초록 ▼

□ 연구개요
생물 다양성과 생태계 지위가 복잡한 해양생태계는 외부의 영향에 매우 변동성이 크며, 그 영향을 지속되기 쉽다. 해양생태계의 먹이망 구조의 연구는 생물종 상호관계를 정량화하고 해양생물 군집 변동을 예측하는 생태계 모델링을 구축하기 위해 중요한 자료가 된다. 본 연구는 포식자(어류)의 소화관내용물 분석과 포식자 및 먹이생물 종의 안정동위원소 분석을 통하여 현재 동해 주변 해역 해양생태계의 정량적 먹이망 구조를 밝히고, 동해 해양환경(수주구조) 변화에 따라 이러한 먹이망 구조에서어떤 변화가 발생할지 연구하였다. 1) 동

□ 연구개요
생물 다양성과 생태계 지위가 복잡한 해양생태계는 외부의 영향에 매우 변동성이 크며, 그 영향을 지속되기 쉽다. 해양생태계의 먹이망 구조의 연구는 생물종 상호관계를 정량화하고 해양생물 군집 변동을 예측하는 생태계 모델링을 구축하기 위해 중요한 자료가 된다. 본 연구는 포식자(어류)의 소화관내용물 분석과 포식자 및 먹이생물 종의 안정동위원소 분석을 통하여 현재 동해 주변 해역 해양생태계의 정량적 먹이망 구조를 밝히고, 동해 해양환경(수주구조) 변화에 따라 이러한 먹이망 구조에서어떤 변화가 발생할지 연구하였다. 1) 동해 중장기 해양환경변화와 생물상변화 탐색, 2) 포식자와 피식자의 소화관내용물과 안정동위원소(탄소 및 질소) 분석 결과를 통합하여 해양생태계 먹이망 구조 정량적 해석, 3) 동해 연안 수괴 구조변동에 따른 먹이망 구조의 변동성 분석

□ 연구 목표대비 연구결과
I. 동해 중장기 해양환경변화와 생물상변화 탐색
○ 장기간 수온관측자료와 위성영상 자료를 바탕으로 동해 수온변동 파악
지난 약 40년간 우리나라 남해와 동해의 표층 수온은 점점 증가하는 경향을 나타냈다. 겨울철 12℃ 등온선은 동해 남부 연안역을 따라 지속적으로 북상하였으며, 주로 여름철 동해 남부해역에 위치하는 22℃ 등온선은 2010년대에 북위 40N 부근까지 북상하였다. 이처럼 남해와 동해연안의 상층부 수온은 지속적으로 상승함과 동시에 고온 수괴의 boundary는 점차 고위도 지역으로 북상하였다.
○ 문헌자료와 어업생산 자료를 바탕으로 동해 수온변동에 따른 생물상변화 탐색
문헌자료에 의하면 지난 30년간(1984-2010) 주요 어획 수산생물(멸치, 고등어, 갈치, 참조기. 살오징어 등)의 어획 위치가 북상하는 경향을 보였고, 소라(Turbo sazae)의 경우 최근 약 10년간(2009-2018) 북방분포 한계위도가 약 340km 북상하였다.
II. 포식자와 피식자의 소화관내용물과 안정동위원소(탄소 및 질소) 분석 결과를 통합하여 해양생태계 먹이망 구조를 정량적으로 해석
○ 반복 시료채집을 통한 동해 연안 생태계내 우정좀 파악 및 안정동위원소값 분석
2020년-2022년 동해 북부(고성), 중부(울진), 외해(울릉도) 연안에서 상위생태계 및 먹이생물 시료를 채집하였다. 고성 연안에서 가장 많이 채집된 어종은 기름가자미(Glyptocephalus stelleri)였고, 그 다음으로 대구 (Gadus macrocephalus), 용가자미(Cleisthenes pinetorum), 대구횟대(Gymnocanthus herzensteini) 순이었다. 울진 연안에서도 기름가자미가 가장 많이 채집되었고, 그 다음으로 홍가자미(Hippoglossoides dubius), 용가자미, 대구횟대가 많이 채집되었음. 울릉도 연안에서는 긴꼬리벵이돔(Girella melanichthys)이 가장 많이 채집되었고, 그 다음으로 말쥐치(Thamnaconus modestus), 띠볼락(Sebastes zonatus), 돌돔(Oplegnathus fasciatus) 순이었다.
고성 연안에서 주요 우점종 중 대구횟대가 상대적으로 높은 δ¹⁵N 및 δ¹³C 값을 나타냈고, 용가자미가 상대적으로 낮은 값을 나타냈다. 전체 어류 군집내에서 청어(Clupea pallasii)는 가장 낮은 질소 및 탄소 안정동 위원소 값을 나타냈다. 울진 연안에서 고무꺽정이(Dasycottus setiger)가 가장 높은 δ¹⁵N 값, 참홍어 (Beringraja pulchra)가 가장 높은 δ¹³C 값을 나타냈으며, 주요 우점종들은 중간 정도의 생태지위를 나타냈다. 그리고 청어와 멸치(Engraulis japonica)가 상대적으로 낮은 δ¹⁵N 및 δ¹³C 값을 나타냈다. 울릉도 연안에서는 혹돔(Semicossyphus reticulatus)이 가장 높은 δ¹⁵N 및 δ13C 값을 나타냈고, 쥐치(Stephanolepis cirrhifer)가 가장 낮은 δ¹⁵N 값, 긴꼬리벵에돔이 가장 낮은 δ¹³C 값을 나타냈다. 계절별로 각 지역에서 주요 우점종들의 δ¹⁵N 값은 큰 차이를 보이지 않았으나, 고성과 울진 연안에서 용가자미가 고수온기에 높은 δ¹³C 값을 나타냈고, 울릉도 연안에서 돌돔이 저수온기에 높은 δ¹³C 값을 나타냈다. 용존유기물(POM)을 기준으로 고성과 울진 연안 어류군집은 약 7‰ 높은 δ¹⁵N 값을 보였지만, 울릉도 연안 어류군집은 약 5‰ 높은 δ¹⁵N 값을 보였다.
계절별 고성, 울진, 울릉도 연안 어류군집의 안정동위원소 기반 생태지위를 살펴보면, 고수온기에 울릉도 연안 어류군집이 상대적으로 낮은 δ¹⁵N 값을 보였고 울진 연안 어류군집이 상대적으로 높은 δ¹⁵N 값을 보였지만, 저수온기에는 이러한 지역별 차이가 적었다.
○ 각 지역별 포식자 소화관 내용물 분석을 통한 포식-피식관계 분석
연구기간동안 채집된 각 서식지별 주요 어종의 소화관내용물 분석 결과, 고성 연안에서 출현한 기름가자미는 갯지렁이류(Polychaeta)를 가장 많이 섭식하였고, 대구는 두족류(Cephalopoda)와 어류(Teleostei), 대구횟대는 새우류(Caridea)와 어류, 송곳횟대(Taurocottus bergii)는 어류, 용가자미는 난바다곤쟁이류 (Euphausiacea)를 가장 많이 섭식하였다. 울진 연안에서 갯지렁이류와 이매패류(Bivalvia)는 기름가자미의 주요 먹이생물이었고, 두족류와 어류는 대구, 어류는 대구횟대와 용가자미, 갯지렁이류와 거미불가사리류 (Ophiuroidea)는 홍가자미의 주요먹이생물이었다. 울릉도 연안에서 긴꼬리벵에돔은 해조류(Macroalgae), 돌돔은 갯지렁이류, 다판류(Polyplacophora), 이매패류, 띠볼락은 두족류, 말쥐치는 해조류, 쥐치는 새우붙이류(Galatheidae)를 주로 섭식하였다
○ 동해 연안 생태계내 생물종의 생태지위와 포식-피식관계를 이용한 먹이망 구조 해석
포식자 소화관내용물 분석 결과 기반 동해 연안 지역별 최상위 포식자를 살펴보면, 고성 연안에서는 대구, 울진 연안에서는 미거지와 대구횟대, 울릉도 연안에서는 살살치와 띠볼락으로 나타났다. 포식자와 먹이생물의 포식-피식관계 분석에 의하면, 고성 아야진 해역에서 주요 어종들의 주요 먹이생물은 단각류(Amphipoda)와 어류(Teleostei), 울진 후포에서는 어류, 새우류(Caridea), 곤쟁이류(Mysidacea), 울릉도 도동에서는 해조류 (Seaweed), 단각류, 십각류(Decapoda) 임을 알 수 있었다.
III. 동해 연안 수괴구조 변동에 따른 먹이망 구조의 변동성 분석
○ 연간, 계절별 수괴구조 변동에 따른 먹이망 구조 차이 해석
동해 고성, 울진, 울릉도 연안에서 저수온기에 수심별 수온 및 염분은 균일한 상태를 보였지만, 2021년 저수온기에 울진 연안 수심 60m 이하에서 수온이 감소하는 경향을 보였다. 고수온기에 수온은 표층에서 수심이 깊어짐에 따라 일정하였으나, 고성에서는 약 25m, 울진에서는 약 20m, 울릉도에서는 약 50m 이하 수심에서 수온이 감소하는 경향을 보였다. 고수온기에 염분의 지역별, 수심별 변동은 수온과 반대의 경향을 나타냈다.
본 연구의 시료채집 수심(약 80m)에서 수온은 울릉도에서 10℃~18℃로 가장 높았고, 고성과 울진에서는 10℃ 보다 낮음 수온을 보였다. 고성에서 수심별 수온과 염분의 연도별 차이는 거의 없었으나, 울진과 울릉도에서 수온과 염분은 저수온기와 고수온기에 모두 연도별 차이를 나타냈다(고수온기 표층수온은 2021년에 더 높음)
○ 먹이망 구조에서 일차생산자의 기여도와 상위포식자의 Top-down 영향 분석
동해 연안 상위생태계 먹이망 구조와 주요 포식자의 생태지위는 시기 및 공간별 해양환경 차이에 따른 변화를 나타냈다. 동해 북부 명태 개체군의 생태지위는 서식지내 연도별 해양환경 차이(수온 변화)에 따라 주요 먹이자원(euphausia) 현존량의 변화(감소)가 나타났고, 이에 따라 명태 생태지위가 감소하는 현상을 나타냈다. 동해 연안 북부(고성 연안)과 중부(울진 연안)은 수층별 수괴구조에서 차이를 보였는데, 이에 따라 주요 포식자 먹이자원 종류의 차이를 보였다. 그 결과 동해 중부(울진) 연안 어류 군집이 더 높은 영양단계와 저서 먹이원의 높은 기여도를 보였다.
이러한 동해 연안에서 해양환경 변화는 단기적으로는 계절 및 위도별 변화, 장기적으로는 기후변화 등이 원인이 될 수 있다. 해양생태계 주요 포식자는 현존량 변화는 먹이자원에 영향을 많이 받기 때문에 해양환경 변화에 따른 먹이 현존량 변화가 해당 먹이생물을 섭식하는 포식자 자원량 및 어업 생산성에 영향을 미칠 수 있다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
- 어류 소화관내용물 분석 기술을 통하여 해양생태계 서식지에서 이용 가능한 먹이자원 중 소화가 진행되어 분류가 어려운 먹이생물에 대한 보다 높은 분류학적 해상도를 제시 가능
- 안정동위원소 분석 방법을 이용하여 넓은 범위에 분포하는 종(또는 그룹)에 대한 생태지위의 정보를 빠르고 정확하게 분석 가능
- 해양생태계 먹이망 구조의 정확한 해석은 장기간 기후변화 및 해양환경 변화에 따른 해양생태계 반응을 탐지하기 위한 중요한 도구로 제시
- 해양환경 변화가 해양생태계 먹이망 구조 변화에 미치는 영향 연구를 통하여 향후 기후변화에 따른 해양생태계 영향 예측연구를 위한 생태계 모델링 정확도 향상에 기여할 수 있음
- 먹이자원 변동 기반 주요 수산생물 분포 변동 예측을 통한 미래 수산자원 관리 및 어업관리 정책 수립에 기여할 수 있음
- 기후변화에 의한 수사자원 변동 연구의 주제로 인력양성에 기여할 수 있음
- 소화관내용물-안정동위원소 분석을 통합한 해양생태계 먹이망 구조 해석 결과는 관련 분야 국내 상위생태계 먹이망 연구의 질을 높이는데 기여
- 연안 생태계 먹이망 구조와 에너지 흐름에 관한 연구 방법(먹이망 기반 생태계 모델링)을 개선시킬 수 있음
- 기후변화 위기에 대한 국가적 생물다양성 보존 및 생물자원 관리를 위한 중요한 자료로 활용
- 해양생태계 먹이망 기반 상위생태계 변동에 대한 기후변화 영향 연구를 위한 장기간 모니터링 연구의 필요성 제시

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 1) 연구개발의 목적 ... 5
• 2) 연구개발의 필요성 ... 5
• 3) 연구개발의 내용 및 범위 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 1) 주요 연구 변경사항 ... 5
• 2) 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 6
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 6
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 13
• 3) 목표 달성 수준 ... 13
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 14
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 14
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 14
• 6. 자체점검표 ... 14
• 7. 참고문헌 ... 15
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 17
• 끝페이지 ... 32