서 론
시화호는
1994
년1
월 시화방조제 건설이 완공된 후 만들 어진 인공호수로서 표면적이56.5 km 2
에 달한다. 시화호 주 변에는31 km 2
면적의 시화반월공단이 조성되어 있고, 인구100
만 이상의 안산시와 시흥시가 위치하여 있다. 유역내 인 구의 급격한 증가와 산업 발달로 발생되는 공단폐수, 생활하 수 등의 유입으로 시화호 주변의 수질은 급속히 악화되어 국 가적인 문제로 대두되었다.2000
년 정부는 시화호를 특별 관리해역으로 지정하였고, 시화호 수질개선을 위해 배수갑 문을 설치하였다(KOCIA, 2011)
. 그렇지만, 시화호에서 많 은 연구들은 중금속과 독성유기오염물질(polychlorinated biphenyls, polycyclic aromatic hydrocarbons, perfluorinated
compounds, nonylphenol)
로 인한 환경오염을 여전히 보고하 고 있다(Li et al., 2004a,b; Koh et al., 2005; Kim et al., 2009;
Hong et al., 2010; Choi et al., 2011)
. 특히, 산업폐수 또는 생 활하수에 기인하는nonylphenol
로 인한 시화호의 오염은 세 계에서 가장 오염된 수준으로 보고되었다(Li et al., 2004a,b)
.저서동물은 퇴적물 저층에 서식처를 마련하고 저서환경이나 섭식유형에 따라 다양한 형태로 살아가고 있다. 또한 저서동물 은 이동성이 매우 적고 급속히 진행되는 서식환경의 변화에 재 빠른 대응이 불가능하기 때문에 오염도와 오염경로 파악을 위 한 환경변화 감시에 적합한 지표생물로 활용되고 있다. 해양 에서 개발에 따른 연안환경 파괴나 생태계 변화과정을 파악하 고 인위적인 오염 정도를 평가하기 위해 화학분석법과 함께 저 서동물군집에 대한 조사를 꾸준히 수행하고 있다. 저서동물군 집은 시화호에서 많은 조사가 이루어졌으며, 저서동물의 분포 패턴, 시간에 따른 변화, 방조제 건설 전후의 비교에 대한 연
* Corresponding author: [email protected]
56
2008년 3월 시화방조제 내측과 외측해역에서 저서다모류 군집구조
정래홍 . 최민규
1* . 윤상필
2. 이원찬
1. 최희구
1국립수산과학원 연구기획과,
1국립수산과학원 어장환경과,
2국립수산과학원 갯벌연구소
Polychaete Community Structure from Inshore and Offshore of Lake Shihwa (Korea) in March, 2008
Rae-Hong Jung, Minkyu Choi
1* , Sang-Pil Yoon
2, Won-Chan Lee
1and Hee-Gu Choi
1Research and Development Planning Division, National Fisheries Research and Development Institute (NFRDI), Busan 619-705, Korea
1
Marine Environment Research Division, NFRDI, Busan 619-705, Korea
2
Coastal Wetland Research Institute, NFRDI, Gunsan 573-882, Korea
Polychaete community structure and its spatial distribution was investigated in 2008 from inshore and offshore of Lake Shihwa, Korea, in order to evaluate status of the benthic environment according to construction of the dike and the water gate. In the present study, the number of species, density, and diversity of polychaete community in inshore was signifi- cantly different from those in offshore. The density of polychaete community in offshore increased with the number of species whereas the diversity in inshore increased with the number of species. Dominant species in offshore were 13 species, higher than 1
%of the total polychaete individuals. Heteromastus filiformis, known as the most dominant spe- cies before the construction of the dike, was the most dominant species in offshore, which collectively account for 54
%of the total polychaete individuals. In inshore, the seven species were dominant, higher than 1
%of the total individuals.
Lumbrineris longifolia, Polydora sp., Capitella capitata, Pseudopolydora paucibranchiata, known as pollution tolerant species, contributed to higher than 75
%of the total individuals in inshore. Multivariate statistical analyses, non-metric multidimensional scaling, showed apparent difference in polychaete community structure between inshore and offshore, and also difference between inner sites and outer sites of inshore around the water gate. Sediment characteristics (total organic carbon and nitrogen, ignition loss, and acid volatile sulfide) measured in this study also supported to this re- sult. Therefore, this indicates that the offshore provides better benthic environments for polychaete habitation than the inshore, and the inshore around the water gate shows improving benthic environment, compared to the inner inshore.
Key words; Polychaete, Organic enrichment, Lake Shihwa, Heteromastus filiformis, Lumbrineris longifolia
Fig. 1. Sampling locations of polychaete collected from Lake Shihwa, Korea.
구가 이루어져 있다
(Hong et al., 1997; Kim and Lee, 2000;
Kim and Lee, 2001; Lee et al., 2003; Kim et al., 2004). Lee et al.(2003)
의 결과에 따르면,1994
년2
월 시화호 방조제 완공 이후,1996
년 시화호 내측 전역으로 오염 확산이 확인되었고,1997
년 배수갑문의 개방이 시행된 이후1998
년과1999
년 방 조제 부근에 환경 개선이 확인됨으로써 외해수 유출입이 환경 개선에 긍정적인 영향을 미칠 것으로 예상되었다. 하지만, 그 이후에 배수갑문 건설에 따른 시화호의 저서환경 변화를 평가 한 사례가 거의 없으며, 더욱이 내외측에서 동시에 저서동물군 집을 조사하여 비교 결과는 거의 보고되지 않고 있다. 따라서 본 연구는 시화방조제의 배수갑문 개방이 시행된 후10
년 지난 시점에서 저서다모류 군집구조를 이용하여 배수갑문 개방에 따른 저서환경의 변화를 평가하고자 하였다. 본 연구는 시화방 조제 내측과 외측해역에서 저서다모류 군집의 종 조성(출현종 수, 서식밀도, 다양도) 및 공간적 구조변화를 조사하여 저서환 경 현황을 비교 분석하였고, 저서환경의 이화학적 특성(총유기 탄소 및 질소, 강열감량, 산휘발성황화합물)도 조사하여 저서 다모류 군집과 상관성을 분석하였다.재료 및 방법
저서다모류 채집
시료채취는
2008
년 3월 시화호 방조제 내측에서17
개 정점(S1-S17)
, 외측에서21
개 정점(O1-O7, OF, A1-C3)
을 선정하 여 수행하였다(Fig. 1)
. 본 조사는 국가해양환경측정망 및 오염 우려해역조사를 위해3-5
월에 해수, 퇴적물, 생물분야 집중조 사의 일환으로 수행되었다. 저서다모류 군집조사도 우수 및 토 사유입, 빈산소수괴발생, 저수온 등 발생할 수 있는 하절기/동 절기를 피해 봄철에 조사를 수행하였다. 퇴적물 시료는 표면적0.05 m
2의van Veen grab
을 사용하여 정점 당 3회 반복 채집하 였으며, 이 가운데2
회 분의 채집시료는 저서다모류 군집 분석 용으로, 그리고1
회 분의 채집 시료는 표층퇴적물의 지화학적 특성 분석용으로 사용하였다. 저서동물군집 분석을 위해 채집 된 퇴적물 시료는 선상에서 망목 크기1.0 mm
체에 걸러 퇴적 물을 제거하였으며 잔존물을 현장에서10
% 중성포르말린으로 고정시켜 실험실로 운반하였다. 실험실에서 분류군별로 선별 작업을 거친 후 가능한 한 종 수준까지 동정하고 종별로 계수하 였다. 측정된 개체수는 단위면적 당(m
2)의 값으로 환산하였다.저서환경의 이화학적 분석
표층퇴적물 특성에 대해서는 총유기탄소
(TOC; total organic carbon)
, 총유기질소(TON; total organic nitrogen)
, 산휘발성 황화합물(AVS; acid volatile sulfide)
, 강열강량(IL; ignition loss)
의 항목을 분석하였다. 표층퇴적물 시료의 AVS 및 IL에 대한 분석은 해양환경공정시험기준(MLTM, 2010)
에 준하여시화방조제의 저서다모류 군집구조
57
수행하였다. 총유기탄소 및 총유기질소 분석을 위해 냉동 건 조시킨 시료
0.5 g
을 유리vial
에 넣고1 N HCl 10 mL
를 첨가 하여 탄산염을 제거하고,70
℃에서24
시간 동안 수분과 잔류 염소를 날려 보냈다. 전처리된 시료는105
℃에서2
시간 건조 시키고, 상온에서2
시간 방치한 후 주석박막으로3-5 mg
의 시 료를CHN
원소분석기(Perkin Elmer, model 2400)
로 분석하 였다.통계분석
저서동물군집의 구조를 파악하기 위한 단변량 변수로서 종수, 개체수 그리고 종 다양도 지수
(H')
등을 계산하였다(Shannon and Weaver, 1963)
. 다른 문헌에서 보고한 결과들과 비교를 위해Whittaker (1975)
가 제안했던 출현 종 지수 즉, 단위면 적당 총 출현 종수(d=total number of species/log[sampling area])
를 계산하였다.t-test
를 이용하여 시화방조제 내측과 외측의 자료간 통계적인 차이를 추정하였다. 또한 조사정점 에 따른 생물군집의 공간특성을 파악하기 위해 다차원척도법(non-parametric multidimensional scaling; MDS)
를 수행하였 다. 생물자료의 유사도 행렬과 저서환경자료의 거리행렬 사이 의 상관성은Spearman rank correlation coefficient (ρ)
로 계산 하였다. 통계분석은 윈도우용SPSS software (SPSS 2000)
와PRIMER
패키지(ver. 5.2.9)
를 이용하여 수행하였다.결과 및 고찰
저서동물 군집의 종조성 및 분포
시화 방조제 내측 및 외측해역의
38
개 정점에서 조사된 저서 다모류의 총 출현종 수는74
종이었다. 내측의 경우35
종이 출 현한 반면 외측에서는68
종이 출현하여 내측에 비해2
배 이 상의 높은 출현 종 수를 보였다(Fig. 2)
. 시화방조제 외측에서 평균 종 수(17±8)
도 내측(9±7)
보다2
배정도 높게 출현하였다(t-test, P<0.01)
. 종 수의 공간분포는 시화호 안쪽에 위치한 정 점들에서는10
종 이하의 낮은 출현 종 수를 보인 반면, 해수 의 소통이 이루어지고 있는 배수갑문 근처의 정점들(S15, S16, S17)
에서는20
종 이상의 비교적 높은 종 수를 기록하였다. 방 조제 외측에서 정점별 출현 종 수는5-41
종의 범위를 보였으 며, 하수처리장 방류수 지점에 위치한 정점에서 높은 종 수가 나타난 것을 제외한 나머지 정점들에서는 일정한 경향을 보이 지 않았다. 저서다모류의 서식밀도는 방조제 내측이464 ind./
m
2, 외측이192 ind.
/m
2로 내측 해역의 서식밀도가 높은 것으 로 나타났다(t-test, P<0.05)
. 내측의 경우 시화호 안쪽(S4, S8)
과 배수갑문 근처(S16, S17)
에서 높은 서식밀도를 보였으며, 방조제 외측 해역에서는 하수처리장 방류지점 인근의 일부 정 점들에서 높은 서식밀도가 조사되었다. 다양도 지수는 방조 제 외측(1.88±0.62)
이 내측(0.97±0.58)
에 비해2
배나 높았다(t-test, P<0.01)
. 특히0.5
이하의 극도로 낮은 값은 내측 정점S6, S7, S12, S14
에서 조사되었고, 외측에서는 관찰되지 않았 다. 시화방조제 외측에서 출현종 수가 증가할수록 서식밀도 가 증가하였다(r=0.665, P<0.01)
. 반면, 시화방조제 내측에서 는 출현종 수가 증가할수록 종 다양도가 증가하였다(r=0.767, P<0.01)
. 따라서 시화호에서 저서동물의 분포는 내측과 외측 간이 확연한 차이가 있는 것으로 판단된다.시화방조제 내외측에서 전체 개체수의
1
%이상 차지하는 우점 종은12
종이었으며,10
%이상을 보인 우점종은 Heteromastusfiliformis (18.3
%)
, Lumbrineris longifolia(17.8
%), Polydora
sp. (17.8
%)
으로 전체의54
%를 차지하였다. 방조제 외측에서 개체수의1
%이상 차지하는 우점종은13
종이었고,H. filiformis
가 전체 개체수의54.0
%나 차지하는 최우점종이었다. 또한Mediomastus californiensis (7.9
%)
, Sternaspis scutata(7.5
%)
도 상대적으로 높게 우점하였다. H. filiformis는 유기물오염에 대한 내성이 강한 종으로 방조제가 완공 전에도 최우점종으로 보고되었던 종이며(Hong et al., 1997)
, 전 정점에서 출현하였 고, 특히 하수처리 방류 인근 정점(A1, A2, B1)
에서 높은 밀도 를 보였다. Chone teres 등 몇몇 종들은 하수처리장 방류구에 서만 출현하였다.시화방조제 내측에서 전체 개체수의
1
% 이상 차지하는 우점 종은 총 7종으로 매우 단순한 군집 구조를 보이고 있다. 이중 유 기물 오염지표종으로 알려진 L. longifolia(26.8
%)
, Polydorasp
.(26.3
%)
,Capitella capitata (14
.6
%)
,Pseudopolydora paucibranchiata (8.2
%)
가75
% 정도 차지하였다. L. longifolia 와 P. paucibranchiata는 주로 중앙부의 정점(S4, S8)
그리고 배수갑문 근처의 정점(S15, S16, S17)
에서 높은 밀도로 출현 하였다. 반면, Polydorasp.
와 C. capitata는 수문 근처에서는
거의 출현하지 않았고 안쪽 정점에서 높은 밀도로 출현하였다.한편,
H. filiformis는 배수갑문 부근 정점 S16
에서9
개체만 발 견되었다. 따라서 방조제가 완공된 후 시화방조제 내측의 저 서생물 군집이 완전히 바뀐 것을 확인할 수 있었다. 방조제 내 측에서 출현종 수, 다양도 지수 등의 이러한 변화는 방조제 건 설후 세립 퇴적물의 증가로 인한 퇴적환경변화(Lee and Cha,
1997)
, 또는 반월시화공단으로부터 오염물질의 유입, 부영영화, 식물플랑크톤 대증식 등 유기물 과잉공급으로 저층 퇴적물 환경의 오염 증가에 따라 일부 오염지표종만 서식하면서 극도 로 높은 밀도 분포를 보이는 오염역
(polluted zone)
의 발달 때 문으로 판단된다(Hong et al., 1997; Kim and Lee, 2001).
한편, 다른 오염우려해역에서 우점종을 살펴보면, 울산만과 부산연안에서 우점종은 Aphelochaeta monilaris와 Magelona
japonica 등 (Yoon et al., 2009a; Jung et al., 2011)
이, 거제 한 산만은 L. longifolia와 A. monilaris 등(Yoon et al., 2009b)
이, 그리고 가막만은 하계에 A. monilaris,
동계에 C. capitata 등 이 최우점종으로 출현하여 고밀도 분포에 기여한 것으로 조사 된 바 있다(Yoon et al., 2007)
. 다른 우려해역에서 출현한 A.monilaris는 시화방조제 외측에서만 조사되었고, 외측에서 출
현한 개체수의1.5
%로 낮은 밀도로 출현하였다.시화방조제 내외측에 조사된 총 종수는
74
종(내측35
종, 외 측68
종)으로 국내 연안에서 조사된 연구 결과와 비교하였다 (Table 1). 총 출현 종수는 채집강도(채집빈도, 면적 등), 퇴적 상의 다양도, 채집시기 등에 따라 달라질 수 있으므로 다른 연 구결과와 직접적인 비교는 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 Whittaker (1975)가 제안했던 출현 종 지수 즉, 단위면적당 총 출현 종수(d)를 이용하여 비교하였다. 본 연구 지역 중 시화방조제 내측(d=63)과 유사한 출현 종 지수를 보인 지역은 경기만 (d=69), 광양만(d=65), 앵강만(d=67)이었으며, 상대적으로 높 았던 지역은 목포연안(d=75), 진해만(d=79), 천수만(d=102), 거제-한산만(d=109), 가막만(d=132), 부산연안(d=144), 울산 만(d=178)이었다. 반면, 마산만(d=43)과 함평만(d=53)만이 본 연구의 내측보다 낮은 수준이었다. 시화방조제의 내측해 역은 여러 측면에서 환경교란의 가능성이 매우 높은 수준이었 던 보고와 유사하게 저서다모류의 총 출현종수도 국내 해역에 서 매우 낮은 수준을 보였다(Li et al., 2004a,b; Koh et al., 2005;
Fig. 2. Distribution of (a) the number of polychaete species, (b) density, and (c) diversity measured from Lake Shihwa, Korea.
59
S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 S13 S14 S15 S16 S17 O1 O2 O3 O4 O5 O6 O7 OF A1 A2 A3 A4 A5 B1 B2 B3 B4 B5 C1 C2 C3
S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 S13 S14 S15 S16 S17 O1 O2 O3 O4 O5 O6 O7 OF A1 A2 A3 A4 A5 B1 B2 B3 B4 B5 C1 C2 C3
S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 S13 S14 S15 S16 S17 O1 O2 O3 O4 O5 O6 O7 OF A1 A2 A3 A4 A5 B1 B2 B3 B4 B5 C1 C2 C3
(a)
(b)
(c)
No. of species
Inshore Offshore
Density (ind./m
2) Diversity (H') 50
4.0 2,000
40
3.0 1,500
30
2.0 1,000
20
1.0 500
10
0.0 0 0
시화방조제의 저서다모류 군집구조
Kim et al. 2009; Hong et al., 2010; Choi et al., 2011). 시화방조 제 외측의 출현종 지수(d=122)는 가장 높은 값을 보인 울산만, 부산연안, 가막만을 제외하면 다른 해역보다 매우 높은 수준이 었다. 시화방조제 내측은 국내 해역중 오염된 환경수준을 보였 고, 외측은 상대적으로 다양한 저서다모류가 서식하기에 유리 한 환경임을 확인할 수 있었다.
시화방조제 내외측의 저서동물 군집에 대해 다차원척도법을 이용하여 저서동물 군집의 유사성 측면에서 군집구조의 공간 분포를 분석하였다
(Fig. 3)
. 그 결과, 방조제 내측 군집과 외측 군집 간에 뚜렷한 차이가 나타났으며(stress=0.13)
, 내측의 경 우에도 안쪽에 위치한 정점들과 방조제 근처와 배수갑문에 인 접한 정점간에 군집의 차이가 큰 것으로 나타났다. 실제로 배 수갑문 주변 정점(S15-S17)
에서 출현 종수(22±2)
, 서식밀도(806±289/m
2)
, 다양도 지수(1.29±0.55)
는 내측의 평균보다 매 우 높았다. 시화호 주변 해역 저서다모류 군집 분석결과, 방조 제 내측의 경우 배수갑문 개폐로 인하여 배수갑문 주변은 예전 무생물구역에서 상당히 회복하였으며, 안쪽 군집에 비해서도 양호한 것으로 나타났다. 이러한 결과는Kim and Lee (2001)
의 보고한 결과와 매우 유사하였다.Kim and Lee (2001)
는 배 수갑문 부근 해역에서 개체수가 높게 나타났고, 시화호 안쪽의 상부 정점으로 갈수록 개체수가 감소하는 경향을 보고하였다.따라서 저서다모류 군집구조에 따라 시화방조제 내측과 외측 그리고 시화방조제 배수갑문으로 세 가지의 유형으로 분류될 수 있었다. 부산연안에서도 저서다모류 군집에 따라 공간적으
로 세 가지의 유형인 항내측과 외측 및 내외측 혼합형으로 보고 된 바 있다
(Jung et al., 2011).
저서환경의 이화학적 특성
시화호에서 채취된 퇴적물내
TOC
는2.21-22.6 mg/g
(평균±표준편차;8.66±4.99 mg/g
),TON
은0.21-2.96 mg/g Fig. 3. Non-metric multidimensional scaling (MDS) ordination plot for polychaete abundance data.
Table 1. Comparison of the number of polychaete species with other studies from Korean coastal waters
Sampling location Sampling area
(m
2)
Polychaete species
Whittaker’ s
D
1Reference
Lake Shihwa (Inshore) 3.6 35 63 This study
(Offshore) 3.6 68 122
Gyeonggi Bay 19.2 89 69 Koh et al. (1997)
Cheonsu Bay 25.2 143 102 Park et al. (2000b)
Hampyung Bay 12.3 58 53 Lim and Choi (2001b)
Mokpo Coast 15.0 88 75 Park et al. (2000a)
Gamak Bay 12.0 78 72 Koo et al. (2004)
Gamak Bay 8.0 81-119 132 Yoon et al. (2007)
Gwangyang Bay 11.4 69 65 Choi et al. (2003)
Aenggan Bay 21.6 90 67 Lim et al. (1999)
Geoje-Hansan Bay 12.0 132 109 Yoon et al. (2009b)
Jinhae Bay 9.6 78 79 Paik and Yun (2000)
Masan Bay 16.8 53 43 Choi et al. (2005)
Gadeokdo 12.0 89 82 Yun and Paik (2001)
Ulsan Bay 12.6 63 57 Shin et al. (2001)
Ulsan Bay 3.6 99 178 Yoon et al. (2009a)
Busan coast 8.4 96 104 Jung et al. (2011)
1
Species richness (d=total number of species of log [sampling area]).
Stress : 0.13
(1.04±0.70 mg/g)
,IL
은1.73-7.84
%(4.54±1.61
%)
,AVS
는0.01-2.72 mg/g (0.44±0.52 mg/g)
의 범위를 보였다. 시화방조 제 내측에서TOC
및TON
의 평균농도는 외측보다2
배정도 높 았으며,IL
의 평균농도는1.3
배 높았고,AVS
의 평균농도는 무 려4
배가 높은 값을 보였다(Fig. 4)
. 또한 시화방조제 내측과 외 측의 퇴적물에서TOC, TON, AVS,
및IL
의 농도는 유의한 차 이를 보였다(t-test, P<0.05)
.높은
TOC
및TON
값을 보인 정점들은 높은AVS
와IL
값 을 나타내었다(r=0.655-0.995, P<0.01)
.TOC
와TON
는 평균 농도보다2
배 이상의 값은 시화방조제 내측S6
및S7
에서 조 사되었고, 외측에서 조사되지 않았다. 하지만,Hyland et al.
(2005)
가 제안한 저서생물군집에 영향을 줄 수 있는TOC 35 mg/g
를 초과하는 정점은 조사되지 않았다.IL
의 경우 평균농 도보다2
배 이상의 값은 조사되지 않았지만, 동경만과 요코하 마만의 퇴적물 준설기준(오염1
단계5
%이상,2
단계15
%이상) 에서1
단계를 초과하는 농도는13
개 정점(내측10
개 정점, 외 측3
개 정점)에서 조사되었으며, 그 중7
% 이상은 내측S1, S2, S6, S13
에서 조사되었다(Lee and Yu, 2000)
.AVS
의 평균농 도보다2
배 이상의 값은 역시 시화방조제 내측S2, S6, S7,
및S12
에서 조사되었고, 동경만과 요코하마만의 퇴적물 준설기 준(오염1
단계0.6 mg/g
이상,2
단계1.0 mg/g
이상)중 오염2
단 계를 초과한 정점은S2, S6, S12
으로 모두 내측에서만 조사되 었다. 이들 정점들의AVS
측정값은 빈산소해역에서 관측되는 높은 값이지만 이 중 어떤 정점에서도 빈산소 발생을 의심할만 한 무생물 상태는 관측되지 않았다. 유기물함량이 높은 퇴적환 경에서는 유기물이 황산염의 환원을 촉진하기 때문에AVS
의 농도가 높아지며(e.g. Como et al., 2007)
, 이러한 환경이 해수Fig. 4. Comparison of total organic carbon (TOC), total organic nitrogen (TON), acidic volatile sulfide (AVS) in the inshore and offshore of Lake Shihwa, Korea. *P<0.05,
**P<0.01.
소통의 제한을 받았을 경우 빈산소 환경이 형성되어 저서생태 계에 치명적인 영향을 주게 된다
(Gray et al., 2002)
. 이화학적 특성의 결과들로부터 시화방조제 내측에 유기물로 인한 오염 이 크게 집중되어 있음을 추측할 수 있다. 반면, 배수갑문인근 정점(S15-S17)
에서TOC (4.32±1.56 mg/g)
,TON (0.49±0.21 mg/g), AVS (0.42±0.14 mg/g), IL (2.90±0.56
%)
은 방조제 내 측의 평균값보다1/2-1/3
수준으로 매우 낮은 값을 보였다. 이 것은 저서군집구조와 매우 유사한 결과이며, 방조제 내측에 배 수갑문인근 저서환경은 내측에 비해 오염에서 회복되고 있음 을 의미한다. 시화방조제 배수갑문인근은 비교적 원활한 해수 의 소통이 유지되고 있음을 추정해볼 수 있으며, 해수의 소통 정도가 부유유생기를 거치는 저서동물의 확산과 가입에 중요 한 역할을 함으로써 종풍도에 영향을 준다는 사실(Snelgrove and Butman, 1994)
에 근거했을 때, 배수갑문인근에 저서다모 류의 출현종 다양화에 긍정적 영향을 주었을 것으로 판단된다.본 연구에서
C/N
비율은7.25-13.2 (8.97±1.26)
로 조사되었 다. 인위적인 오염이 낮은 해역에서C/N
비율은10
이상으로 보 고되고 있으며, 낮은 값을 보일수록 탄소(C)
가 인위적으로 기 원하는 것을 의미한다(Noh et al., 2006)
. 본 연구에서C/N
비 율이10
이상의 값은 모두 시화방조제 외측에서 조사되었으며, 외측에서 평균값(9.57±1.13)
은 내측(8.23±1.00)
과 유의한 차 이를 보였다(t-test, P <0.01)
. 이것은 시화방조제 내측에서 유 기물의 상당량이 인위적으로 유입된 것을 의미한다. 실제로, 시화호 퇴적물내 유기물 함량은 유기유해물질(polychlorinated biphenyls, 유기염소계농약, 유기수은, 노닐페놀, 비스페놀A 등)의 농도와 유의한 상관성이 보고되었다(Khim et al., 1999;Koh et al., 2005; Oh et al., 2010; Choi et al., 2011). 이것은 시 화호 퇴적물내 유기물 함량은 유기독성오염물질의 분포에 영 향을 주는 중요한 인자이고, 오염지시자를 의미한다.
이러한 결과들을 종합해 볼 때, 시화방조제 내측 중에서도 배 수갑문의 부근 해역이 안쪽의 해역보다 저서동물이 서식하기 에 유리한 저서환경을 제공하고 있었다. 시화방조제 내측 안쪽 은 유기물의 과잉공급에 의한 부영양화와 그로 인한 퇴적물 환 경의 오염이 많이 진행되어서 생물이 서식하기에 부적합한 환 경으로 변화된 것으로 판단된다
(Hong et al., 1997)
. 따라서 시 화호의 수시 방류와 해수 유입이 이루어지고 있지만, 배수갑 문 주변 해역을 제외하고는 퇴적물 자체에 유기오염이 정체되 어 오염 개선이 크게 되지 않은 것으로 판단된다. 방조제 외측 의 경우 배수갑문과 하수처리수 방류의 영향은 발견되지 않았 다. 이것은 방조제 외측에서 많은 양의 오염물질이 배출되더라 도 빠른 유속과 큰 조석의 차이로 빠르게 희석되기 때문인 것 으로 판단된다.저서동물군집과 저서환경특성과의 상관관계
시화방조제 내외측을 구분하여 저서동물군집의 지수(출현 종 수, 서식밀도, 다양도)와 총 채집 개체수의
1
% 이상을 차61
TOC (mg/g), IL (%) TON, AVS (mg/g)
30 4.0
20 3.0
10
2.0
0
1.0
0.0 In off In off In off In off
시화방조제의 저서다모류 군집구조
지하는 우점종들을 저서환경특성과의 상관성을 알아보기 위 해
Spearman rank correlation coefficient
를 계산하였다(Table 2)
. 방조제 내측은 모든 지수와 유의한 음의 상관성을 보여 안 쪽에서 높은 오염도와 낮은 지수 값을 갖는 특성을 그대로 반 영하였다. 반면, 외측에서 출현종 수와 다양도는 저서환경특성 과 유의한 음의 상관성을 보였지만, 서식밀도는 어떤 저서환경특 성과도 유의한 상관성을 나타내지 않았다. 저서환경특성과 우 점종들의 개별적인 상관성은 전반적으로 유의한 음의 상관성 을 보였다. 내측에서 오염지표종인 L. longifolia는 저서환경과 가장 높은 음의 상관성을 보였고, Minuspio pulchra, Sigambratentaculata, Neanthes succinea, P. paucibranchiata도 유의한 음
의 상관성을 보였다. 반면, 극심한 유기물 오염과 그에 따른 환원환경을 기회적으로 이용하는 종인 C. capitata는 내측의 저서 환경특성과 양의 상관성을 보였다. 이것은 저서환경 오염이 증 가할수록
C. capitata의 개체수는 증가한다는 것을 의미한다. 방
조제 외측에서 Cirrophorus furcatus가 저서환경특성과 높은 음 의 상관관계를 보였고, Cirrophorus bracchiatus, Lumbrineriscruzensis
또한 음의 상관성을 보였다. 흥미롭게, 외측에서 M.pulchra는 내측과 달리 저서환경특성과 양의 상관성을 보였다.
이것은 외측에서 유기물량이 증가할수록 M. pulchra의 개체수 는 증가하지만, 내측에서 유기물의 과잉공급으로 개체수가 급 감하는 것을 의미한다. 유기물 오염의 초기 단계에서 저서동 물군집은 종풍도, 개체수, 생체량 등의 증가를 보인다. 그러 나 유기물 오염의 경우에도 그 양이 일정 수준을 넘어서게 되
Table 2. Spearman rank correlations between biotics and abiotic factors
TOC TON AVS IL
Inshore No. of species -0.938** -0.919** -0.681** -0.872**
Density -0.620** -0.619** -0.456 -0.571*
Diversity -0.676** -0.692** -0.495* -0.583*
Lumbrineris longifolia
-0.870** -0.870** -0.661** -0.837**
Polydora
sp. 0.030 0.032 0.047 0.102
Capitella capitata
0.618** 0.600* 0.474 0.497
Pseudopolydora paucibranchiata
-0.525* -0.528* -0.336 -0.422
Minuspio pulchra-0.848** -0.835** -0.621** -0.792**
Neanthes succinea
-0.662** -0.695** -0.594* -0.539*
Sigambra tentaculata
-0.804** -0.786** -0.555* -0.677**
Offshore No. of species -0.803** -0.793** -0.383 -0.711**
Density -0.322 -0.407 0.031 -0.247
Diversity -0.686** -0.590** -0.391 -0.627**
Heteromastus filiformis
0.014 -0.107 0.263 0.049
Mediomastus californiensis-0.307 -0.348 0.006 -0.292
Sternaspis scutata
0.020 0.018 0.018 0.104
Cirrophorus furcatus
-0.884** -0.854** -0.518* -0.654**
Sigambra tentaculata
-0.158 -0.265 -0.049 -0.304
Glycera chirori
0.103 0.071 0.324 -0.110
Glycinde gurjanovae
-0.139 -0.078 -0.332 -0.331
Lumbrineris cruzensis
-0.627** -0.591* -0.677** -0.543*
Aphelochaeta monilaris
0.134 0.119 0.324 0.117
Cirrophorus branchiatus
-0.741** -0.712** -0.448* -0.503*
Polydora
sp. 0.235 0.299 0.263 0.031
Chone teres
-0.369 -0.369 0.037 -0.369
Minuspio pulchra
0.614** 0.517* 0.535* 0.459*
TOC (total organic carbon); TON (total organic nitrogen); AVS (acid volatile sulfide); IL (ignition loss); *P<0.05; **P<0.01.
면 역시 종풍도의 감소와 일부 종에 의한 우점도 증가가 발생 하는데, 이는 스트레스에 대한 구성원의 내성정도 또는 선호도 의 차이 그리고 퇴적물 구성 변화에 따른 군집 영양구조의 단 순화에 기인한다. 결과적으로 기능적 구조가 빈약해진 군집 은 불안정한 특성을 보이며, 유기물 오염 심화와 저층 환경의 환원화로 서식환경이 추가적으로 악화될 경우 무생물화 단계 에 이르기도 한다
(Pearson and Rosenberg, 1978; Pearson and Stanley, 1979; Diaz and Rosenberg, 1995; Gray et al., 2002;
Cardoso et al., 2007)
. 시화방조제 내측에서 일반적인 유기물 오염해역의 지표종으로 출현하는 L. longifolia가TOC
등과 음 의 상관성을 보인 반면, 극심한 유기물 오염해역의 지표종인C. capitata가 저서환경특성과 뚜렷한 양의 상관성을 보인 것
은 시화방조제 내측의 유기물 오염 정도를 단적으로 보여주는 증거라 할 수 있다.저서다모류 등 저서생물군집구조는 해양개발 등 연안환경파 괴나 생태계변화과정을 잘 반영하는 지표생물이고, 채집시기, 채집빈도에 따라 출현종수, 다양도, 서식밀도가 다른 결과를 나타낼 수 있다. 본 연구에서는 저서다모류에 대해 1회 채집조 사 결과로 저서다모류의 계절특성분석 등에 한계가 있었으나, 저서다모류군집 조사와 함께 수행한 저서환경의 이화학적 특 성조사와 통계적 유의성을 통해서 시화방조제 내측과 외측해 역에서 저서환경의 차이를 확인할 수 있었다.
사 사
본 연구는 국립수산과학원
(RP-2011-ME-60)
의 연구지원에 의해 수행되었습니다.참고문헌
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