영산강 하구의 하계 담수 방류와 연관된 크기별 Chlorophyll
a
와 수환경의 일간 변동김세희·신용식
*
목포해양대학교 해양시스템공학과
Daily Variation of Size-Fractionated Chlorophyll
aConcentrations and Water Conditions Associated with Freshwater Discharge during Summer in the Yeongsan River Estuary
Sehee Kim, Yongsik Shin
*
Department of Ocean System Engineering, Mokpo National Maritime University, Mokpo 58628, Korea
Corresponding Author Yongsik Shin
Department of Ocean System Engineering, Mokpo National Maritime University, Mokpo 58628, Korea E-mail : [email protected]
Received : November 20, 2020 Revised : November 23, 2020 Accepted : December 03, 2020
영산강 하구는 1981년에 농지 및 농업용수 개발을 위해 하굿둑이 건설되면서 인위적인 변형이 이루어진 시스템으로 하굿둑을 중심으로 담수역과 해수역으로 분리되었다. 하지만 여름철에는 잦은 강우로 인해 수문이 자주 개방되고, 개방 시에 담수가 해수역으로 방류되면서 기수역의 특성을 보이기도 한다. 본 연구에서는 담수 방류의 직접적인 영향을 파악하기 위해 2013년부 터 2015년까지 여름철 동안 담수 방류 전후로 일간 모니터링을 실시하여 하계 식물플랑크톤 크기구조와 환경여건 변화를 파악하고자 하였다. 그 결과, 담수 방류는 급격한 염분감소와 탁 도를 증가시켜 표층의 용존산소도 감소시키는 것으로 나타났다. 다만 조사 전까지 방류가 지 속적으로 이루어진 2014년에는 이미 염분이 감소한 상황이어서 추가적인 방류로 인한 염분의 감소는 나타나지 않았다. 영양염 중에서는 특히 질소성 영양염의 유입이 크게 나타났고, 이로 인해 질소의 상대적 제한 보다는 인이나 규소의 제한 가능성이 크게 나타났다. 식물플랑크톤 생체량 및 크기구조는 연도별로 상이한 결과를 보였으나 결과적으로 담수 방류에 따라 변화를 초래하였고, 방류 후에도 어느 정도 그 경향이 유지되었다. 결론적으로 불규칙적이고 예측이 어려운 담수 방류는 염분, 탁도, 영양염 농도 등의 환경요인뿐만 아니라 식물플랑크톤의 생체 량 및 크기구조를 단기적으로 크게 변화시키는 것으로 나타났다. 이러한 변화는 적조와 같은 유해조류발생(HABs) 뿐만 아니라, 먹이량 및 미세먹이망 변화를 통해 상위소비자 그리고 먹이 망 구조에도 영향을 미칠 수 있을 것으로 사료된다.
A sea dike in the Yeongsan River estuary was constructed in 1981 to supply water and reclaim tidal flats for agriculture, separating the estuary into the freshwater and seawater zones. However, the sluice gates are frequently opened and freshwater is discharged in summer when more rainfall is recorded than other seasons, then converting the estuary to brackish water system. In this study, the direct effect of freshwater discharge was investigated by monitoring daily variation in water properties and phytoplankton size structure before and after the freshwater discharge events from 2013 to 2015. Freshwater discharge resulted in a sharp decrease in salinity and dissolved oxygen (DO) at surface water whereas it increased the turbidity of water column. However, salinity did not decrease sharply in 2014 when freshwater was discharged one day before the monitoring and salinity remained low prior to the monitoring. Levels of nutrients especially dissolved inorganic nitrogen (DIN) increased after the discharge and this contributed to potential limitation of nutrients such as P or Si rather than N in the estuary. Freshwater discharge also caused the changes in phytoplankton biomass (chlorophyll a) and size structure although their responses were different between years. The changes may affect growth of grazers and thus structure of marine food web by alternating food availability in the Yeongsan River estuary.
Keywords: Size-fractionated chlorophyll a(크기별 chlorophyll a), Yeongsan River estuary
(영산강 하구), Daily variation(일간 변동), Freshwater discharge(담수 방류)서 론
하구는 전이수역으로 담수와 해수가 서로 혼합되면서 하구의 채널(channel)을 따라 염분 구배(salinity gradients)가 형성되는 수 역이다(Pritchard, 1967). 하구에 서식하는 생물군집은 염분 구배에 따라 점차적으로 그 조성이 변화하고, 이러한 변동은 염분이 하구 생태에서 중요한 인자로 작용할 수 있음을 시사한다(Attrill and Rundle, 2002). 하구에서 식물플랑크톤은 일부 기수종과 해양종이 염분 감소에 대해 부정적인 영향을 받는 것으로 보고된 바 있다 (Telesh et al., 2011). 하지만 식물플랑크톤 생태는 염분 외에도 광 도, 가용한 영양염 농도, 담수 방류로 인한 물리적 이동, 그리고 생물학적 요인 등의 영향을 받기 때문에 매우 복잡한 양상을 띠 게 된다(Murrell et al., 2007; Saeck et al., 2013).
일부 하구에서는 생활에 필요한 농업용수나 식용수 공급을 위 해 방조제나 댐과 같은 인공구조물이 수세기 동안에 걸쳐 건설되 어 왔고(Tockner and Stanford, 2002), 조간대와 같은 습지는 매립 되어 상업 및 농업용지로 이용되기도 하였다. 이렇게 변형된 하 구에서는 무엇보다도 상당한 양의 담수가 인공구조물의 수문을 통해 방류되면서 극심한 염분의 변화가 발생할 수 있고, 이러한 환경 변화에 의해 식물플랑크톤은 직접적으로 영향을 받을 수 있 다(Sin et al., 2013; Sin and Jeong, 2015).
식물플랑크톤의 크기는 일차생산으로 시작되는 해양생태계 먹 이망의 조성에 영향을 줄 수 있기 때문에(Froneman et al., 2004;
Jouenne et al., 2005) 식물플랑크톤의 크기구조를 파악하는 것은 해양생태계를 이해하고 관리하는데 중요하다. 식물플랑크톤의 크 기구조에 대한 자료는 또한 수층의 화학적, 물리적 환경 변화를 추정하거나 규명하는데 사용될 수 있는데 그 이유는 이러한 환경 변화(특히 인위적 작용으로 인한)에 대한 식물플랑크톤의 반응이 크기에 따라 다르기 때문이다(Totti et al., 2005; Álvarez-Góngora and Herrera-Silveira, 2006).
영산강 하구는 서남해 위치하고 있는 수역으로 1981년에 농지 및 농업용수 개발을 위해 하구 입구(mouth) 인근에 하굿둑이 건 설되고, 조간대가 매립되면서 인위적인 변형이 이루어진 상태이 다. 하굿둑 건설로 하구는 물리적으로 담수역과 해수역으로 분 리되었고, 담수역에서는 부영양화가 진행되면서 녹조가 빈발하였 으며(Sin and Lee, 2020), 하구호의 저층에서는 주기적으로 빈산소 층이 형성되기도 하였다(Song et al., 2015). 해수역은 수문이 닫힌 상태에서는 3~6 m의 조차(tidal range)를 가진 반폐쇄만의 형태 를 보이지만, 여름철에 수문이 개방되면 579×106 m3에 이르는 방대한 양의 담수 방류에 의해 기수역의 특성을 보이기도 한다.
이러한 담수의 방류는 특히 식물플랑크톤의 크기구조와 종조성 그리고 영양염 농도에 영향을 미치는 것으로 보고되었다(Sin et al., 2013). 또한 담수 방류의 영향을 파악하기 위해 단기적으로 4일 동안 현장조사를 실시한 바 있지만(Sin and Jeong, 2015), 여 름철에 발생하는 담수 방류의 단기적 영향을 다년간에 걸쳐 집중
적으로 조사한 연구는 전무하다. 따라서 본 연구에서는 2013년부 터 2015년까지 여름철 동안 다년간에 걸쳐 일간 모니터링을 실 시하여 담수 방류로 인한 하계 식물플랑크톤 크기구조 및 환경여 건 변화를 파악하고자 하였다.
재료 및 방법
현장조사를 위해 영산강 하구의 주요 채널에 따라 하굿둑 인근 지점부터 외해까지 3개 정점(St. 1~3)을 선정하였다(Fig. 1). 조사 는 하계인 2013년 6월, 2014년 8월, 2015년 6월에 연도별로 실시 하였다. 담수 방류의 영향을 파악하기 위해 담수 방류가 발생한 일자 및 시간을 기준으로 방류 전(D-1), 중(D-day), 후(D+2, D+4)의 간격으로 일간 변동을 조사하였다. 영산강 하굿둑에서의 담수 방 류량 자료는 한국농어촌공사(www.ekr.or.kr)에서 제공된 자료를 이 용하였다(Fig. 2).
수온(temperature), 염분(salinity), 탁도(turbidity), 용존산소(dis- solved oxygen)는 CTD (YSI-Model 6600 V2) 장비를 이용하여 측 정된 표 · 저층 자료를 이용하였고, 영양염(NO2-+NO3-, NH4+, DSi, PO43-)은 GF/F (pore size 0.7 μm, whatman®)로 여과된 시료를 Parsons et al. (1984)에 준하여 Auto-analyzer (QuAAtro, SEAL Analytical®)를 이용하여 측정된 자료를 분석하였다. 영양염의 잠 재적 제한(nutrient limitation)을 파악하기 위해 DIN (NO2-+NO3-+ NH4+)/DIP (PO43-)와 DIN/DSi의 비(molar ratio)를 계산하여 Redfield ratio (106:16:1)와 비교하였다.
크기구조 및 chlorophyll
a
분석을 위해 식물플랑크톤을 total, micro-size (> 20 μm), nano-size (2~20 μm), pico-size (< 2 μm)의 크기별로 분류하였다. 표 · 저층에서 채집된 시료 일정량을 20 μm Nytex® mesh와 Polycarbonate membrane filter (pore size 2 μm,여과한 후 90% 아세톤 8 ml가 담긴 차광 시험관에 넣고 12~24시 간 냉장 보관하여 추출하였다. 추출된 시료는 시험관에 옮겨 담 아 10-AU Fluorometer (Turner Designs®)를 이용해 측정되었다.
Chlorophyll
a
의 산출 방법은 다음과 같다.Chlorophyll
a
(μg l-1) = Ra Ra = Fluorometer 측정값(μg l-1) Ve = 아세톤의 부피(ml)Vf = 여과된 시수의 샘플 부피(ml)
크기별 chlorophyll
a
와 물리 · 화학적 환경인자들의 변동을 파악 을 위해 PRIMER 6를 이용하여 다변량 통계 분석 기법인 nMDS (non-metric multidimensional scaling) 분석을 실시하였다.결 과
1. 담수 방류량 및 물리 · 화학적 환경 특성
담수 방류량 분포는 조사기간 및 조사 전 · 후 4일 동안 0.0~
130.5×106 m3로, 총 11회 담수 방류를 확인하였다(Fig. 2). 2013년 6월의 조사기간(D-1~D+4) 동안에는 담수 방류가 2회 발생(6월 4, 5일)하여 1.4×106 m3의 누적 방류량을 보였으며, 조사 전 4일 동 안 방류는 이루어지지 않았다. 2014년 8월에는 조사 전 2일(8월 18, 19일) 동안 연속 방류가 실시되었으며, 조사기간(D-1~D-Day) 및 조사 이후 추가적인 3회 방류 실시로 인해 239.4×106 m3의 최대 누적 방류량을 기록하였다. 2015년 6월에는 조사 전 2~4일 (6월 17, 18, 19일) 동안의 연속 방류와 방류 중(D-Day) 조사기간의
수온은 표 · 저층에서 각각 18.8~25.7 (21.8±2.1)℃, 17.1~24.4 (19.7
±2.5)℃ 범위를 보였으며(Fig. 3), 모든 조사기간 동안 저층보다 표 층에서 높은 수온을 나타냈다. 특히 최대 누적 방류량을 기록했 던 2014년에는 23.0~26.7℃로 다른 시기보다 높은 표 · 저층 분포 를 보였다. 수온의 일간 변동을 보면, 방류 전과 비교하여 방류 후에 대부분 증가하는 경향을 나타냈다. 염분은 표층에서 11.0~
33.7 (26.6±7.1) psu, 저층에서 24.8~33.8 (31.5±1.8) psu의 범위를 보였고, 표층에서 낮은 염분을 나타내 수온과 반대 양상을 보였다 (Fig. 3). 하굿둑 인근에 위치한 St. 1에서는 방류 시(D-Day)의 표층 염분이 13.7~14.8 psu로 급감하는 경향을 보였다. 2014년에는 조 사 전 2일 동안 발생한 연속 방류로 인해 방류 전(D-1) 조사기간 부터 방류 시까지 St. 1과 2의 표층에서 11.0~13.9 psu의 낮은 염 분을 유지하였다.
탁도는 표층에서 2.6~46.2 (7.8±8.4) NTU, 저층에서 6.4~24.2(9.9
±4.9) NTU의 범위를 보였으며(Fig. 3), 2014년의 방류 시에 St. 1 표 층에서 46.2 NTU로 최대 분포를 나타냈다. 또한, St. 1의 저층에서 도 2013년과 2014년의 방류 시에 각각 20.2 NTU, 24.2 NTU로 탁 도가 증가하는 경향을 보였다. 용존산소의 표층과 저층 농도는 각각 4.0~19.2 (8.9±3.1) mg l-1, 4.7~9.0 (6.9±1.2) mg l-1 범위로(Fig.
3) 저층에서 다소 낮은 농도를 보였고, 정점별 농도는 큰 차이를 나타내지 않았다. 2014년에는 모든 정점의 표 · 저층에서 평균적 으로 5.7±0.9 mg l-1를 기록하며 낮은 용존산소 농도를 보였다.
2015년에는 조사기간 동안 St. 1의 표층 농도가 13.4~19.2 (16.3±
4.0) mg l-1로 급증한 것으로 나타났다.
영양염중에서 아질산+질산성 질소(NO2-+NO3-)는 표층에서 5.9
~53.1 (18.8±12.8) μM, 저층에서 5.7~20.0 (10.4±3.6) μM 범위로 나타났다(Fig. 4). 2013년의 방류 전에는 모든 정점의 표층에서 29.8~41.2 (34.1±6.2) μM로 높은 분포를 보였다. 이 후 방류 시기
에도 St. 1의 표층에서 53.1 μM로 최대 농도를 보였으나, 다른 정 점에서는 감소하는 경향을 나타냈다. 2015년에는 St. 1과 2에서 방 류 전에 비해 방류 후에 표층의 농도가 증가하였다. 암모니아성 질소(NH4+)는 표 · 저층에서 각각 3.2~41.5 (9.8±9.9) μM, 1.3~22.9 (7.9±6.1) μM 농도 범위를 나타냈다. 표층의 경우 2013년에는 방 류 시에 St. 1~2에서 각각 29.6 μM, 41.5 μM의 높은 농도를 보였 다. St. 1의 저층에서는 방류 후(D+2)를 제외한 나머지 조사기간 동안 14.6~22.9 μM로 높은 분포를 나타냈다. 특히 St. 1~2의 저층 에서 방류 전에 다소 높은 농도를 보였다.
규산염(DSi)은 표층에서 1.6~24.8 (10.1±5.8) μM, 저층에서 6.1~
29.5 (15.1±7.4) μM의 범위를 보이면서 용존무기질소(DIN)와 달리 표층보다 저층에서 높은 농도를 기록하였다. 2013년 방류 시에 St.
1에서 일시적으로 표층의 농도가 24.8 μM로 증가하였지만 St. 2와 3에서는 방류 시에 오히려 감소하는 형태를 보였다. 2015년에는 St. 1과 3에서 방류 후에 규산염이 다소 증가 하였지만 St. 2에서 는 큰 변화가 없었다. 인산염(PO43-)은 표층에서 0.01~0.55 (0.17±
0.19) μM, 저층에서 0.01~1.19 (0.39±0.31) μM의 범위로 역시 저 층에서 높은 분포를 보이며 규산염과 유사한 경향을 나타냈다.
전체 영양염의 분포를 살펴보면, 시기적으로 2013년도에 높은 농 도를 보였다. DIN/DIP는 2013년에 모든 정점의 표층에서 16.1~
5476.7로 높은 분포를 나타냈다. 또한, 2013년과 2015년 방류 후 (D+4) 저층에서 점차 증가하는 경향을 보였다. DIN/DSi는 일부 시 기(St .2의 2015년 방류 전)를 제외하면, 모든 기간 동안 표층에서 1.9~7.8로 높은 분포를 나타냈다. 또한, 2013년에 St. 3 표층의 경
우 방류 전부터 방류 후 시간 경과에 따라 점차 증가하는 경향을 보였다.
2. 식물플랑크톤 생체량 및 크기구조
식물플랑크톤 생체량의 지표인 chlorophyll
a
는 표층에서 1.2~146.6 (12.7±29.1) μg l-1, 저층에서 0.3~13.6 (2.7±3.1) μg l-1의 범위 로, 저층보다 표층에서 높은 분포를 나타냈다(Fig. 5). 2013년에는 St. 1의 표층에서 방류 전에 비해 방류 시에 감소한 반면, St. 2~3 의 표층에서는 방류 전에 비해 방류 시에 증가하는 양상을 보였다.
2014년도에는 모든 정점의 표 · 저층에서 1.2~6.0 (3.0±1.8) μg l-1 농도로 상대적으로 낮은 분포 양상을 나타냈다. 반면 2015년에 는 표층에서 1.2~146.7 (30.3±57.7) μg l-1, 저층에서 1.3~13.6 (4.6±
4.8) μg l-1의 농도를 기록하였다. 특히 방류 전에 St. 1의 표 · 저층 에서 각각 146.6 μg l-1, 13.6 μg l-1로 최대 농도를 나타냈다.
크기별 chlorophyll
a
중에서 micro-size는 전체 생체량과 유 사한 양상을 보였으며, 특히 2015년에 St .1 표층에서 방류 전에 135.0 μg l-1의 최대 농도를 나타냈다. Nano-size는 2013년의 경우 방류 전에 세 정점의 표층에서 4.6~12.4 μg l-1의 높은 분포를 보 였다. 2015년에는 St. 1 저층에서 방류 전에 8.3 μg l-1로 최대 농도 를 보이고, 방류 후에는 표층에서 21.1 μg l-1로 높은 농도를 나타 냈다. Pico-size는 전체 chlorophylla
분포와 유사한 양상을 보였고, 2015년에 St. 1 표 · 저층에서 각각 9.7 μg l-1, 1.3 μg l-1의 높은 농도 를 나타냈다. St. 2에서는 2013년에 표층 농도는 방류 전에 비해방류 시에 다소 증가하는 형태를 보였다.
식물플랑크톤의 크기구조 연구결과, 2013년도 표층의 크기별 기여율 분포는 모든 정점에서 방류 전 조사 시 nano-size의 기여 율이 높았으나, 방류 시에는 micro-size의 기여율이 점차 증가하여 방류 후(D+4)까지 높은 기여율을 유지하였다. 2014년에는 모든 조사기간 동안 nano-size가 58.0~76.5%의 높은 기여율을 기록하
였다. 2015년에는 표층의 경우 2013년도와 대조적으로 방류 전에 micro-size가 높은 기여율을 나타냈으며, 방류 후에는 nano-size의 기여율이 증가하는 경향을 보였다. 결과적으로 크기별 기여율은 연도별로 상이한 결과를 나타냈다. 저층의 크기별 기여율은 표층 과 유사한 형태를 나타내는 경우도 있지만 조사 시기에 따라 표 층과 다소 다른 분포를 보이고 있다.
15 D ec em be r 20 20 ; 5( 2) : 72 -8 0
영산강 하구의 하계 담수 방류와 연관된 크기별 Chlorophyll a와 수환경의 일간 변동77ht tp :/ /j m ls .o r.k r
3. nMDS 분석
크기별 chlorophyll
a
와 물리 · 화학적 인자들의 일간 변동에 대 한 nMDS 결과(Fig. 6), 방류 발생량에 따라 연도별 분포가 상이하 게 나타났다. 2013년의 경우 비록 담수 방류량은 적었지만(Fig. 2) 방류에 따른 일간 변동이 상당히 큰 것으로 나타났고, 특히 하굿 둑에 가까운 St. 1이 민감하게 반응하는 것으로 확인되었다. 방류 량이 상대적으로 높았던 2014년에는 방류에 따른 일간 변동이 크 지 않았고, 오히려 정점별 차이로 인한 공간적 변동이 다소 크게 나타났다. 2013년과 2014년 방류량의 중간 범위의 방류량을 보인 2015년에는 St. 1에서 방류에 따른 일간 변동이 다소 큰 것으로 나타났지만 다른 정점에서는 방류에 대한 반응이 크지 않은 것으 로 확인되었다. 크게는 3개의 그룹으로 구분되었는데, 2014년은 별도로 하나의 그룹을 형성하였고, 2913년 St. 1과 2015년이 하나 의 그룹, 2013년의 나머지 정점들이 한 그룹을 형성하고 있는 것 으로 나타났다.고 찰
하구에서 강을 통해 방류되는 담수는 해수역의 염분 분포에 직
접적인 영향을 미칠 뿐만 아니라 영양염, 탁도, 대체시간(flushing time) 등에 영향을 준다(Lehrter, 2008). 특히 담수 방류는 육상의 영양염을 해수역에 제공함으로써 일차생산을 크게 증가시키는 역 할을 담당한다(Adolf et al., 2006; Smith, 2006). 본 연구에서도 담수 방류는 염분을 감소시킬 뿐만 아니라 탁도를 증가시키며, 표층의 용존산소도 감소시킨 것으로 나타났다(Fig. 3). 다만 조사 전까지 방류가 지속적으로 이루어진 2014년에는 이미 염분이 상당히 감 소한 상황에서 추가적인 방류로 인한 염분의 감소는 나타나지 않 았다. 표층의 용존산소 농도의 감소는 특히 조사 전까지 한동안 방류가 발생하지 않은 2013년에 두드러지게 나타났으며, 이러한 감소는 하굿둑 내측의 담수역에서 여름철 성층으로 인해 용존산 소가 고갈된 담수(Song and Shin, 2008)의 유입과 연관이 있을 것 으로 추정된다. 이러한 수질의 급격한 변화는 수생태계 생물들에 게는 스트레스로 작용할 가능성이 높다고 할 수 있다. 특히 염분 의 감소는 급격한 삼투 변화를 초래하여 수중 생물들에게 삼투압 을 극복하기 위한 에너지가 추가적으로 필요할 것으로 사료된다.
하지만
Heterocapsa
sp.와 같은 식물플랑크톤(와편모조류)은 이러 한 극심한 염분 변화에도 20 psu 정도로 염분이 회복될 경우 대 번식을 일으키는 것으로 보고되었다(Sin and Jeong, 2015). 이러한 결과에서 동일한 계절인 하계 동안이라 하더라도 조사 전에 담수방류의 유무 그리고 빈도수가 해수역 수질 및 식물플랑크톤 동태 에 영향을 줄 수 있다는 사실 그리고 담수 방류가 집중되는 시기 에는 미방류 기간을 확보하기가 용이하지 않음이 확인되었다.
염분과 용존산소의 감소를 야기하는 인위적 담수 방류는 반대 로 해수역 수층의 수온, 영양염 농도, 탁도 등을 증가시킬 수 있 다(Sin et al., 2013). 본 연구에서는 수온의 증가는 관찰되지 않았고, 영양염과 탁도 증가는 관찰되었다(Fig. 3 and 4). 영양염 중에서는 특히 질소성 영양염의 유입이 크게 나타났고, 이로 인해 질소의 상대적 제한 보다는 인이나 규소의 제한 가능성이 큰 것으로 분 석되었다(Fig. 4). 다만 이러한 인위적 담수 방류의 영향 범위는 주 로 내만 특히 하굿둑과 인접한 해역에 한정되었다. nMDS 분석결 과(Fig. 6)에서도 연도별로 일간 변동의 형태가 상이한 것으로 확 인되었고, 하굿둑에 인접한 St. 1에서의 변동이 상대적으로 큰 것 으로 나타났다. 특히 한동안 담수 방류가 없었고, 동시에 담수 방 류량이 상대적으로 적었던 2013년(6월)의 경우 St. 1과 나머지 정 점간의 차이가 크게 나타났던 반면, 유사한 시기(6월)이지만 방류 량이 다소 높았던 2015년에는 정점별 차이는 크지 않았고 오히려 2013년 St. 1과 유사한 그룹을 형성한 것으로 조사되었다. 이는 수 질에 미치는 담수 방류의 영향이 방류 전의 누적 방류량과 밀접 한 관계가 있음을 보여주는 결과라 할 수 있다. 담수 방류량이 가 장 높았던 2014년에 별도의 그룹을 형성한 것은 조사의 시기(8월) 적인 차이로 추정된다.
하구에서 자연적인 담수 방류는 일반적으로 계절적 혹은 연간 별 변동 특성을 보여주고 이러한 변동은 식물플랑크톤 동태에서 변동 주기가 긴 저빈도(low frequency)의 변화를 초래한다(Wu et al., 2016; Bharathi et al., 2018). 하지만 하굿둑으로 변형된 하구에 서 발생하는 인위적 담수 방류는 이러한 저빈도의 변화에서 예측 이 힘든 불규칙하고 단기적 변화로 전환시키는 것으로 보고되었 다(Sin et al., 2013). 본 연구결과에서도 담수 방류가 식물플랑크 톤의 생체량 그리고 크기구조에 지대한 영향을 미치고 있다는 것 (Fig. 5)을 보여주고 있다. 특히 담수 방류가 해수역의 대체속도 (flushing rate)를 증가시켜 해수종 식물플랑크톤을 외해역으로 이 동시켜 생체량을 감소시키는 것으로 추정된다. 다만 담수역에 서 식하던 담수종의 생체량이 해수종의 생체량보다 클 경우에는 담 수 방류가 식물플랑크톤의 감소로 이어지지는 않을 것이고, 실제 로 2014년의 조사에서 이러한 경우가 관찰되었다.
인위적 담수 방류는 식물플랑크톤의 크기구조에도 영향을 미치 는데 담수 방류 시에는 크기가 작은 nano-sized class (< 20 μm)의 기여율이 증가하는 것으로 보고된 바 있다(Sin et al., 2013). 영산 강 하구에서는 크기가 큰 식물플랑크톤(net-sized class; > 20 μm) 의 기여율은 해수역에서 높고, 반대로 담수역에서는 크기가 작은 식물플랑크톤(nano-sized)의 기여율이 높은 것으로 조사되었다 (Song and Shin, 2008). 종조성을 보면, 해수역에서는
Thalassiosira rotula
와 같이 크기가 큰 규조류, 담수역에서는Anabaena
sp.와 같 이 크기가 작은 남조류가 우점하는 것으로 보고된 바 있다(Sin etal., 2015). 하지만 본 연구에서는 해수역에서 항상 net-sized class의 기여율이 높게 나타나지는 않았다. 다만 담수 방류는 항상 크기구 조의 변화를 초래하였고 방류 후에도 어느 정도 그 경향이 유지 되었다.
결론적으로 여름철의 담수 방류와 관련된 해수역 수층의 환경 여건과 식물플랑크톤 생체량 및 크기구조의 단기적인 변동을 다 년간의 조사를 통해 확인한 결과, 불규칙적이고 예측이 어려운 특성을 가진 담수 방류가 염분, 탁도, 영양염 농도 등의 환경여건 뿐만 아니라 식물플랑크톤의 생체량 및 크기구조를 단기적으로 변화시키는 것으로 확인되었다. 그 변화량도 상당히 높은 수준(최 대 5.6배)임을 고려할 때 이러한 일차생산자의 생체량과 크기구조 의 변화가 적조와 같은 유해조류발생(HABs) 뿐만 아니라 먹이량 및 미세먹이망 변화를 통해 상위소비자 그리고 나아가 먹이망 구 조에도 영향을 미칠 수 있음을 암시하고 있다. 특히 수문의 폐쇄 가 장기간 이루어지면서 담수가 방류되지 않은 시간이 길어진 이후에 담수가 방류될 경우 그 영향의 정도가 큰 것으로 확인되 었다. 이러한 단기적 영향은 하굿둑에서 가까운 해역일수록 그 영향 정도가 증가하는 것으로 나타났다. 결국 영산강 하구와 같 이 인공구조물로 변형된 하구생태계의 수질 및 건강성 관리를 위해서는 이러한 인위적 담수 방류 즉, 불규칙한 이벤트(episodic event) 그리고 이에 대한 수질 및 생태계의 반응에 대한 자세한 정보와 자료의 지속적인 축적이 매우 중요하다 할 수 있다.
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