였고, 그 외에도 Scolectoma longifolia, H. filiformis 등의 기여도가 높게 나타났다.
- 549). 각 항목별로 상관관계를 구한 결과, 출현종수는 염분, 니질 함량과는 양의 상관관계를 보였고, 모래 함량과는 음의 상관관계를 보였다. 서식밀도는 총유기탄소와 음의 상관관계를 보였다(p < 0.
- 다모류의 H. filiformis는 본 연구해역에서 가장 상부에 위치한 정점 7을 제외한 모든 정점에서 계절에 상관없이 우점하였으며, 염분농도 30 psu 이하의 기수역에서 우점하여 출현하였다. 이 종은 다양한 퇴적상에 서식가능하나 니사질 퇴적상을 선호하며, 조간대부터 1,000 m 수심의 해역에서도 서식하는 것으로 보고되어 있다(Hartman andFauchard 1971).
- 본 연구해역은 저층 염분농도에 따라 크게 3개의 지역으로 구분이 되었다. 모든 계절에 염분 농도가 30 psu 이상이었던 정점들에서는 다모류의 Praxillella praetermissa가 우점하였고, 조사해역 중 가장 상부에 위치하고 염분 농도가 10 psu 이하인 정점들에서는 연체동물의 C. japonica, 다모류의 Hediste diadroma가 우점하였다. 다모류의 Heteromastus filiformis는 가장 상류에 위치한 정점을 제외한 모든 정점에서 모든 계절에 우점하였다.
- 섬진강은 4대강 중 유일하게 하굿둑이 건설되어 있지 않아 광양만과 섬진강 하구역에 서식하는 대형저서동물은 담수의 영향을 직, 간접적으로 받고 있다. 본 연구해역과 유사한 환경에 있는 하구역에서의 연구 결과와 비교해본 결과, 양양 남대천 하구역에서는 17종, 서식밀도는 380 개체 m-2, 법성포 와탄천 하구역에서는 114종, 3,053 개체m-2, 광양만 수어천 하구역에서는 44종, 789 개체 m-2의 서식밀도를 보여 섬진강 하구역은 와탄천에 비해서는 출현종수 및 서식밀도가 낮았고 남대천과 수어천 하구역에 비해서는 높게 나타났다(Hong et al. 2000; Lim and Hong 2002; Lim et al. 2012). 이러한 차이는 남대천과 수어천 하구역의 경우 본 연구해역인 섬진강 하구역과 유사하게 조사해역의 염분의 범위가 0−30 psu의 범위를 보여 해수와 담수의 영향을 모두 받은 정점들이 포함된 반면, 와탄천은 저층 염분의 농도가 24−33 psu의 범위를 보여 해수의 영향을 많이 받는 곳에 위치한 정점들이었다.
- 본 연구해역에서 2015년 5월부터 2016년 5월까지 출현한 대형저서동물의 출현종수는 163종이었고, 계절에 따라 58−85종의 범위를 보였다.
- 01). 본 연구해역에서 출현하였던 주요 우점종과 환경요인 간 상관분석을 실시한 결과, C. japonica, P. japonica, H. diadroma는 염분과 음의 상관관계를 보였고, P. praetermissa, S.longifolia는 양의 상관관계를 보였다. 기수역에서 우점하였던 H.
- 본 연구해역에서 출현한 대형저서동물의 출현종수는 163종이었고, 평균 서식밀도는 1,865 개체 m-2, 생물량은 204 g·wetm-2였다.
- 본 연구해역에서는 염분 농도에 따라 담수의 영향이 큰 상부지역에서는 연체동물의 C. japonica, 다모류의 H.diadroma, 담수와 해수의 영향이 모두 나타나는 중간 지역에서는 H. filiformis, P. japonica, 해수의 영향이 큰 하부 지역에서는 다모류의 P. praetermissa, S. longifolia 등이 우점하였다. 그 중 C.
- 본 연구해역의 정점별 종다양도지수는 평균 0.8−2.7의 범위를 보였다.
- 본 연구해역의 퇴적상은 강의 상류로 갈수록 사질, 하구 쪽으로 갈수록 니질 함량이 증가하는 양상을 보였다. 광양제철소가 건설되기 이전인 1980년대 초에는 섬진강하구의 Delta 지역부터 여수해협과 연결되는 채널 지역은퇴적상이 사질 혹은 니사질로 나타났다(Choi and Koh1984).
- 본 연구해역의 퇴적상은 정점 1, 3, 4, 5에서는 사니질퇴적상으로 니질 함량이 우세하였고, 정점 2, 6과 7에서는 니사질 퇴적상으로 사질 퇴적상이 우세하게 나타났다(Fig.2). 총유기탄소 함량은 니질 함량이 높은 정점들에서 평균0.
- 본 연구해역인 섬진강 하구역을 비롯한 남대천, 수어천 하구역의 경우 염분 농도가 0−30 psu로 담수와 해양 생태계를 모두 포함한 해역에서의 연구를 수행하였으나, 와탄천의 경우 최저 염분 농도가 24 psu인 것으로 보아 모든 정점이 해양에 위치한 정점인 것으로 판단된다.
- 분류군별 생물량은 연체동물이 평균 169 g·wet m-2(82.5%)로 가장 높았고, 다모류 19 g·wet m-2(9.4%), 극피동물 10 g·wet m-2(4.9%), 갑각류 8 g·wet m-2(3.8%)의 순으로 나타났다.
- 2015년 11월에 서식밀도가 가장 낮았고, 2015년 5월에 가장 높았다. 분류군별 서식밀도는 다모류가 평균 1,170 개체 m-2로 가장 높았고(62.7%), 연체동물 432 개체 m-2(23.2%), 갑각류 247 개체 m-2(13.3%), 극피동물 8 개체 m-2(0.4%)의 순으로 나타났다. 생물량은 65−373 g·wet m-2의 범위를 보였다(Fig.
- 2015년 8월에 출현 종수가 가장 낮았고, 2016년 5월에 가장 높았다. 분류군별 출현 종수는 다모류가 84종으로 가장 높았고, 갑각류 49종, 연체동물 19종, 극피동물 4종의 순으로 나타났다(Fig. 3). 섬진강 유역에서 출현한 대형저서동물의 서식밀도는 평균 1,865 개체 m-2, 1,408−2,914 개체 m-2의 범위를 보였다.
- 정점 7에서는 모든 계절에 10종 미만의 빈약한 종조성을 보였으나, 일본재첩의 대량출현으로 인하여 서식밀도는 높게 나타났다. 생물량은 2015년 5월과 8월에 연체동물의 Musculus senhousia이 출현한 정점 2와 일본재첩이 출현한 정점 6과 7에서 높게 나타났다.
- 다모류의 Heteromastus filiformis는 가장 상류에 위치한 정점을 제외한 모든 정점에서 모든 계절에 우점하였다. 섬진강 하구역에 서식하는 대형저서동물 군집은 단일요인으로는 염분에 가장 크게 영향을 받는 것으로 나타났고, 복합요인으로는 염분과 총유기탄소 함량에 가장 영향을 많이 받는 것으로 나타났다. 이처럼 섬진강 하구역의 대형저서동물 군집 조성은 계절에 상관없이 염분과 퇴적상에 따라 3개의 지역으로 구분이 되었으며, 섬진강 휴게소 인근 정점들은 계절에 따라 담수의 영향이 크게 나타났고, 퇴적상은 사질이었으나, 배알도 인근 진월면부터는 계절에 상관없이 해수의 영향이 미쳤으며, 퇴적상도 니질로 나타났다.
- 섬진강 하구역의 저층 염분 농도를 측정한 결과, 정점 1과 2에서는 모든 계절에 저층 염분이 30 psu 이상으로 나타나 해수의 특성을 보였고, 정점 3와 4에서는 20−33 psu사이의 범위를 보여 해수와 담수의 영향이 동시에 받는 것으로 나타났다(Fig. 2).
- 이처럼 C. japonica는 염분농도 0−25 psu 사이의 해역에서 출현하였고, 다모류의 P.japonica, H. diadroma는 염분 농도 0 psu 부터 30 psu 이상의 해역에서도 출현하였으나, 주로 15 psu 이상 30 psu이하의 해역을 선호하는 것으로 나타났다(Fig. 5).
- 섬진강 하구역에 서식하는 대형저서동물 군집은 단일요인으로는 염분에 가장 크게 영향을 받는 것으로 나타났고, 복합요인으로는 염분과 총유기탄소 함량에 가장 영향을 많이 받는 것으로 나타났다. 이처럼 섬진강 하구역의 대형저서동물 군집 조성은 계절에 상관없이 염분과 퇴적상에 따라 3개의 지역으로 구분이 되었으며, 섬진강 휴게소 인근 정점들은 계절에 따라 담수의 영향이 크게 나타났고, 퇴적상은 사질이었으나, 배알도 인근 진월면부터는 계절에 상관없이 해수의 영향이 미쳤으며, 퇴적상도 니질로 나타났다.
- 저층 용존산소 농도를 측정한 결과, 조사기간 동안 평균 5.0−10.6 mg L-1의 범위를 보였고, 2015년 8월에 가장 낮았다.
- 5). 저층 용존산소 농도와 총유기탄소에 대해서는 뚜렷한 선호도를 확인할 수 없었으나, H. filiformis는 상대적으로 높은 총유기탄소 함량을 보인 정점에서도 우점하는 것으로 나타났다.
- 서식밀도는 정점 2과 3을 제외한 모든 정점에서 2015년 5월에 가장 높게 나타났고, 이후 감소하는 경향을 보였다. 정점 7에서는 모든 계절에 10종 미만의 빈약한 종조성을 보였으나, 일본재첩의 대량출현으로 인하여 서식밀도는 높게 나타났다. 생물량은 2015년 5월과 8월에 연체동물의 Musculus senhousia이 출현한 정점 2와 일본재첩이 출현한 정점 6과 7에서 높게 나타났다.
- 집괴분석 결과를 토대로 지역별 군집조성을 살펴보면, 그룹 B-2에 속하는 정점 1과 2에서 출현종수가 17−53종으로 높게 나타났고, 정점 3−5에서는 5−24종의 범위를 보였다(Fig. 7).
- 총유기탄소 함량은 니질 함량이 높은 정점들에서 평균0.8−1.1%의 범위를 보여 상대적으로 높게 나타났고, 사질함량이 높았던 정점들에서는 모두 평균 0.5% 이하로 나타났다(Fig. 2).
- 본 연구해역에서 출현한 대형저서동물의 출현종수는 163종이었고, 평균 서식밀도는 1,865 개체 m-2, 생물량은 204 g·wetm-2였다. 출현종수와 서식밀도는 다모류의 비중이 가장 높았고, 생물량은 Corbicula japonica의 우점으로 인하여 연체동물의 비중이 모든 계절에 가장 높게 나타났다. 본 연구해역은 저층 염분농도에 따라 크게 3개의 지역으로 구분이 되었다.
- 8). 해산종이 출현하는 정점들에서의 종다양성지수가 상대적으로 높았고, 강의 상류로 갈수록 종다양성지수가 감소하는 경향을 보였다. 정점 1과 정점 2에서는 모든 계절에 종다양성지수가 2.
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