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문제 정의
- 본 연구는 제주 연안에 서식하는 중형저서동물 군집의 특성과 계적적 변동을 알아보고자 수행되었다. 제주도 조간대 지역에서 20개의 조사지점을 선정하였으며, 2017년 4월부터 2019년 2월까지 총 8회의 조사를 수행하였다.
- 중형저서동물 군집의 계절별 특성을 파악하기 위해서는 장시간 축적된 환경 자료와 장기간의 군집 모니터링이 요구된다. 본 연구에서는 2년 동안 8계절의 중형저서동물 군집 변화를 연구하였다. 환경 자료가 부족한 관계로 환경 인자와의 상관관계를 파악하기에는 부족하나 향후 추가적인 환경 자료와 계절별 군집 자료의 보충으로 제주도에 서식하는 중형저서동물 군집의 계절별 변동 특성의 파악과 제주 해양생태계에서의 생태학적 역할 등을 체계적으로 연구하는 데 있어서 중요한 기초자료가 될 것으로 사료된다.
- 이에 본 논문에서는 지금까지 수행된 적이 없는 연구인 제주 연안 전체에 서식하는 중형저서동물 군집의 특성을 밝혀보고자 하며, 이를 보다 중·장기적인 관점에서 군집의 변동을 밝히기 위해 다년간에 걸친 계절 조사의 결과를 밝히고 이에 대해 논의하고자 하였다.
제안 방법
- 2017년 11월, 2018년 2월, 5월, 8월, 11월, 2019년 2월에는 플라스틱 튜브를 이용하여 퇴적물을 채집하였으며, 튜브에 부피 50 mL의 퇴적물을 채집하였다. 각 정점에서 퇴적물은 반복수 3회 채집하였고, 채집된 퇴적물은 현장에서 로즈 벵갈(rose bengal)을 혼합한 5% 중성 포르말린으로 고정한 후에 실험실로 운반하여 분석을 진행하였다. 운반된 퇴적물 시료는 Silica-gel Ludox HS-40을 이용하는 밀도 차에 의한 생물 분리 방법을 통해 퇴적물로부터 생물을 분리하였다.
- 각 정점에서 퇴적물은 반복수 3회 채집하였고, 채집된 퇴적물은 현장에서 로즈 벵갈(rose bengal)을 혼합한 5% 중성 포르말린으로 고정한 후에 실험실로 운반하여 분석을 진행하였다. 운반된 퇴적물 시료는 Silica-gel Ludox HS-40을 이용하는 밀도 차에 의한 생물 분리 방법을 통해 퇴적물로부터 생물을 분리하였다. 이 방법은 실험실에서 고정된 퇴적물을 1 mm 체에 통과시키고 37 μm 체에 남겨진 시료를 Silica-gel Ludox HS-40에 넣어 원심분리를 하여 분리하는 방법이다(Burgess 2001).
- 특히 저서성 요각류는 중형저서동물 분류군 내에서 다른 분류군들에 비하여 환경변화에 민감하며(Hargrave and Thiel 1938; Warwick and Clarke 1991; Coull and Chandler 1992), 연구지역의 오염도와 비례하여 개체수의 급격한 차이를 보이는 대표적인 분류군으로 알려져 있다(Raffaelli 1981, 1987; Sandulli and de Nicola 1990). 이러한 특징을 이용하여 오염도를 평가하는 지수인 N/C ratio를 이용하여 연구지역 저서생태계의 건강도를 나타내었다. N/C ratio는 값이 높을수록 오염도가 증가하고, 값이 낮을수록 오염도의 감소를 지시한다.
- 제주 연안에서의 중형저서동물 군집의 지역·계절 군집 특성을 파악하기 위해, 채집 정점을 북서(정점 1∼4, 18∼20), 남서(정점 5∼9), 남동(정점 10∼13), 북동(정점 14∼17)으로 지역 구분을 하여 계절의 평균값을 구하였다.
- 채집 시기별 군집구조와 유사도 등을 파악하기 위하여 Bray-Curtis의 유사도 지수를 기초로 집괴분석 및 MDS 분석(Muti-Dimensional Scaling analysis)을 실시하여 군집 특성을 확인하였다(Primer v.6). 각 시료의 계절별·정점별에 따른 중형저서동물 서식밀도의 유의한 차이를 파악하기 위하여 two-way ANOVA test를 실시하였다(SPSS.
대상 데이터
- 6 cm2 이며, 이 플라스틱병을 이용하여 조간대 퇴적물 상층 3 cm 이내에서 표층을 긁어 담았으며, 플라스틱병 내에 5 cm까지 채운 퇴적물을 반복수 1회 채집하였다. 2017년 11월, 2018년 2월, 5월, 8월, 11월, 2019년 2월에는 플라스틱 튜브를 이용하여 퇴적물을 채집하였으며, 튜브에 부피 50 mL의 퇴적물을 채집하였다. 각 정점에서 퇴적물은 반복수 3회 채집하였고, 채집된 퇴적물은 현장에서 로즈 벵갈(rose bengal)을 혼합한 5% 중성 포르말린으로 고정한 후에 실험실로 운반하여 분석을 진행하였다.
- 1. Sampling sites of the benthic intertidal zones of Jeju Island from 2017 to 2019 (N: north, E: east, S: south, W: west).
- 퇴적물 시료 채집은 2017년 4월, 7월에는 플라스틱병을 이용하여 직접 퇴적물 시료를 채집하였다. 사용된 플라스틱병은 직경 5 cm, 높이 7.3 cm, 표면적 19.6 cm2 이며, 이 플라스틱병을 이용하여 조간대 퇴적물 상층 3 cm 이내에서 표층을 긁어 담았으며, 플라스틱병 내에 5 cm까지 채운 퇴적물을 반복수 1회 채집하였다. 2017년 11월, 2018년 2월, 5월, 8월, 11월, 2019년 2월에는 플라스틱 튜브를 이용하여 퇴적물을 채집하였으며, 튜브에 부피 50 mL의 퇴적물을 채집하였다.
- 퇴적물 채집 지역은 정점 1은 용당리 연안, 정점 2는 수월봉 연안 모래 지역이며, 이 정점들로부터 서쪽, 서남쪽, 다시 동쪽으로 이어지는 전 연안에 걸쳐 20 정점을 선정하였다. 정점 선정은 화산암으로 이루어져서 인간의 접근이 불가한 지역, 퇴적물이 쌓여 있지 않은 지역 등을 제외하고는 가능한 한 등간격으로 전 연안에 걸쳐서 이루어졌다. 더불어 인위적인 교란을 피하고자 사람의 접근이 어려운 조간대 연안 정점을 선정하였다.
- 제주도 전체 연안에 대한 중형저서동물의 채집을 위하여 조간대 지역에서 총 20개의 정점을 선정하였으며 계절 조사를 수행하였다. 조사 시기는 2017년 4월, 7월, 11월, 2018년 2월, 5월, 8월, 11월, 2019년 2월로 총 8회 약 2년에 걸쳐 이루어졌다.
- 본 연구는 제주 연안에 서식하는 중형저서동물 군집의 특성과 계적적 변동을 알아보고자 수행되었다. 제주도 조간대 지역에서 20개의 조사지점을 선정하였으며, 2017년 4월부터 2019년 2월까지 총 8회의 조사를 수행하였다. 조사결과, 조사지점 당 중형저서동물의 밀도는 733~2,505 inds.
- 제주도 전체 연안에 대한 중형저서동물의 채집을 위하여 조간대 지역에서 총 20개의 정점을 선정하였으며 계절 조사를 수행하였다. 조사 시기는 2017년 4월, 7월, 11월, 2018년 2월, 5월, 8월, 11월, 2019년 2월로 총 8회 약 2년에 걸쳐 이루어졌다. 퇴적물 채집 지역은 정점 1은 용당리 연안, 정점 2는 수월봉 연안 모래 지역이며, 이 정점들로부터 서쪽, 서남쪽, 다시 동쪽으로 이어지는 전 연안에 걸쳐 20 정점을 선정하였다.
- 조사정점들은 지역적으로 정점 1∼4, 18∼20은 북서지역, 정점 5∼9는 남서지역, 정점 10∼13은 남동지역, 정점 14∼17은 북동지역으로 구분할 수 있다(Fig. 1).
- 퇴적물 시료 채집은 2017년 4월, 7월에는 플라스틱병을 이용하여 직접 퇴적물 시료를 채집하였다. 사용된 플라스틱병은 직경 5 cm, 높이 7.
- 조사 시기는 2017년 4월, 7월, 11월, 2018년 2월, 5월, 8월, 11월, 2019년 2월로 총 8회 약 2년에 걸쳐 이루어졌다. 퇴적물 채집 지역은 정점 1은 용당리 연안, 정점 2는 수월봉 연안 모래 지역이며, 이 정점들로부터 서쪽, 서남쪽, 다시 동쪽으로 이어지는 전 연안에 걸쳐 20 정점을 선정하였다. 정점 선정은 화산암으로 이루어져서 인간의 접근이 불가한 지역, 퇴적물이 쌓여 있지 않은 지역 등을 제외하고는 가능한 한 등간격으로 전 연안에 걸쳐서 이루어졌다.
데이터처리
- 각 시료의 계절별·정점별에 따른 중형저서동물 서식밀도의 유의한 차이를 파악하기 위하여 two-way ANOVA test를 실시하였다(SPSS. v.19).
성능/효과
- 이 그룹의 정점은 서식밀도 값이 평균 1,325∼1,704 inds. 10 cm-2으로 전체 정점에서도 평균값을 보이는 정점들이었고, N/ C ratio는 정점 9에서는 낮게 나타났으나 나머지 정점에서는 상대적으로 높은 N/C ratio의 평균값을 보여 오염도의 증가를 지시하였다. 정점 1∼4, 19∼20은 하계에 중국대륙 연안수(양자강 희석수)의 영향을 받는 해역이지만 최근 해조류가 급격하게 감소하고 있는 해역으로 발표되었다(Lim 2012).
- 정점 19와 20에서는 2017년 여름에서 가을로 시간이 지나며 서식밀도 값이 대폭 감소하였고, 다시 겨울이 되며 증가하고 시간이 지나며 감소하였다가 2018년 11월에 서식밀도 값이 큰 폭으로 상승하였으나 2019년 2월에 다시 감소하는 유사한 경향의 서식밀도 변동을 볼 수 있었다. 계절적인 변동이 일치하는 정점들은 서로 인근에 위치하고 있다는 유사점도 있지만, 제주를 북서, 남서, 남동, 북동으로 나누었을 때 모두 같은 범주에 포함되는 정점이라는 것을 확인할 수 있었다.
- 일부분의 계절을 제외하고 모든 정점에서 해양선충류(Nematodes)가 평균적으로 가장 우점하는 분류군으로 나타났고, 두 번째로 우점하는 분류군은 저서성요각류(Harpacticoida)로 나타났다. 그 다음으로 우점하는 분류군은 갑각류 유생(Nauplius), 저서유공충류(Foraminifera), 다모류(Polychaetes)로 나타났으며 정점별 우점분류군은 계절별로 다소 차이를 보이는 결과를 나타냈다(Figs. 2, 3). 가장 우점했던 해양선충류는 2017년 4월의 정점 15에서 4,880 inds.
- 2, 3). 그 다음으로 우점한 분류군은 저서성요각류이며, 선충류와 저서성요각류가 전체 우점분류군 중에서도 서식밀도의 90% 이상을 차지하였으며, 전체 서식밀도의 변동은 이 두 분류군에 가장 많은 영향을 받는 결과를 보였다(Tables 2-5). 유사한 퇴적물에 서식하는 중형저서 동물에 대한 연구결과를 살펴보면 계절적으로 약간의 분류군 차이는 있지만 선충류, 저서성 요각류, 저서유공충류, 갑각류유생이 가장 우점하는 분류군으로 나타났다(Kim et al.
- 정점 14와 15에서는 2017년 봄에 매우 높은 서식밀도 값을 보이고 2017년 여름으로 시간이 지나며 서식밀도 값이 급감하여 시간이 지날수록 낮아져 2019년 2월, 겨울에 가장 낮은 서식밀도 값을 보이는 경향을 나타내었다. 그리고 정점 17과 18은 2017년 4월, 봄에 가장 높은 서식밀도 값을 보이고 2017년 7월 여름에 매우 높은 폭으로 서식밀도가 감소하였다가 소폭 증가와 감소를 반복하며 2019년 2월에 가장 낮은 서식밀도 값을 나타내었다. 정점 19와 20에서는 2017년 여름에서 가을로 시간이 지나며 서식밀도 값이 대폭 감소하였고, 다시 겨울이 되며 증가하고 시간이 지나며 감소하였다가 2018년 11월에 서식밀도 값이 큰 폭으로 상승하였으나 2019년 2월에 다시 감소하는 유사한 경향의 서식밀도 변동을 볼 수 있었다.
- 정점 1, 5, 11, 20을 제외한 정점에서 전체적으로 2018년 8월에서 11월로 지나며 N/C ratio 값이 대폭 오르며 오염도의 증가를 지시하였다가, 2019년 2월이 되며 다시 감소하여 오염도가 감소하였음을 나타내었다. 다른 정점들이 여름에서 가을로 가며 오염도의 증가를 지시한 반면에, 정점 11에서만 모든 정점에서 유일하게 2018년 가을에서 2019년 겨울로 시간이 지남에 따라 N/C ratio 값이 36.90에서 87.40으로 크게 증가하여 가을에서 겨울로, 시간이 지나며 오염도의 증가를 지시하였다(Figs. 5, 6).
- 또한 전체 중형저서동물 서식밀도는 정점별·계절별로 유의한 차이를 보였다(Two-way ANOVA, p<0.05).
- 반면에 평균적으로 가장 낮은 출현분류군 수를 보인 정점은 정점 7과 10에서 평균 6개 분류군이 출현하는 것으로 나타났다. 모든 정점에서 2017년 4월에서 2019년 2월로 시간이 지나면서 출현분류군 수가 전체적으로 감소하는 경향을 나타내었다. 정점 3∼7, 11, 13, 15, 17∼19에서는 2017년 4월부터 계절이 지나며 출현분류군 수가 천천히 감소하는 경향을 보이다가 2018년 8월에서 11월로 가며 상대적으로 큰 폭으로 출현분류군 수가 증가하는 결과를 보였다(Fig.
- 10 cm-2였으며, 2017년 4월에 밀도가 가장 높았고 2019년 2월에 가장 낮았다. 모든 조사지점에서 Nematode 가 우점하고 있는 것으로 나타났으며, copepod와 nauplius가 그 다음 우점 분류군으로 조사되었다. 생태계 건강성을 나타내는 Nematods/Copepods ratio(N/C ratio)는 2017년 4월에 가장 낮은 값인 0.
- 출현분류군 수는 6∼10개 사이로 나타났으며, 평균적으로 가장 높은 출현분류군 수를 보인 정점은 정점 20과 2로 평균적으로 9개 이상의 중형저서동물 분류군이 출현하는 것으로 나타났다. 반면에 평균적으로 가장 낮은 출현분류군 수를 보인 정점은 정점 7과 10에서 평균 6개 분류군이 출현하는 것으로 나타났다. 모든 정점에서 2017년 4월에서 2019년 2월로 시간이 지나면서 출현분류군 수가 전체적으로 감소하는 경향을 나타내었다.
- 본 연구에서의 N/C ratio 값은 전체 계절·정점에서는 0.02∼87.4의 범위를, 평균적으로는 2∼16.8의 범위를 나타냈다.
- 모든 조사지점에서 Nematode 가 우점하고 있는 것으로 나타났으며, copepod와 nauplius가 그 다음 우점 분류군으로 조사되었다. 생태계 건강성을 나타내는 Nematods/Copepods ratio(N/C ratio)는 2017년 4월에 가장 낮은 값인 0.02, 2019년 2월에 가장 높은 값인 87.40으로 산출되었으며, 이는 조사지점의 건강성이 악화되었음을 의미한다. Multi-Dimensional Scaling(MDS) 분석 결과는 제주 연안의 중형저서동물 군집구조는 지역적 차이보다는 계절적 변동에 의해 더 크게 영향을 받고 있음을 나타냈다.
- 정점 14∼18은 동계에는 대마난류수의 영향을 받으나, 하계에는 대마난류 수와 황해 저층냉수의 혼합수에 의한 영향을 받고 있는 곳으로 알려져 있다. 이 그룹은 평균 서식밀도 값이 지역별로 나뉜 네 그룹 중에서 가장 높게 나타났으며, N/C ratio 값은 정점 16을 제외하고 상대적으로 높은 값을 나타내어 오염도의 증가를 지시하였다. 아열대 해양생물들은 해양환경에서 수온에 민감하게 반응하여 군집조성이 변화할 수 있지만, 수온변화의 한 가지 요인만으로 계절별 저서동물의 군집 변화를 해석하기에 무리가 있다(Ko et al.
- 정점 1∼4, 19∼20은 하계에 중국대륙 연안수(양자강 희석수)의 영향을 받는 해역이지만 최근 해조류가 급격하게 감소하고 있는 해역으로 발표되었다(Lim 2012). 이 그룹의 정점들은 정점 19를 제외하고 상대적으로 높은 서식밀도를 보이는 정점들이 포함되어 있었으며 N/C ratio를 이용한 건강도 평가는 정점 1을 제외하고 상대적으로 오염도가 높게 나타났다. 정점 14∼18은 동계에는 대마난류수의 영향을 받으나, 하계에는 대마난류 수와 황해 저층냉수의 혼합수에 의한 영향을 받고 있는 곳으로 알려져 있다.
- 일부분의 계절을 제외하고 모든 정점에서 해양선충류(Nematodes)가 평균적으로 가장 우점하는 분류군으로 나타났고, 두 번째로 우점하는 분류군은 저서성요각류(Harpacticoida)로 나타났다. 그 다음으로 우점하는 분류군은 갑각류 유생(Nauplius), 저서유공충류(Foraminifera), 다모류(Polychaetes)로 나타났으며 정점별 우점분류군은 계절별로 다소 차이를 보이는 결과를 나타냈다(Figs.
- 평균적으로 2017년 4월에서 가장 낮은 N/C ratio 값을 나타내었고, 2018년 11월에 가장 높은 N/C ratio 값을 나타내었다. 정점 1, 5, 11, 20을 제외한 정점에서 전체적으로 2018년 8월에서 11월로 지나며 N/C ratio 값이 대폭 오르며 오염도의 증가를 지시하였다가, 2019년 2월이 되며 다시 감소하여 오염도가 감소하였음을 나타내었다. 다른 정점들이 여름에서 가을로 가며 오염도의 증가를 지시한 반면에, 정점 11에서만 모든 정점에서 유일하게 2018년 가을에서 2019년 겨울로 시간이 지남에 따라 N/C ratio 값이 36.
- 하지만 생물지수를 적용한 연구는 국내 연안지역에서 아직 매우 부족한 실정이기 때문에 향후 환경 자료를 보완하여 생물지수의 유효성에 관한 추가적인 연구가 필요하다고 생각된다. 제주 연안을 북서, 남서, 남동, 북서로 구분하여 지역 간의 중형저서동물 군집 유사도를 비교하여 분석한 결과, 대부분 중형저서동물 군집의 계절 평균값은 계절에 따라 구분되기보다는 지역으로 그룹이 나누어져 지역적 유사도가 높은 결과를 나타내었고(Figs. 7, 8), 이러한 연구 결과에서는 제주 연안에서의 중형저서동물 군집 특성 변동은 지역 차이보다는 계절적 변동에 상대적으로 영향을 받는 것으로 생각된다.
- 9(Lee 2013) 범위의 값을 보인 것에 비하여 상대적으로 다양한 건강도를 나타냈다고 보여진다. 제주 전 지역을 북서, 남서, 남동, 북동으로 나누었을 때, 남서에서 평균 4.6으로 가장 낮은 N/C ratio 값을 보여 상대적으로 오염도가 낮음을 지시하였고, 남동에서 평균 10.6으로 가장 높은 N/C ratio 값을 보여 상대적으로 오염도가 높음을 지시하였다. 하지만 N/C ratio는 항상 오염에 비례하는 것은 아니며, 특히 물리적 환경의 변화가 이루어지는 지역에서는 큰 의미를 갖기는 어렵다(Back et al.
- 1). 제주를 북서, 남서, 남동, 북동으로 나누어 보았을 때, 2017년도에는 제주도 전체적으로 제주 북부와 남부 연안보다 동부와 서부 연안의 서식밀도가 높은 경향을 나타냈지만, 전체적인 서식밀도 값은 나누어진 네 구역의 정점들이 평균 값에서 큰 차이가 있거나 매우 유사한 경향을 보이는 결과는 보이지 않았고, 일부 인접한 정점에서 계절적 유사도가 나타났다. 정점별 계절 변동은 정점 3, 4, 9, 10, 15, 18에서 상대적으로 큰 폭의 변동 값을 보였으며 정점 1, 5, 16, 19에서는 계절에 따른 변동값이 상대적으로 낮은 결과를 나타냈다(Figs.
- 제주도 조간대 지역에서 20개의 조사지점을 선정하였으며, 2017년 4월부터 2019년 2월까지 총 8회의 조사를 수행하였다. 조사결과, 조사지점 당 중형저서동물의 밀도는 733~2,505 inds. 10 cm-2였으며, 2017년 4월에 밀도가 가장 높았고 2019년 2월에 가장 낮았다.
- 출현분류군 수는 6∼10개 사이로 나타났으며, 평균적으로 가장 높은 출현분류군 수를 보인 정점은 정점 20과 2로 평균적으로 9개 이상의 중형저서동물 분류군이 출현하는 것으로 나타났다.
후속연구
- 2009). 유기물 함량 등의 다른 요소와 비교해보면 N/C ratio가 근소만 지역에서 유효한 결과를 나타냈는지에 대하여 정확히 알 수 있으나 본 연구에서는 환경 자료가 부족하여 결론을 내리기에는 어려움이 있다. 하지만 생물지수를 적용한 연구는 국내 연안지역에서 아직 매우 부족한 실정이기 때문에 향후 환경 자료를 보완하여 생물지수의 유효성에 관한 추가적인 연구가 필요하다고 생각된다.
- Multi-Dimensional Scaling(MDS) 분석 결과는 제주 연안의 중형저서동물 군집구조는 지역적 차이보다는 계절적 변동에 의해 더 크게 영향을 받고 있음을 나타냈다. 제주도의 중형저서동물 군집의 계절적 변동 특성을 보다 명확히 이해하기 위해서, 추가적인 군집조사와 환경 인자와의 상관관계 분석이 후속 연구로 필요할 것으로 판단된다.
- 유기물 함량 등의 다른 요소와 비교해보면 N/C ratio가 근소만 지역에서 유효한 결과를 나타냈는지에 대하여 정확히 알 수 있으나 본 연구에서는 환경 자료가 부족하여 결론을 내리기에는 어려움이 있다. 하지만 생물지수를 적용한 연구는 국내 연안지역에서 아직 매우 부족한 실정이기 때문에 향후 환경 자료를 보완하여 생물지수의 유효성에 관한 추가적인 연구가 필요하다고 생각된다. 제주 연안을 북서, 남서, 남동, 북서로 구분하여 지역 간의 중형저서동물 군집 유사도를 비교하여 분석한 결과, 대부분 중형저서동물 군집의 계절 평균값은 계절에 따라 구분되기보다는 지역으로 그룹이 나누어져 지역적 유사도가 높은 결과를 나타내었고(Figs.
- 본 연구에서는 2년 동안 8계절의 중형저서동물 군집 변화를 연구하였다. 환경 자료가 부족한 관계로 환경 인자와의 상관관계를 파악하기에는 부족하나 향후 추가적인 환경 자료와 계절별 군집 자료의 보충으로 제주도에 서식하는 중형저서동물 군집의 계절별 변동 특성의 파악과 제주 해양생태계에서의 생태학적 역할 등을 체계적으로 연구하는 데 있어서 중요한 기초자료가 될 것으로 사료된다.
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