[논문]한반도 동해 연안에 자생하는 말잘피, 새우말의 생장 특성

김종협; 김재훈; 김구연; 박정임

doi:10.7850/jkso.2018.23.4.192

한반도 동해 연안에 자생하는 말잘피, 새우말의 생장 특성
Growth Dynamics of the Surfgrass, Phyllospadix iwatensis on the Eastern Coast of Korea 원문보기

바다 : 한국해양학회지 = The sea : the journal of the Korean society of oceanography, v.23 no.4, 2018년, pp.192 - 203

김종협 (해양생태기술연구소) , 김재훈 (해양생태기술연구소) , 김구연 (경남대학교 사범대학 과학교육과) , 박정임 (해양생태기술연구소)

초록
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말잘피 새우말은 북태평양에 위치한 북동아시아 연안의 암반에 자생한다. 우리나라에서 새우말은 주로 동해 중부해역의 암반조하대에 나타나며, 본 조사에서는 이 곳에 서식하는 새우말의 생태적 특성을 알아보기 위해, 2017년 8월부터 2018년 7월까지 새우말 군락지의 수중광량, 수온의 변화와 함께 매월 새우말의 형태적 특성, 밀도, 생체량과 잎 생산성의 변화를 조사하였다. 수중광량과 수온은 봄과 여름에 증가하고 가을과 겨울에 감소하는 뚜렷한 계절 경향을 보였다. 새우말의 형태, 밀도, 생체량과 잎 생산성은 겨울과 봄에 증가하고, 여름과 가을에 감소하였다. 새우말의 개체당 잎 생산성과 단위면적당 잎 생산성은 수중광량과 유의한 양의 상관관계를 보였다. 새우말의 연간 평균 단위면적당 잎 생산량은 $6.3{\pm}1.3g\;m^{-2}d^{-1}$로, 2018년 5월 최대값($16.4{\pm}4.4g\;m^{-2}d^{-1}$)과 2월에 최소값($2.4{\pm}0.3g\;m^{-2}d^{-1}$)을 나타내었다. 새우말 생장의 최적 수온은 $12-13^{\circ}C$로 조사되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

The surfgrass Phyllospadix iwatensis is native in the exposed rocky shores of the Northwestern Pacific Ocean. In Korea, P. iwatensis is mainly found on the rocky subtidal zone in the central eastern coast. In this study, to examine the ecological characteristics of P. iwatensis, we investigated changes in morphological characteristics, density, biomass, and leaf productivity as well as changes in the underwater irradiance and water temperature of its habitat monthly from August 2017 to July 2018. Underwater irradiance and water temperature showed clear seasonal changes; increases in spring and summer and decreases in fall and winter. Morphological characteristics, shoot density, biomass, and leaf productivities of P. iwatensis exhibited significant seasonal variations, increasing in winter and spring and decreasing in summer and fall months. P. iwatensis leaf productivities both per shoot and per unit area showed significant positive correlations with underwater irradiance. The average leaf productivity of P. iwatensis per area was $6.3{\pm}1.3g\;m^{-2}d^{-1}$, while minimum and maximum values were $2.4{\pm}0.3g\;m^{-2}d^{-1}$ in February 2018 and $16.4{\pm}4.4g\;m^{-2}d^{-1}$ in May 2018, respectively. The optimum water temperature for the growth of P. iwatensis in this study was between $12-13^{\circ}C$.

주제어

표/그림 (8)

그림 Fig. 1. Study site of Phyllospadix iwatensis growth dynamics. The site was located in Goseong-gun, Gangwon-do, on the open shores of the eastern coast of the Korean peninsula.
그림 Fig. 2. Monthly changes in underwater irradiance (A), and water temperature (B) at the study site from August 2017 to July 2018.
그림 Fig. 3. Monthly changes in number of leaves per shoot (A), leaf width (B), leaf thickness (C), sheath length (D), sheath width (E), and shoot height (F) of Phyllospadix iwatensis from August 2017 to July 2018.
표 Table 1. Pearson‘s correlation analysis results (two-tailed) for number of leaves (NL), leaf width (LW), sheath width (SW), sheath length (SL), leaf thickness (LT), shoot height (SH), leaf productivity per shoot (SP), areal leaf productivity (AP), vegetative shoot density (VD), spadix density (SD), total shoot density (TD), above ground biomass (AB), rhizome+root biomass (RB), total biomass (TB), underwater irradiance (UI), and water temperature (WT)
그림 Fig. 4. Monthly changes in shoot density of Phyllospadix iwatensis from August 2017 to July 2018. Vegetative shoot (A), spadix (B), and total shoot (C).
그림 Fig. 5. Monthly changes in biomass of Phyllospadix iwatensis from August 2017 to July 2018. Above ground (A), rhizome+root (B), and total biomass (C).
그림 Fig. 6. Monthly changes in leaf productivity per shoot (A), and areal leaf productivity (B) of Phyllospadix iwatensis from August 2017 to July 2018.
그림 Fig. 7. Best-fit regressions of Phyllospadix iwatensis areal leaf production on underwater irradiance (A), and water temperature (B).

AI 본문요약
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문제 정의

, 2005a). 본 연구에서는 동해 중부연안 암반에서 우점하는 새우말의 생장이 남해안 연성저질에서 우점하는 거머리말의 생장과 어떠한 차이를 보이는지 알아보았다.
또한, 조류의 흐름이 완만한 내만 해역의 퇴적물에서 성장하는 잘피의 생태적 특성은 비교적 빈번히 보고되고 있는 반면, 상대적으로 연구 환경이 열악하고 파도가 심한 개방된 해역의 암반에 서식하는 말잘피의 생태적 특성에 대한 자료는 매우 부족한 실정이다(Park and Lee, 2009). 본 연구에서는 우리나라 동해 중부의 암반해안에 우점하는 새우말의 성장특성과 서식환경을 알아보고자한다. 새우말의 형태, 밀도, 생체량과 생산성의 변화와 함께 새우말 군락지의 수중광량과 수온의 변화를 조사하여 한반도 연안에 서식하는 새우말의 생장 특성을 최초로 보고자 한다.
본 연구에서는 우리나라 동해 중부의 암반해안에 우점하는 새우말의 성장특성과 서식환경을 알아보고자한다. 새우말의 형태, 밀도, 생체량과 생산성의 변화와 함께 새우말 군락지의 수중광량과 수온의 변화를 조사하여 한반도 연안에 서식하는 새우말의 생장 특성을 최초로 보고자 한다.

제안 방법

즉, 매월 임의로 선정된 새우말 성체의 엽초 부분에 날카로운 주사바늘로 구멍을 뚫은 후(n=10) 약 1개월 후 회수하여 기존 부분(구멍 뚫기 전)과 새로 자란 부분(구멍 뚫은 후)으로 구분 후 60℃에서 항량이 될 때까지 건조하였다. 개체당 잎 생산성(mg DW shoot^-1 d^-1)은 새로 자라난 잎 중량을 실험일수로 나누어 구하였으며, 여기에 매월 측정된 서식 밀도를 곱하여 단위면적당 잎 생산성(g DW m^-2 d^-1)을 구하였다.
밀도의 변화를 측정하기 위해 매월 임의로 던진 방형구(50×50 cm, n=4)내의 모든 개체를 영양지와 화지로 구분하여 단위면적당 개체수로 나타내었다.
새우말 군락지의 수중광량과 수온을 조사하기 위해 새우말의 잎이 위치한 수심에 HOBO data logger (Onset Computer Corp., Bourne, MA, UAS) 센서를 설치하여 매 15분마다 측정하였다. 사용된 모든 센서는 LI-1400 Data logger와 LI-193 SA 구형 광량센서(Li-Cor, Inc, Lincoln, NE, USA)를 이용하여 동시 측정한 광량값과 회귀분석을 통해 조도(lumen foot^-2) 측정치를 수중광량으로 변환하였다(Lee et al.
새우말의 형태적 특성, 밀도, 생체량과 생산성의 변화를 매월 조사하였으며, 채취한 모든 시료는 얼음이 담긴 아이스박스에 보관하여 실험실로 운반하였다. 형태적 특성의 월변화를 보기 위해 조사시기마다 10개의 성숙한 새우말 시료를 채취하여 잎의 수, 잎 폭과 두께, 엽초 길이와 폭 및 개체 길이를 측정하였다.
생체량의 변화를 보기 위해 매월 임의로 놓은 방형구(10×10 cm, n=4)내의 모든 새우말을 채취하여 흐르는 물에 세척하면서 이물질을 제거하여 지상부(잎과 엽초)와 지하부(지하경과 뿌리)로 구분한 후 60℃에서 48시간 이상 건조한 후 단위면적당 건중량(g DW m-2)으로 나타내었다.
잎의 수는 각 개체의 엽초 위로 출현한 모든 잎의 수를 헤아렸고, 잎 폭(mm)과 두께(mm)는 3번째 잎 중간 부분의 폭과 두께를 각각 측정하였다. 엽초 길이(mm)는 생장점부터 엽초 상단 경계까지의 길이, 엽초 폭(mm)은 엽초의 가장 넓은 부분의 폭을 측정하였다. 개체길이(cm)는 생장점부터 가장 긴 잎 상단까지의 길이를 측정하였다.
형태적 특성의 월변화를 보기 위해 조사시기마다 10개의 성숙한 새우말 시료를 채취하여 잎의 수, 잎 폭과 두께, 엽초 길이와 폭 및 개체 길이를 측정하였다. 잎의 수는 각 개체의 엽초 위로 출현한 모든 잎의 수를 헤아렸고, 잎 폭(mm)과 두께(mm)는 3번째 잎 중간 부분의 폭과 두께를 각각 측정하였다. 엽초 길이(mm)는 생장점부터 엽초 상단 경계까지의 길이, 엽초 폭(mm)은 엽초의 가장 넓은 부분의 폭을 측정하였다.
, 2005a). 즉, 매월 임의로 선정된 새우말 성체의 엽초 부분에 날카로운 주사바늘로 구멍을 뚫은 후(n=10) 약 1개월 후 회수하여 기존 부분(구멍 뚫기 전)과 새로 자란 부분(구멍 뚫은 후)으로 구분 후 60℃에서 항량이 될 때까지 건조하였다. 개체당 잎 생산성(mg DW shoot^-1 d^-1)은 새로 자라난 잎 중량을 실험일수로 나누어 구하였으며, 여기에 매월 측정된 서식 밀도를 곱하여 단위면적당 잎 생산성(g DW m^-2 d^-1)을 구하였다.
새우말의 형태적 특성, 밀도, 생체량과 생산성의 변화를 매월 조사하였으며, 채취한 모든 시료는 얼음이 담긴 아이스박스에 보관하여 실험실로 운반하였다. 형태적 특성의 월변화를 보기 위해 조사시기마다 10개의 성숙한 새우말 시료를 채취하여 잎의 수, 잎 폭과 두께, 엽초 길이와 폭 및 개체 길이를 측정하였다. 잎의 수는 각 개체의 엽초 위로 출현한 모든 잎의 수를 헤아렸고, 잎 폭(mm)과 두께(mm)는 3번째 잎 중간 부분의 폭과 두께를 각각 측정하였다.

대상 데이터

Study site of Phyllospadix iwatensis growth dynamics. The site was located in Goseong-gun, Gangwon-do, on the open shores of the eastern coast of the Korean peninsula.
본 연구는 우리나라의 최북단에 근접한 강원도 고성군 초도면 현내리 연안 (38° 29′ 11″ N; 128° 26′ 35″ E)의 새우말 군락지에서 이루어졌다.
1). 새우말 군락지의 환경 요인과 말잘피 조사는 2017년 8월부터 2018년 7월까지 진행되었다.

데이터처리

, Bourne, MA, UAS) 센서를 설치하여 매 15분마다 측정하였다. 사용된 모든 센서는 LI-1400 Data logger와 LI-193 SA 구형 광량센서(Li-Cor, Inc, Lincoln, NE, USA)를 이용하여 동시 측정한 광량값과 회귀분석을 통해 조도(lumen foot^-2) 측정치를 수중광량으로 변환하였다(Lee et al., 2005a; Park and Lee, 2009). 조사 장소에 시설된 센서는 월 2회 교체되었으며, 그 때마다 측정자료를 수집하여 수중광량과 수온의 월 평균값으로 나타내었다.
모든 측정치는 평균값(mean)과 표준오차(SE)로 나타내었다. 통계분석은 SPSS10.1 버전(SPSS, Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하였으며, 모든 자료는 normality와 homogeneity of variance를 검정한 후 one-way ANOVA를 이용하여 조사 시기에 따른 차이의 유의성을 검사하였다. 환경요인과 말잘피 측정치의 상관성은 피어슨 상관관계 분석을 이용하여 평가하였다.
, Chicago, IL, USA)을 이용하였으며, 모든 자료는 normality와 homogeneity of variance를 검정한 후 one-way ANOVA를 이용하여 조사 시기에 따른 차이의 유의성을 검사하였다. 환경요인과 말잘피 측정치의 상관성은 피어슨 상관관계 분석을 이용하여 평가하였다.

이론/모형

생체량의 변화를 보기 위해 매월 임의로 놓은 방형구(10×10 cm, n=4)내의 모든 새우말을 채취하여 흐르는 물에 세척하면서 이물질을 제거하여 지상부(잎과 엽초)와 지하부(지하경과 뿌리)로 구분한 후 60℃에서 48시간 이상 건조한 후 단위면적당 건중량(g DW m^-2)으로 나타내었다. 잎 생산성의 변화는 잎 표시법(leaf marking method)을 이용하여 측정하였다(Kentula and McIntire, 1986; Lee et al., 2005a). 즉, 매월 임의로 선정된 새우말 성체의 엽초 부분에 날카로운 주사바늘로 구멍을 뚫은 후(n=10) 약 1개월 후 회수하여 기존 부분(구멍 뚫기 전)과 새로 자란 부분(구멍 뚫은 후)으로 구분 후 60℃에서 항량이 될 때까지 건조하였다.

성능/효과

개체 길이는 수중광량과 유의한 양의 상관관계(r=0.852, p <0.01)를 보였으며, 잎의 수(r=0.709, p <0.01), 잎 폭(r=0.762, p <0.01)과 엽초 폭(r=0.660, p <0.01)은 수온과 음의 상관관계를 나타내었다(Table 1).
, 2011). 본 조사 장소 새우말 군락지의 수중광량이 거머리 말 군락지의 수중광량보다 현저히 높게 나타났고 새우말의 생장이 수중광량의 증가에 따라 향상된 것은 새우말은 생장을위 하여 거머리말보다 높은 광을 필요로 한다는 것을 의미한다.
, 2017). 본 조사 장소 새우말의 성장은 12-13℃에서 가장 활발 하였으며, 그 이상의 수온에서는 생장이 서서히 감소하였다. 새우말이 거머리말보다 낮은 수온에서 최대 생장을 보이는 것은 새우말이 낮은 수온에 적응된 온대 잘피임을 나타낸다.
새우말 군락지에서 측정된 수중광량은 조사시기에 따라 유의한 차이(p <0.001)가 나타났으며, 봄과 여름에 증가하고 겨울에 감소하는 뚜렷한 계절 경향을 나타내었다(Fig. 2).
새우말 영양지 밀도는 조사시기에 따라 유의한 차이(p =0.077)는 발생하지 않았으나, 새우말 화지 밀도(p <0.01)와 총 밀도(p <0.01)는 조사 시기에 따라 유의한 변화가 나타났다(Fig. 4).
새우말 지상부, 지하경과 뿌리 및 단위면적당 생체량은 조사 시기별 유의한 차이(p <0.001)가 나타났다(Fig. 5).
새우말의 개체당 잎 생산성과 단위면적당 잎 생산성은 조사시기에 따라 유의한 차이(p <0.001)가 나타났으며, 봄에 높은 생산성이 나타났다(Fig. 6).
새우말의 단위면적당 잎 생산성을 수중광량과 수온 각각에 대한 상관성을 알아보기 위하여 비선형 회귀분석을 실시하면, 새우말의 생산성은 수중광량과는 유의한 양의 상관성(r2=0.557, p =0.026)이 나타났으나(Fig. 7A), 수온과는 유의한 상관성이 나타나지 않았다(r2=0.200, p =0.366; Fig. 7B).
새우말의 단위면적당 평균 생체량은 1367.4±46.2 g DW m-2이었으며, 2017년 9월에 최소값(1131.3±39.5 g DW m-2)과 2018년 5월에 최대값(1691.3±64.0 g DW m-2)이 나타났다(Fig. 5C).
새우말의 연중 평균 총 밀도는 2416.7±72.9 shoot m-2로 2017년 11월에 최소값(1900±212.2 shoot m-2)과 2018년 4월에 최대값(2900±158.1 shoot m-2)이었고, 수중광량과 유의한 양의 상관관계(r=0.591, p <0.05)가 나타났다(Fig. 4C, Table 1).
지상부의 생체량은 수중광량과 유의한 양의 상관관계(r=0.695, p <0.05)가 나타났으며(Table 1), 조사기간 평균 지상부의 생체량은 단위면적당 생체량의 약 53.8%를 차지하였다.
지하경과 뿌리의 평균 생체량은 631.7+25.9 g DW m-2로 단위면적당 생체량의 약 46.2%이었으며, 2017년 9월에 최소값(514.9±41.0 g DW m-2)과 2018년 5월에 최대값(844.2±33.6 g DW m-2)이 나타났다(Fig. 5B).
평균 개체당 잎 생산성은 2.7±0.5 mg DW shoot-1 d-1으로 가을부터 초봄까지 낮은 생산성을 보이다가 2018년 5월 최대값(6.6±1.8 mg DW shoot-1 d-1)이 나타났으며, 수중광량과 유의한 양의 상관관계(r=0.741, p <0.01)를 보였으나, 수온(r=0.32, p =0.31)과는 유의한 상관관계가 나타나지 않았다(Fig. 6A, Table 1).
화지는 2018년 4월에 최대밀도(475.0±205.6 shoot m-2)를 나타낸 후 7월까지 관찰되었으며, 화지 밀도는 수중광량과 유의한 양의 상관관계(r=0.669, p <0.05)로 나타났다(Fig. 4B, Table 1).

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	수온의 변화가 잘피의 생장의 주요 요인임을 알 수 있는 근거는 무엇인가?	수온의 변화는 잘피의 생장이 계절 경향을 보이게 하는 주요 요인으로 알려져 있다. 온대 해역에 서식하는 잘피는 수온이 증가하는 봄과 초여름에 활발한 생장을 보이고, 수온이 높은 여름과 가을 동안 광합성율의 감소와 호흡율의 증가로 인하여 생장이 둔화되는 경향을 보인다(Lee et al., 2007b).
	말잘피 군락지의 생태계에서의 역할은 무엇인가?	serrulatus가 출현한다(Green and Short, 2003). 말잘피 군락지는 암반 연안생태계에서 높은 생산성을 나타내며, 다양한 해양동물들의 먹이원을 제공하며, 서식처와 산란장 역할을 하고 있다(Turner, 1983; Williams, 1995; Ramírez-García et al., 2002).
	북동아시아의 해역에 자생하는 말잘피는 무엇인가?	대부분의 잘피는 파도가 약하고 조류가 비교적 잔잔한 연성저질에 분포하나, 파도가 심한 해역의 암반에도 5종의 말잘피가 분포하고 있다. 한반도, 중국 및 일본을 포함하는 북동아시아의 암반 해역에는 2종의 말잘피(surfgrass) 즉, 새우말(Phyllospadix iwatensis)과 게바다말(P. japonicus)이 자생한다. 그리고, 알래스카부터 멕시코에 이르는 태평양에 접한 북미 대륙의 암반해역에는 3종의 말잘피 즉, P.

참고문헌 (24)

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표제어: PCR

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용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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