[논문]제주 북동부 연안 조하대에 서식하는 중형저서동물 군집 변동 특성

강태욱; 김동성

doi:10.4217/opr.2020.42.1.001

제주 북동부 연안 조하대에 서식하는 중형저서동물 군집 변동 특성
Meiobenthic Community Structure on the Northeast Coastal Area of Jeju Island, Korea 원문보기

Ocean and polar research, v.42 no.1, 2020년, pp.1 - 13

강태욱 (국립공원공단 국립공원연구원 해양연구센터) , 김동성 (한국해양과학기술원 해양생태연구센터)

Abstract ▼ AI-Helper

We analyzed the characteristics of meiofaunal communities in the northern part of Jeju Island and the environmental factors affecting the meiofaunal communities. For the analysis of the communities, subtidal sediments containing meiofauna were collected from 6 sites (3 shallow sites and 3 deeper sites) on the northern coast of Jeju Island in April, June, August, and October 2017. The sediment samples were collected by SCUBA using a syringe. After isolating and counting meiofauna from the sediment using a series of sieves and centrifugation, the density of the meiofauna was expressed as individuals/10 ㎠. Density of meiofauna was lower in August compared to April and June, and the density determined in October was higher than August. During April and June, the meiofaunal communities at the shallow sites (i.e., ST 1, 2, and 3) were significantly different from the meiofaunal communities at deeper sites (ST 4, 5, and 6, p < 0.01). However, such spatial variation in the meiofaunal communities was not obvious in August and October. The most dominant meiofaunal taxa were harpacticoids, followed by nematodes and nauplius larvae. These three taxa accounted for 90% of the total meiofauna density. Abundance of harpacticoids and nematodes showed a significantly negative correlation with the water depth. BIO-ENV analysis indicated that the total organic nitrogen (TON) and the water temperature exerted a significant influence over the meiofaunal communities at the sampling sites.

주제어

표/그림 (11)

그림 Fig. 1. Map showing the sediment cores sampling sites
표 Table 1. Depth, lower layer water temperature (Temp.), salinity, total organic nitrogen (TON, %) and carbon (TOC, %) of the 6 sampling sites in April, June, August and October in 2017
그림 Fig. 2. Density of total meiofauna collected in April, June, August and October in 2017
표 Table 2. Density of the meiofauna taxa collected in April, June, August and October in 2017
표 Table 2. Continued
그림 Fig. 3. Percent composition of different meiofaunal groups collected in April, June, August and October in 2017
그림 Fig. 4. Dendrogram showing the cluster analysis of the fourth-root transformed abundance data of the meiofauna collected from the 6 sampling sites in April, June, August and October in 2017
그림 Fig. 5. MDS analysis of Bray-Curtis similarities on the fourth-root transformed abundance of the meiofauna
표 Table 3. Spearman rank coefficients between the abundance of major taxa and environment factors
표 Table 4. Relationship between environmental variables and meiobfauna data using BIOENV analysis with up to environmental variables best explaining the faunal pattern
표 Table 5. List of nematode species in the sediment sampled at Jeju island

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

제주도는 해양환경이 급변함에 따라 해양 생태계를 구성하는 생물들에 대한 장기적인 모니터링 연구의 필요성이 높아지고 있으며, 제주 연안의 높은 생물다양성은 생물자원으로서 가치가 증대되어 이들을 보존하기 위한 연구가 활발하게 수행되어야 한다. 본 연구에서는 다양한 해양 환경의 특성으로 인해 생물다양성이 높은 제주도 연안에 서식하는 중형저서동물이 시기에 따라 군집의 특성이 어떻게 변하는지 파악하고, 이와 함께 다양한 환경 요인 중 이들의 군집에 영향을 미치는 요소가 무엇인지 분석하였다.

제안 방법

각 정점에서 퇴적물 시료는 중형저서동물 군집 분석을 위한 반복 시료 3개와 TON, TOC 분석을 위한 시료 1개를 각각 채집하여 분석하였다. 또한 각 시기별 정점에서는 시료 채집 전 CTD를 사용하여 수심, 저층 수온, 염분도를 측정하였다.
중형저서동물 서식밀도 및 분포비 분석을 위한 값들은 채집된 퇴적물의 반복 시료 3개의 평균 값을 계산하여 나타냈다. 중형저서동물의 퇴적물 내 서식밀도는 일반적으로 퇴적물의 상층 3 cm 이내에 90% 이상의 서식밀도를 보이고 있어, 본 연구에서는 퇴적물 상층 3 cm 이내의 시료만 분석하였다. 각 시기에 따른 정점별 중형저서동물의 군집 구조의 유의한 차이를 파악하기 위하여 집괴분석(CLUSTER analysis)을 수행하였고, 집괴분석 결과 내에서 각 시료별 통계적 유의한 차이를 분석하기 위해 SIMPROF test를 함께 수행하였다.
퇴적물 시료는 직접 스쿠버 다이빙을 하여 끝을 자른 50 mL 주사기를 사용하여 채집하였다. 채집 된 퇴적물은 육상으로 이동 후 퇴적물 표층으로부터 깊이 5 cm까지 각각 1 cm 간격으로 자른 다음 50 mL 튜브에 담아 로즈 벵갈 (rose bengal)이 혼합된 5% 중성 포르말린으로 고정하였다. 각 정점에서 퇴적물 시료는 중형저서동물 군집 분석을 위한 반복 시료 3개와 TON, TOC 분석을 위한 시료 1개를 각각 채집하여 분석하였다.
4, 5, 6)은 연안에서 약 1,000 m 거리로 수심이 15−20 m인 곳이다. 퇴적물 시료는 직접 스쿠버 다이빙을 하여 끝을 자른 50 mL 주사기를 사용하여 채집하였다. 채집 된 퇴적물은 육상으로 이동 후 퇴적물 표층으로부터 깊이 5 cm까지 각각 1 cm 간격으로 자른 다음 50 mL 튜브에 담아 로즈 벵갈 (rose bengal)이 혼합된 5% 중성 포르말린으로 고정하였다.
1). 퇴적물 채집은 2017년 4월, 6월, 8월, 10월 총 4회 수행하였다. 퇴적물 시료는 각 시기별로 6개의 정점에서 채집되었고, 이 중 3개 정점(St.
이 방법은 퇴적물 시료를 실험실에서 체질을 통하여 1 mm 체를 통과하고 38 µm 체에 남겨진 시료를 50 mL 튜브에 넣고, Ludox와 섞어 원심분리를 하여 생물을 분리하는 방법이다. 퇴적물에서 분리된 중형저서동물들은 해부현미경(Leica MZ16)에서 계수하였으며, 서식밀도 값을 단위면적(10 cm²)당 환산하여 분석을 수행하였다.

대상 데이터

채집 된 퇴적물은 육상으로 이동 후 퇴적물 표층으로부터 깊이 5 cm까지 각각 1 cm 간격으로 자른 다음 50 mL 튜브에 담아 로즈 벵갈 (rose bengal)이 혼합된 5% 중성 포르말린으로 고정하였다. 각 정점에서 퇴적물 시료는 중형저서동물 군집 분석을 위한 반복 시료 3개와 TON, TOC 분석을 위한 시료 1개를 각각 채집하여 분석하였다. 또한 각 시기별 정점에서는 시료 채집 전 CTD를 사용하여 수심, 저층 수온, 염분도를 측정하였다.
중형저서동물 군집 분석을 위한 퇴적물 시료는 제주 북동부 지역의 조하대 해역에서 채집되었다(Fig. 1). 퇴적물 채집은 2017년 4월, 6월, 8월, 10월 총 4회 수행하였다.
퇴적물 시료는 각 시기별로 6개의 정점에서 채집되었고, 이 중 3개 정점(St. 1, 2, 3)은 연안에서 약 300 m 거리로 수심 5 m 이내의 해역이며, 이 외 3개 정점(St. 4, 5, 6)은 연안에서 약 1,000 m 거리로 수심이 15−20 m인 곳이다.

데이터처리

중형저서동물의 퇴적물 내 서식밀도는 일반적으로 퇴적물의 상층 3 cm 이내에 90% 이상의 서식밀도를 보이고 있어, 본 연구에서는 퇴적물 상층 3 cm 이내의 시료만 분석하였다. 각 시기에 따른 정점별 중형저서동물의 군집 구조의 유의한 차이를 파악하기 위하여 집괴분석(CLUSTER analysis)을 수행하였고, 집괴분석 결과 내에서 각 시료별 통계적 유의한 차이를 분석하기 위해 SIMPROF test를 함께 수행하였다. 또한 집괴분석결과를 상호보완하기 위하여 다차원척도법(non-metric multidimensional scaling: MDS) 분석을 수행하였다.
또한 집괴분석결과를 상호보완하기 위하여 다차원척도법(non-metric multidimensional scaling: MDS) 분석을 수행하였다. 또 한 군집구조와 측정된 환경 요인들과의 연관성을 추정하기 위해 BIO-ENV 분석을 수행하였다. 위 분석들은 생물 자료간의 편중을 줄이기 위해 중형저서동물 서식밀도 자료를 네제곱근(fourth-root)으로 변환하여 Bray-Curtis 유사도 값을 구하고, 그 결과 생성된 유사도 행렬을 활용하여 분석을 수행하였다.
각 시기에 따른 정점별 중형저서동물의 군집 구조의 유의한 차이를 파악하기 위하여 집괴분석(CLUSTER analysis)을 수행하였고, 집괴분석 결과 내에서 각 시료별 통계적 유의한 차이를 분석하기 위해 SIMPROF test를 함께 수행하였다. 또한 집괴분석결과를 상호보완하기 위하여 다차원척도법(non-metric multidimensional scaling: MDS) 분석을 수행하였다. 또 한 군집구조와 측정된 환경 요인들과의 연관성을 추정하기 위해 BIO-ENV 분석을 수행하였다.
6를 사용하여 수행하였다(Clarke and Gorley 2006). 분석된 환경요인은 중형저서동물 서식밀도와의 관계를 파악하기 위하여 SPSS program을 사용하여 상관분석(Spearman rank correlation)을 수행하였다.
또 한 군집구조와 측정된 환경 요인들과의 연관성을 추정하기 위해 BIO-ENV 분석을 수행하였다. 위 분석들은 생물 자료간의 편중을 줄이기 위해 중형저서동물 서식밀도 자료를 네제곱근(fourth-root)으로 변환하여 Bray-Curtis 유사도 값을 구하고, 그 결과 생성된 유사도 행렬을 활용하여 분석을 수행하였다. 이들은 PRIMER V.
조사 시기별 분석된 중형저서동물 군집의 차이를 보기 위해 집괴분석(Cluster analysis)을 수행하였다(Fig. 4). 분석 결과, 수온인 낮은 기간인 4월과 6월 군집 구조와 수온이 높아진 8월과 10월의 군집 차이를 알 수 있었다.
조사기간 동안 출현한 중형저서동물들 중 주요 분류군들의 서식밀도와 측정된 환경요인(TON, TOC, 수심, 저층 수온, 염분도)과의 상관관계(spearman rank coefficients) 를 분석하였다(Table 3). TON은 저서성 요각류(-0.
중형저서동물 서식밀도 및 분포비 분석을 위한 값들은 채집된 퇴적물의 반복 시료 3개의 평균 값을 계산하여 나타냈다. 중형저서동물의 퇴적물 내 서식밀도는 일반적으로 퇴적물의 상층 3 cm 이내에 90% 이상의 서식밀도를 보이고 있어, 본 연구에서는 퇴적물 상층 3 cm 이내의 시료만 분석하였다.

이론/모형

중형저서동물 군집 분석을 위한 퇴적물 시료는 실험실로 운반 후 퇴적물에서 생물을 분리하기 위해 Silica-gel Ludox HS-40을 이용한 생물 분리 방법을 사용하여 생물 분리 작업을 수행하였다(Burgess 2001). 이 방법은 퇴적물 시료를 실험실에서 체질을 통하여 1 mm 체를 통과하고 38 µm 체에 남겨진 시료를 50 mL 튜브에 넣고, Ludox와 섞어 원심분리를 하여 생물을 분리하는 방법이다.

성능/효과

그리고 8월의 중형저서동물군집 시료들은 일부 가까운 거리를 유지한 정점들도 있으나 다른 조사 시기의 군집들보다 먼 거리를 유지하였다. 10월의 중형저서동물 군집 시료들은 가까운 거리를 유지하고 있으나 수심에 따른 구분은 나타나지 않았으며, 전체적으로 MDS 분석에서도 4월과 6월의 중형저서동물 군집들과 8월과 10월의 중형저서동물 군집들은 구분이 되고 있음을 확인하였다. 8월 St.
4월과 6월의 중형저서동물 군집구조는 수심이 낮은 정점들(St. 1, 2, 3)과 수심이 깊은 정점들(St. 4, 5, 6)에서 통계적으로 유의한 차이가 있음을 확인하였다(Simprof test, p < 0.05).
TON은 저서성 요각류(-0.483, p < 0.05)와 음의 상관관계로 나타났고, TOC는 유의한 상관관계를 보인 분류군이 없었다.
가장 우점하는 분류군인 저서성 요각류(-0.711, p < 0.01)와 두번째로 우점하는 분류군인 선충류(-0.627, p < 0.01)는 수심과 유의한 음의 상관관계를 보였다.
이와는 대조적으로 저서성 요각류와 선충류의 분포비가 4월과 6월에 비해 8월과 10월에 크게 증가한 것을 확인하였다. 가장 우점하는 분류군인 저서성 요각류는 4월과 6월 에 서식밀도 비율이 약 25%, 32%로 나타났고, 8월과 10월에 약 39%, 57%로 높은 비율로 증가한 것을 확인하였다. 또한 선충류의 분포비 역시 4월과 6월에 약 23%, 18%의 분포비를 보였으나, 8월과 10월에 약 53%, 33%로 증가한 것으로 나타났다.
수온이 상대적으로 낮은 시기인 4월과 6월 조사시기에서는 갑각류 유생의 분포비가 수온이 높은 8월과 10월보다 높은 것을 알 수 있다. 각 시기별 갑각류 유생의 분포비를 보면, 4월에 약 31%로 출현한 분류군들 중 가장 높은 비율을 보였고, 6월에도 26%로 높은 비율을 보였으나, 수온이 높아지는 8월에는 약 2%로 낮아졌고, 10월에도 약 6%의 비율로 나타났다. 이와는 대조적으로 저서성 요각류와 선충류의 분포비가 4월과 6월에 비해 8월과 10월에 크게 증가한 것을 확인하였다.
01)는 수심과 유의한 음의 상관관계를 보였다. 갑각류 유생, 유공충류, 다모류는 수온과 음의 상관관계를 보였고, 염분도와 양의 상관관계를 보였다. 세번째로 우점하는 분류군인 갑각류 유생은 수온(-0.
우점하는 세 분류군의 조사 시기별 분포비를 보면, 4월과 6월에는 갑각류 유생의 분포비가 높게 유지되고, 8월과 10월에는 감소하였다. 갑각류 유생의 분포비가 감소하면서 저서성 요각류와 선충류의 분포비가 반대로 증가하는 경향을 보였다.
3). 두번째와 세번째로 우점한 분류군은 선충류와 갑각류 유생으로 나타났으며, 전체 조사 기간 동안의 서식밀도는 평균 3,593.4 개체와 3,461.3 개체로 전체 서식밀도의 약 26%와 25%를 차지하였다. 상위 우점하는 3개의 분류군들은 전체 서식밀도의 약 90%를 차지하였다.
그러나 본 연구에서는 여름철에 중형저서동물 서식밀도가 감소하는 경향을 보여주고 있으며, 겨울철 서식밀도가 높게 나타나는 이유는 비록 겨울철이나 수온이 15℃로 높게 유지되기 때문인 것으로 사료된다. 또한 일반적으로 중형저서동물의 서식밀도 계절변동 특성은 퇴적상이 모래 퇴적물보다는 펄로 구성된 퇴적상에서 더욱 변화가 뚜렷이 보여지며(Coull 1985), 본 연구 지역의 퇴적상은 입자가 거친 모래 퇴적물로 기존에 국내에서 알려진 중형저서동물의 서식 지역과 차이를 보여 계절적 변동 특성에서 차이가 보이는 것으로 사료된다.
본 연구 결과에서 제주 북동부 조하대에 서식하는 중형저서동물의 시기별 군집 특성을 보면, 4월과 6월에 비해 수온이 증가하는 8월에 중형저서동물의 서식밀도가 감소하는 것을 확인 하였으며, 수온이 다시 낮아지는 10월에 서식밀도가 증가하는 경향을 확인할 수 있었으며, 이는 일반적인 중형저서동물의 계절적 변동 특성과는 차이를 보여주고 있다. 또한 중형저서동물의 정점별 군집 구조의 특성을 보면, 수온이 낮고 중형저서동물의 서식밀도가 높게 나타난 4월과 6월 조사에서 수심이 낮은 정점들(St. 1, 2, 3)과 수심이 깊은 정점들(St. 4, 5, 6)이 통계적으로 유의한 차이를 두고 구분되는 것을 확인할 수 있었고, 이 4월과 6월의 중형저서동물 군집들은 수온이 증가한 8월과 10월의 중형저서동물 군집들과 유의한 차이를 보였다.
본 연구 결과에서 제주 북동부 조하대에 서식하는 중형저서동물의 시기별 군집 특성을 보면, 4월과 6월에 비해 수온이 증가하는 8월에 중형저서동물의 서식밀도가 감소하는 것을 확인 하였으며, 수온이 다시 낮아지는 10월에 서식밀도가 증가하는 경향을 확인할 수 있었으며, 이는 일반적인 중형저서동물의 계절적 변동 특성과는 차이를 보여주고 있다. 또한 중형저서동물의 정점별 군집 구조의 특성을 보면, 수온이 낮고 중형저서동물의 서식밀도가 높게 나타난 4월과 6월 조사에서 수심이 낮은 정점들(St.
본 연구 지역에 서식하는 선충류의 종 다양성을 분석 결과, 2강(class), 5목(order), 11과(family), 12속(genus)으로 나타났다.
본 연구에서 중형저서동물 군집 분포에 영향을 주는 환경요인과 생물 요소에 대한 BIO-ENV 분석을 수행하였으며, TON과 저층 수온이 복합적으로 영향을 미치는 것으로 나타났다(Table 4).
2013년부터 2015년까지 계절별로 측정된 제주 5개 연구 해역의 저층 수온 결과를 보면 겨울철에는 15℃ 이하로 내려가고, 봄과 가을철에는 15−20℃ 사의 값을 보이며, 여름철에 가장 높은 25℃ 이상의 수온 값을 보여주고 있다(김 등 2018). 본 연구에서 측정된 저층 수온 값의 계절별 변동은 기존에 보고 된 수온 변동과 유사한 분포로 측정이 되었다. 염분도는 4월이 다른 조사시기보다 높은 값을 보였으며, 4월과 6월의 염분도는 수심 차이에 의한 큰 차이가 없었다.
본 연구지역에서 가장 우점한 분류군은 저서성 요각류로 나타났으며, 이 외에도 선충류와 갑각류 유생이 높은 서식밀도로 출현하는 것을 확인하였다. 이 세 분류군은 일반적인 해양 내에서 서식밀도가 높은 중형저서동물 분류군들이다.
4). 분석 결과, 수온인 낮은 기간인 4월과 6월 군집 구조와 수온이 높아진 8월과 10월의 군집 차이를 알 수 있었다. 4월과 6월의 중형저서동물 군집구조는 수심이 낮은 정점들(St.
세번째로 우점하는 분류군인 갑각류 유생은 수온(-0.705, p < 0.01)과 음의 상관관계, 염분(0.697, p < 0.01)과 양의 상관관계를 보였다.
2013년부터 2015년까지 측정된 제주 연안 염분도의 계절별 변동을 보면, 여름철에 가장 낮은 값을 보이고, 봄철과 겨울철에 가장 높은 값을 나타냈다(김 등 2018). 역시 본 연구에서 측정된 염분 값의 계절별 변동이 매우 유사한 분포로 나타나고 있음을 확인하였다.
이 세 분류군은 일반적인 해양 내에서 서식밀도가 높은 중형저서동물 분류군들이다. 우점하는 세 분류군의 조사 시기별 분포비를 보면, 4월과 6월에는 갑각류 유생의 분포비가 높게 유지되고, 8월과 10월에는 감소하였다. 갑각류 유생의 분포비가 감소하면서 저서성 요각류와 선충류의 분포비가 반대로 증가하는 경향을 보였다.
유공충류는 수온(-0.713, p < 0.01)과 음의 상관관계, 염분(0.744, p < 0.01)과 양의 상관관계를 보였으며, 다모류 역시 수온 (-0.535, p < 0.05)과 음의 상관관계, 염분(0.492, p < 0.05) 과 양의 상관관계를 나타냈다.
/10 cm²로 나타났다. 전체 조사기간 동안 수심에 따른 중형저서동물 평균 서식밀도를 보면, 수심이 낮은 정점들에서 평균 909.2 inds./ 10 cm²를 보였으며, 깊은 수심의 정점들에서는 평균 272.
전체 조사기간 동안 중형저서동물 출현분류군 중 가장 우점하여 나타난 분류군은 저서성 요각류로 평균 5148.6 개체가 출현하였고, 전체 중형저서동물 서식밀도의 약 38%를 차지하였다(Fig. 3). 두번째와 세번째로 우점한 분류군은 선충류와 갑각류 유생으로 나타났으며, 전체 조사 기간 동안의 서식밀도는 평균 3,593.
본 연구 지역인 제주도 북동부 조하대 사질에 서식하는 중형저서동물 중 서식밀도가 높은 선충류의 종 다양성을 분석 한 결과는 Table 5에 나타냈다. 조사지역에 출현한 선충류는 2강(class), 5목(order), 11과(family), 12속 (genus)으로 나타났다. 2강(class)은 Chromadorea와 Enoplea로 나타났으며, Chromadorea에 포함된 선충류는 Thalassomonhystera spp.
중형저서동물 서식밀도 결과를 보면, 연구 기간 중 중형저서동물 서식밀도는 모든 정점에서 49.8-1,959.1 inds./10 cm² 로 매우 넓은 범위로 출현하였으며, 전체 중형저서동물 평균 서식밀도는 591 inds.
중형저서동물과 환경 요인과의 관계를 보면, 가장 우점하는 두 분류군인 저서성 요각류와 선충류는 수심과의 유의한 음의 상관관계를 보였으며, BIO-ENV 분석결과, TON과 저층 수온이 중형저서동물 분포에 복합적으로 영향을 미친 것으로 나타났다.본 연구 결과에서와 같이 수심 변화 및 계절 변동에 따른 수온 변화가 중형저서동물에 군집에 변화를 가져올 수 있다.

후속연구

중형저서동물의 군집의 변동 특성을 연구하기 위해서는 장시간 모니터링 조사를 통한 연구 자료가 요구되나, 본 연구에서는 1년간 4회(4월−10월)의 조사 자료와 일부 환경 자료를 이용하여 군집의 특성을 분석하였기에 본 해역의 중형저서동물 특성을 정확하게 이해하기에는 어려움이 있다.
중형저서동물의 군집의 변동 특성을 연구하기 위해서는 장시간 모니터링 조사를 통한 연구 자료가 요구되나, 본 연구에서는 1년간 4회(4월−10월)의 조사 자료와 일부 환경 자료를 이용하여 군집의 특성을 분석하였기에 본 해역의 중형저서동물 특성을 정확하게 이해하기에는 어려움이 있다. 향후 추가적인 모니터링 조사 활동과 다양한 환경 요인의 측정이 요구되며, 본 자료는 제주 조하대 저서생태계를 연구하는데 중요한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

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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