272 http://dx.doi.org/10.7850/jkso.2014.19.4.272
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천수만에 서식하는 대형저서동물의 춘계와 하계의 군집구조 및 건강도 평가
정래홍1 · 서인수2,* · 이원찬1 · 김형철1 · 박상률3 · 김정배1 · 오철웅4 · 최병미2
1국립수산과학원 어장환경과
2(주)저서생물연구센터
3제주대학교 해양의생명과학부
4부경대학교 자원생물학과
Community Structure and Health Assessment of Macrobenthic Assemblages at Spring and Summer in Cheonsu Bay, West Coast of Korea
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HOI21Marine Environment Research Division, National Fisheries Research and Development Institute, Busan 619-705, Korea
2Korea Benthos Research Center, Co. Ltd. 14, Suyeong-ro 366 Beon-gil, Namgu, Busan 608-804, Korea
3Faculty of Marine Biomedical Science, Jeju National University, Jeju 690-756, Korea
4Department of Marine Biology, Pukyong National University, Busan 608-737, Korea
본 연구는 천수만에 서식하는 대형저서동물의 군집구조를 파악하고, 건강도를 평가하는데 목적이 있다. 천수만 해 역에서는 총 224종/5.2 m2과 1,940개체/ m2의 대형저서동물이 출현하였고, 다모류가 111종(평균 22±11종)과 31,525 개체(평균 1,213±1,080개체/ m2)의 밀도를 나타내 가장 우점하는 생물이었다. 천수만의 주요 우점종은 이매패류의 아기반투명조개(Theora fragilis), 다모류의 Heteromastus filiformis, 긴자락송곳갯지렁이(Lumbrineris longifolia), Mediomastus californiensis 및 옆새우류의 Eriopisella schellensis 등이었다. 출현 종의 개체수 자료를 기초로 다변 량분석(집괴분석과 다차원배열법)을 실시한 결과, 천수만 해역의 대형저서동물 군집은 크게 2개의 그룹(죽도를 중심 으로 만의 안쪽해역 정점군과 만의 입구부해역 정점군)과 2개의 정점(춘계와 하계의 정점 2)으로 구분되었다. 한편 천수만의 건강도를 평가하기 위하여 Benthic Pollution Index(BPI)와 ATZI’s Marine Biotic Index(AMBI)지수를 이 용하였다. 조사기간 동안 BPI지수는 11(bad status, 가장 불량한 상태)~92(high status, 가장 양호한 상태)의 범위를, AMBI는 1.34(good status, 양호한 상태)~4.39(poor status, 불량한 상태)의 범위를 나타내었다. 결론적으로 천수만은 건강도 지수의 평균 값에 있어 BPI와 AMBI지수가 각각 중간 상태(moderate status, 불량과 양호한 상태의 전이단 계)와 양호한 상태를 반영하고 있었다.
This study was performed to investigate the community structure and health assessment of macrobenthic assemblages in Cheonsu Bay, West Coast of Korea. Total species number was 224 and mean density was 1,940 ind./m
2, both of which were dominated by polychaete worms (111 species and 1,213 ind./m
2). In terms of den- sity, the major dominant species were the bivalve Theora fragilis (280±213 ind./m
2), the polychaetes Hetero- mastus filiformis (254±218 ind./m
2), Lumbrineris longifolia (216±41 ind./m
2), Mediomastus californiensis (158±97 ind./m
2) and the amphipod Eriopisella sechellensis (167±100 ind./m
2). As a result of community statis- tics (cluster analysis and nMDS ordination), the macrobenthic community structure was classified two major groups (inner and mouth of bay) and two stations (station 2 near Ganwol dyke in spring and summer). The Ben- thic Pollution Index (BPI) and AZTI's Marine Biotic Index (AMBI) were applied to assess the benthic ecologi- cal status. During the sampling periods, the BPI Index values varied between 11 (bad status) and 92 (high status). On the other hand, the AMBI Index values was ranged between 1.34 (good status) and 4.39 (poor sta-
Received August 27, 2014; Revised November 1, 2014; Accepted November 3, 2014
*Corresponding author: [email protected]
tus). In conclusion, in terms of the mean BPI and AMBI Index values, the ecological status of Cheonsu Bay were moderate status (ecotone stage) and good status, respectively.
Key words: Community structure, Health Assessment, Ecological status, BPI, AMBI, Cheonsu Bay
서 론
대형저서동물은 개체의 수명이 상대적으로 길어 환경변화의 정 도를 비교적 잘 발현하는 생물군이다. 동시에 매질과 기질사이의 영양염 등을 포함한 물질순환과 상위 영양단계로의 에너지 전달 자로써 매우 중요한 생태적 역할을 담당한다(Dauer et al., 2000;
Diaz et al., 2004; Dauvin et al., 2007). 또한 서식처의 환경교란에 반응하는 내성의 정도 차이가 개체군별로 매우 다양하여 군집의 생태학적 천이과정과 건강도 구배정도를 잘 표현한다. 따라서 대 형저서동물의 생물다양성, 생물지수(개체수 및 생체량)와 군집구 조는 해역 생태계의 구조적 안정성과 건강도 평가에 있어 중요한 요소로 고려되고 있다(Pearson and Rosenberg, 1978; Rosenberg and Nilson, 2005; Wildsmith et al., 2009). 지금까지 해양생태계 에서 서식처의 교란에 따른 대형저서동물 군집의 변화정도를 알 아보기 위하여 단변량 분석(출현 종수, 개체수 및 생태지수 등)과 그래픽 분석법(SAB curve, rank-frequency diagram, ABC method etc.)등이 주로 이용되어 왔다(Pearson and Rosenberg, 1978; Gray, 1981; Warwick and Clarke, 1994). 그러나 최근에 이르러 건강도 평가를 위한 다양한 생물지수(biotic index)들이 지속적으로 개발 및 소개되어 여러 형태로 적용되고 있다. 이 중 국외에서는 AMBI (Borja et al., 2003), B-IBI(Benthic Index of Biotic Integrity, Weisberg et al., 1997) 및 BQI(Benthic Quality Index, Rosenberg et al., 2004) 지수 등이, 국내에서는 BPI(Choi et al., 2003a)와 ISEP(Inverse function of Shannon-Wiener Evenness Proportion, Yoo et al., 2010)지수 등이 대표적으로 활용되고 있다. 이렇듯 생물평가지수들은 서로 다른 형태의 교란으로부터 해당 생태계의 장·단기적인 감시와 질 적인 상태를 평가하는데 있어 효율적인 수단으로 인식되고 있다 (Borja et al., 2004). 특히 본 연구에서 도입하고 있는 AMBI지수는 전 세계적으로 무산소와 빈산소해역, 부영양화해역, 영양염 부하 해역, 준설 및 유류오염해역과 생활 및 산업오·폐수 유출해역 등과 같이 인위적인 교란을 받는 환경에 대한 감지와 평가능력이 높은 것으로 입증되고 있다(Borja et al., 2009). 반면 BPI지수(Choi et al., 2003a)도 우리나라에서 다양한 연구에 보편적으로 적용되고 있으나, 본 지수의 원활한 운용을 위해서는 개별 생물의 식성에 대한 지속적인 정보 수집과 축적이 반드시 요구된다. 한편 우리나 라의 연근해어업은 1990년대 중반 이후 원양어장의 축소와 1999 년에 체결된 신한일어업협정으로 인하여 매우 위축되었다. 또한 연안역에 위치한 양식어장은 육상기원 오염원의 유입, 양식어장의 면적 확대와 과밀 양식에 따른 자가오염 부하량의 증가, 빈번한 병해 발생 및 장기적인 활용(연작)에 따른 노후화 등으로 생산성 이 악화되고 있다(Jung et al., 2002). 따라서 수산물의 경쟁력 강 화와 안정성 확보 및 깨끗한 어장환경의 조성과 보전의 필요성이 절실히 대두되었다. 이에 2006년 12월에 제정된「어장관리법」은 제3조에서 전국연안어장을 종합적이며, 체계적으로 관리할 목적 으로 어장환경 실태조사를 실시할 것을 명기하고 있다. 한편 본
연구해역인 천수만은 수산자원의 중요한 산란장과 서식지 보호를 목적으로 1975년부터 수산자원보호구역으로 지정 및 관리되고 있 다. 그럼에도 불구하고, 지금까지 천수만에 서식하는 대형저서동 물을 대상으로 한 연구들로는 군집구조(Lee and Park, 1998), 분 포양상과 저서환경(Park et al., 2000, 2006; Chungcheongnam-do, 2011)등에 한정되어 실시된 것이 전부이다. 따라서 본 연구는 연 안역 양식어장의 지속가능한 어업생산 기반조성을 위한 기초자료 확보를 목적으로 천수만에 서식하는 대형저서동물 군집의 춘계와 하계의 생물다양성, 개체수 및 군집구조 등을 파악하고, 현 상태 에서 해역의 건강도를 평가하고자 한다.
재료 및 방법 조사지 개황
천수만은 황해 중부해역에 위치하고 있는 반폐쇄성 형태의 만 이다. 천수만의 규모는 남북방향으로 약 35 km, 동서방향으로 약 10 km의 폭에 평균 수심은 약 20 m 내외를 나타내고 있다. 천수 만은 지형학 및 행정구역상 만의 서쪽으로 태안군의 안면도에, 동 쪽과 북쪽방향으로는 보령시, 홍성군 및 서산시에 둘러싸여 있다.
한편 천수만에는 1983년과 1985년에 각각 서산 A지구 방조제(간 월호)와 서산 B지구 방조제(부남호)가 완공되었고, 시간경과에 따 라 1999년과 2000년에 각각 홍성 방조제(모산만)와 보령 방조제 (오천만)가 추가로 건설되었다. 이와 같은 행위는 천수만의 면적이 방조제가 완공되기 이전인 초기 약 380 km2면적에서 180 km2로 크게 감소하게 된 직접적인 원인이 되었다(KORDI, 1994). 또한 천수만의 북쪽에 위치한 간월호와 부남호에서는 하계에 담수의 대 량유입이 간헐적으로 이루어지고 있으며, 이로 인하여 급격한 염 분농도와 영양염의 변화가 발생하고 있다. 특히 연구해역은 해수 의 소통이 비교적 미약하고, 남쪽으로 열려있는 만의 좁은 입구에 제한된다는 점에서 서식하는 생물들은 필연적으로 직·간접적인 영 향을 받을 것으로 추정된다. 이 밖에도 하계에 수온상승에 따라 형성되는 해수의 성층화는 저층의 무산소 및 빈산소 환경을 유발 하는 원인으로 해역 전반의 생태계에도 위협이 되고 있다(Lee et al., 2012).
현장조사
연구해역에 서식하는 대형저서동물의 생물다양성, 개체수, 군집 구조 및 건강도 등을 파악하기 위하여 2012년 5월(이하 춘계)과 7월(이하 하계)에 공통적으로 13개 정점을 대상으로 현장조사를 실시하였다(Fig. 1). 대형저서동물의 채집은 채집면적이 0.1
m
2인 채니기(van Veen grab sampler)를 사용하여 정점 당 2회(0.2m
2) 의 퇴적물을 채취하였다. 채취된 퇴적물은 현장에서 1 mm 망목의 체를 이용하여 대형저서동물을 분리하였고, 10%의 중성 포르말린 으로 고정하여 실험실로 운반하였다. 그 후 분류군별로 선별 및 동정을 실시하였고, 개체수를 계수하였다. 한편 연구해역의 수질환경요인으로 저층수의 수온, 염분농도와 용존산소량은 대형저서 동물의 채집과 동시에 다기능수질측정기(YSI 600QS)를 이용하여 측정하였고, 퇴적 환경요인으로 평균입도(Mean phi), 분급도(Sorting value), 모래·펄함량, 강열감량(Ignition Loss), 총탄소함량(Total Organic Carbon) 및 산휘발성황화물(AVS, Acid Volatile Sulfide) 농도 등을 분석하였다. 또한 측정된 환경요인은 출현 종수 및 개 체수와의 관련성을 파악하기 위하여 SPSS program을 이용하여 상관분석(Spearman rank correlation)을 실시하였다.
군집분석
대형저서동물의 군집구조를 파악하기 위하여, 종 다양도(Shannon and Weaver, 1949)와 균등도(Pielou, 1977)지수를 구하였다. 한편 출현 종과 개체수의 자료를 이용한 집괴분석은 Bray and Curtis(1957) 의 유사도지수(similarity index)를 이용하였고, 유사도지수 행렬로 부터 각 조사 정점과 출현 종을 연결하는 방법으로는 group-average를 적용하였다. 군집분석은 PRIMER(Plymouth Routines Multivariate Ecological Research) computer package를 이용하여 수지도(dendrogram) 와 다차원배열법(nMDS ordination)으로 나타내었다(Clarke and
Warwick, 2001). 우점종은 출현 개체수와 출현 빈도를 고려하여 선 정하였다(LeBris, 1988).
건강도 평가
연구해역의 건강도를 평가하기 위하여, 대형저서동물의 자료를 기초로 BPI와 AMBI지수를 산출하였다. 또한 BPI 및 AMBI지수에 이용되는 종(개체군)의 생물학적 정보는 Choi and Seo(2007), KORDI(2010) 및 AZTI해양연구소에서 공식적으로 제공하는 software program(http://www.azti.es)을 이용하였다. 상기 지수의 산출식은 아래와 같다.
1) BPI지수
= [1-(a×n1+b×n2+c×n3+d×n4)/n/3]×100; ∴N=n1+n2+n3+n4 n1 = 여과식자 및 대형육식자의 출현량
n2 = 표층퇴적물식자 또는 소형육식자의 출현량 n3 = 표층하퇴적물식자의 출현량
n4 = 오염지시종 또는 기회종의 출현량
a, b, c, d = 섭식군의 가중치(a=0, b=1, c=2, d=3)
결과 값은 0<BPI<100의 범위를 나타내며, 값이 높아질수록 환 경상태가 양호함을 의미한다(Table 1).
2) AMBI=[0×%G1+1.5×%GII+3.0×%GIII+4.5×%GIV+6.0×%GV/N];
∴ N=G1+G2+G3+G4+G5
GI =유기물 증가에 매우 민감한 종(정상환경에서만 출현하며, 특정 육식자와 서관을 가진 식자를 포함함)
GII =유기물 증가에 둔감한 종(정상환경에서 낮은 밀도를 가지는 종으로, 여과식자, 일반적인 육식자 및 부식자를 포함함) GIII =유기물 증가에 내성이 강한 종(표층퇴적물식자로 얼굴갯
지렁이류(Spionidae)등이 포함됨)
GIV = 2차 기회종(표층하퇴적물식자로 실타래갯지렁이류(Cirratulidae) 등이 포함됨)
GV = 1차 기회종(현저한 불균형 환경의 종으로 환원상태의 퇴 적물에서 번성하는 퇴적물식자를 포함함)
결과 값은 0<AMBI<6, =7은 무생물조건을 나타내며, 값이 높 을수록 환경상태가 불량함을 의미한다(Table 1).
한편 결과기술에서 건강도는 현재 유럽연합에서 폭 넓게 이용 되는 high(가장 양호, normal 또는 unpolluted)와 good(양호, slightly polluted)은 양호한 환경상태를, moderate(중간, moderately or meanly polluted)는 중간 상태(양호한 환경과 불량한 환경의 전이 대)를, poor(불량, highly or heavily polluted)와 bad(가장 불량, very high or extremely polluted)는 불량한 환경상태를 반영하는 것으로 고려하였다(ECJRC, 2008).
Fig. 1. Location of sampling stations in Cheonsu Bay, West Coast of Korea.
Table 1. Classification criteria of each biotic indices from Choi and Seo (2007)*, Borja et al. (2003)** and ECJRC (2008)***
Condition / Index BPI* AMBI** Ecological status***
Normal (unpolluted) BPI≥60 0<AMBI≤1.2 H (high)
Slightly polluted 40~60 1.2<AMBI≤3.3 G (good)
Moderately (meanly) polluted 30~40 3.3<AMBI≤4.3 M (moderate) Highly (heavily) polluted 20~30 4.3<AMBI≤5.5 P (poor) Very high (extremely) polluted or azoic BPI≤20 5.5<AMBI≤7.0 B (bad)
결 과 환경요인
연구해역에서 저층수의 수온은 춘계와 하계에 각각 12.09~13.42oC (평균 12.85±0.44oC)와 26.66~27.41oC(평균 27.17±0.24oC)의 범 위를 나타내었다. 염분농도는 춘계에 최소 32.43 psu에서 최대 33.57 psu를 나타내었고, 평균 값은 32.62(±0.29) psu이었다. 반면 하계에는 최소 31.23 psu에서 최대 31.79(평균 31.49±0.17) psu의 범위를 보였다. 용존산소량은 춘계에 최소 8.20 mg/L에서 최대 8.81 mg/L를 나타내었고, 평균 값은 8.43±0.17 mg/L이었다. 그러나 하 계에는 최소 5.08 mg/L에서 최대 6.09 mg/L(평균 5.80±0.36 mg/L)의 범위를 보여 차이가 있었다(Table 2). 용존산소량은 춘계와 비교해 하계에 전반적으로 모든 정점에서 감소하였다. 퇴적물의 자갈함량은 춘계와 하계에 각각 평균 2.7%(0.0~16.0%)와 3.0%(0.0~14.4)를 나타내었다. 조사정점별로는 춘계와 하계에 공통적으로 죽도의 서 북쪽해역에 위치한 정점 5와 만 중앙부 및 입구부해역의 정점 10과 12에서 소량의 자갈을 포함하고 있었다. 모래함량은 춘계와 하계에 각각 3.6~70.6%와 5.1~77.7%의 범위를 나타내 공통적으로 평균 값 은 37.0%이었다. 조사시기 및 정점별로 춘계에는 정점 5와 10에서, 하 계에는 정점 10, 12와 13에서 60.0% 이상의 점유율을 보였다. 따라서 조립질 퇴적물의 함량은 정점 5를 제외하면, 만 입구부해역에 가 까운 정점에서 비교적 높았다. 반면 펄함량은 춘계와 하계에 각각 평균 60.3%(23.4~96.4%)와 60.0%(9.6~94.9%)를 나타내었고, 정 점별로는 춘계와 하계에 공통적으로 정점 1, 3, 6과 8에서 상대적 으로 점유율이 높았다. 결국 천수만은 중앙부에 위치한 죽도를 중 심으로 만의 안쪽해역으로는 세립질 퇴적물이, 만의 중앙부에서 입구부해역으로는 조립질 퇴적물이 우세한 양상을 보였다. 한편 평균입도는 춘계에 최소 1.9ø 에서 최대 7.4ø 의 범위에 평균 값은 5.2±1.9ø 를 나타내었다. 또한 하계에도 1.2~8.2ø (평균 5.1±2.3ø )의 범위를 보여 평균 값에 있어서는 차이가 없었다. 분급도에 있어서도 춘계에는 3.0~6.8ø (평균 4.6±1.3ø)의 범위를, 하계에는 2.6~4.4ø (평균 3.3±0.5ø )의 범위를 보여 극단적으로 불량한 분급(extremely
poorly sorted)과 매우 불량한 분급(very poorly sorted)을 나타내 었다. 결국 본 연구해역은 전체적으로 매우 이질적인 퇴적물이 분 포함을 알 수 있었다. 한편 퇴적물의 강열감량은 춘계와 하계에 각각 1.85~5.68%(평균 4.21±1.31%)와 1.23~5.71%(평균 4.32±1.41%)의 범 위에 있었다. 또한 총탄소함량은 춘계에는 0.10~0.94%(평균 0.45±0.26%)를, 하계에는 0.20~0.93%(평균 0.52±0.24%)의 범위를 보였고, 세립질 퇴적물이 우세한 정점에서 상대적으로 높은 값을 나타내는 일반적인 현상을 나타내었다. 마지막으로 산휘발성황화 물농도는 춘계에 최소 0.002 mg/g dry wt.에서 최대 0.249 mg/g dry wt.를 나타내었고, 평균 값은 0.073±0.075 mg/g dry wt.이었다. 반면 하계에는 0.000~0.268 mg/g dry wt.(평균 0.101±0.089 mg/g dry wt.)의 범위를 보였다. 이렇듯 산휘발성황화물농도는 춘계에는 정 점 2와 13에서, 하계에는 정점 2와 8에서 0.200 mg/g dry wt. 이 상의 상대적으로 높은 값을 나타내었다(Table 2).
출현 종수 및 개체수
연구해역에서 출현한 대형저서동물은 224종/5.2 m2과 50,440개 체(1,940개체/m2)이었다. 출현 종수는 환형동물의 다모류가 111종 이 출현하여 전체의 49.55%를 점유하였고, 다음으로 절지동물의 갑각류와 연체동물이 각각 66종, 29.46%와 30종, 13.39%를 차지 하였다. 이 외에 극피동물과 기타동물군은 각각 11종과 6종이 채 집되어 4.91%와 2.68%로 점유율이 매우 낮았다. 조사시기에 따 라서는 춘계와 하계에 각각 151종/2.6 m2(평균 36±17종)과 173종 /2.6 m2(평균 40±20종)이 출현하여 하계에 출현 종수가 상대적으로 많았다. 이렇듯 시간경과에 따른 출현 종수의 증가는 연체동물을 제외한 모든 분류군에서 동일하였고, 특히 다모류와 극피동물의 증가가 특징적이었다. 조사정점에 따른 평균 출현 종수는 6~66종 /0.2 m2의 범위에 정점 2에서 가장 적었고, 정점 10과 13에서 공통적으 로 가장 많았다. 이 외에 정점 5, 9, 11 및 12에서 평균 40종/0.2 m2 이상이 출현하였다. 출현 종수는 천수만의 안쪽해역에 위치한 정 점에서보다는 입구부해역에 위치한 정점에서 많았다(Fig. 2~3;
Table 3). 출현 개체수에 있어서도 다모류는 31,525개체의 밀도를 Table 2. Summary of physical and sedimental parameters in Cheonsu Bay, West Coast of Korea (S, spring; Su, summer)
Station
Bottom Water Temperature
(oC)
Bottom Water Salinity
Bottom Dis- solved oxygen
(mg L-1)
Gravel (%)
Sand (%)
Mud (%)
Mean phi (ø)
Sorting (ø)
Ignition Loss (%)
TOC (%)
AVS (mg/g dry wt.)
S Su S Su S Su S Su S Su S Su S Su S Su S Su S Su S Su
1 12.77 26.66 32.59 31.33 8.64 5.21 0.0 0.0 19.6 7.7 80.4 92.3 6.9 7.9 6.8 4.1 5.57 5.67 0.66 0.93 0.044 0.170 2 12.94 26.98 32.56 31.38 8.41 5.08 0.0 0.0 43.6 56.4 56.4 43.6 5.5 5.1 4.9 3.2 4.19 3.96 0.39 0.36 0.249 0.228 3 13.24 27.38 32.55 31.50 8.28 6.07 0.0 0.0 7.6 8.7 92.4 91.3 6.5 7.0 3.4 3.6 5.56 5.55 0.18 0.80 0.040 0.136 4 12.93 26.85 32.56 31.32 8.20 5.30 0.0 0.0 51.7 19.6 48.3 80.4 4.6 5.1 3.8 2.7 4.02 4.94 0.94 0.49 0.031 0.090 5 13.23 27.39 33.57 31.23 8.54 6.09 3.6 4.8 70.6 50.4 25.8 44.8 3.1 4.0 3.8 3.2 1.85 5.32 0.55 0.35 0.041 0.020 6 13.03 27.26 32.48 31.64 8.81 5.92 0.0 0.0 3.6 5.1 96.4 94.9 7.4 8.2 6.8 3.3 5.68 5.55 0.64 0.81 0.002 0.161 7 12.88 27.41 32.50 31.34 8.38 6.00 0.0 0.0 27.7 23.4 72.3 76.6 5.9 5.8 3.0 2.6 3.80 3.58 0.40 0.57 0.016 0.099 8 13.37 27.34 32.70 31.61 8.24 5.92 0.0 0.0 11.6 9.2 88.4 90.8 6.8 6.9 3.3 3.1 5.58 5.71 0.18 0.77 0.089 0.268 9 12.65 27.34 32.52 31.39 8.39 6.04 0.0 0.0 36.6 57.7 63.4 42.3 5.5 5.6 4.8 3.3 3.25 3.66 0.70 0.42 0.042 0.091 10 12.36 27.18 32.54 31.55 8.41 5.82 15.5 14.4 61.1 66.4 23.4 19.3 1.9 1.5 4.6 3.3 2.66 4.59 0.17 0.32 0.062 0.002 11 13.42 27.30 32.43 31.59 8.26 6.06 0.0 1.2 34.0 32.5 66.0 66.3 6.7 6.2 5.8 3.5 5.18 4.34 0.62 0.55 0.089 0.041 12 12.09 27.10 32.53 31.68 8.46 5.90 16.0 12.7 58.0 77.7 26.0 9.6 2.0 1.2 3.7 2.8 2.65 1.23 0.10 0.20 0.026 0.000 13 12.16 26.96 32.52 31.79 8.57 6.05 0.0 5.9 55.1 65.7 44.9 28.4 4.6 2.4 5.1 4.4 4.72 2.10 0.28 0.23 0.212 0.001
Fig. 2. Temporal variations of total species number and abundance of macrobenthic animals in Cheonsu Bay, West Coast of Korea.
Fig. 3. Spatial variations of mean species number and abundance of macrobenthic animals in Cheonsu Bay, West Coast of Korea.
나타내 전체의 62.50%를 점유하였고, 다음으로 연체동물과 갑각 류가 각각 8,425개체, 16.70%와 8,320개체, 16.49%를 차지하였다.
이 외에 기타동물군과 극피동물은 1,255개체와 915개체가 채집되어 각각 2.49%와 1.81%로 점유율이 매우 낮았다. 조사시기별로는 출 현 종수의 경향과 동일하게 춘계와 하계에 각각 18,855개체/13 m2 (평균 1,450±1,119개체)와 31,585개체/13 m2(평균 2,430±1,519개 체)가 채집되어 하계의 밀도 증가가 뚜렷하였다. 조사정점에 따른 평균 출현 개체수는 최소 180개체/ m2(정점 2)에서 최대 4,380개 체/ m2(정점 7)의 범위를 나타내었고, 이 밖에 정점 5에서 4,133개 체/ m2가 채집되었다. 특히 공간적으로는 만의 입구를 중심으로 서 쪽해역에 위치한 정점 9, 10 및 13에서 상대적으로 개체수가 많았다 (Fig. 2~3; Table 3). 한편 연구해역에서 출현한 대형저서동물의 출 현 종수 및 개체수와 환경요인과의 관련성을 파악한 결과, 출현 종수는 자갈 및 모래함량과 통계적으로 유의한 양의 상관관계를 나타내었다. 반면 펄함량, 평균입도, 강열감량 및 산휘발성황화물 농도와는 음의 상관관계를 보였다. 또한 개체수는 환경요인 중 유 일하게 자갈함량이 유의한 양의 상관성을 보이고 있었다(Table 4).
우점종
출현 개체수와 빈도를 고려하여 상위 10위까지의 우점종을 선 정하였다(LeBris, 1988). 분류군별로는 다모류와 갑각류가 각각 6 종과 2종으로 많았고, 연체동물과 유형동물은 공통적으로 1종이 상위에 위치하였다. 상위 우점종들은 이매패류의 아기반투명조개 (Theora fragilis), 다모류의 Heteromastus filiformis, 투구갯지렁이 (Sigambra tentaculata), Mediomastus californiensis, 갑각류의 옆 새우류인 Eriopisella sechellensis, 다모류의 긴자락송곳갯지렁이 (Lumbrineris longifolia), 오뚜기갯지렁이(Sternaspis scutata), 미동 정의 유형동물류(Nemertea unid.), 다모류의 민코별난가시갯지렁 이(Cirrophorus armatus) 및 갑각류의 게류인 납작등게(Asthenognathus inaequipes) 등이었다. 이들 상위 10위종들이 나타내는 개체수는 총 36,290개체로 전체의 71.95%를 차지하였다. 특히 아기반투명 조개와 H. filiformis는 각각 7,290개체, 14.45%와 6,610개체, 13.10%를 점유하여 단일 종으로 가장 우점하는 생물이었다(Table 5).
한편 주요 우점종의 공간 분포를 보면(Fig. 4), 아기반투명조개는 춘계와 하계에 각각 1,930개체(평균 148±118개체/m2)와 5,360개 Table 3. Total species number, abundance and ecological indices (diversity and evenness) in Cheonsu Bay, West Coast of Korea (parenthesis refer to mean species number (0.2 m2) and density (m2))
Component / Time Spring Summer Total
Total Species number 151 (36) 173 (40) 224 (38)
Taxa
Annelida 79 94 111
Mollusca 22 22 30
Arthropoda 41 42 66
Echinodermata 5 10 11
Others 4 5 6
Total Abundance 18,855 (1,450) 31,585 (2,430) 50,440 (1,940)
Taxa
Annelida 12,310 19,215 31,525
Mollusca 2,510 5,915 8,425
Arthropoda 3,225 5,095 8,320
Echinodermata 335 580 915
Others 475 780 1,255
Ecological indices
Diversity 0.43~3.59 (2.42) 1.09~3.18 (2.25) 0.43~3.59 (2.34) Evenness 0.31~0.85 (0.69) 0.50~0.76 (0.64) 0.31~0.85 (0.66)
Table 4. Spearman rank correlation coefficient within the environmental and biological parameters (*p<0.05, **p<0.01)
Index SP ABU WT SA DO G S M MP SV IL TOC AVS
Species number (SP) 1.000 0.719** -0.028 -0.095 0.001 0.569** 0.606** -0.601**-0.551** 0.034 -0.460* -0.349 -0.418* Abundance (AB) 0.719** 1.000 0.365 -0.354 -0.201 0.393* 0.327 -0.331 -0.305 -0.357 -0.319 -0.114 -0.234 Water Temperature (WT) -0.028 0.365 1.000 -0.748**-0.718** -0.026 -0.145 0.134 0.192 -0.612** 0.171 0.225 0.151 Salinity (SA) -0.095 -0.354 -0.748** 1.000 0.758** 0.025 0.119 -0.085 -0.084 0.536** -0.127 -0.198 -0.177 Dissolved Oxygen (DO) 0.001 -0.201 -.0718** 0.758** 1.000 0.019 0.010 -0.002 -0.008 0.680** -0.041 -0.149 -0.206 Gravel (G) 0.569** 0.393* -0.026 0.025 0.019 1.000 0.695** -0.727**-0.738** -0.050 -0.548**-0.573**-0.588**
Sand (S) 0.606** 0.327 -0.145 0.119 0.010 0.695** 1.000 -0.993**-0.914** -0.012 -0.819**-0.510** -0.347 Mud (M) -0.601** -0.331 0.134 -0.085 -0.002 -0.727**-0.993** 1.000 0.922** 0.034 0.800** 0.540** 0.351 Mean phi (MP) -0.551** -0.305 0.192 -0.084 -0.008 -0.738**-0.914**0.922** 1.000 0.128 0.769** 0.627** 0.446* Sorting Value (SV) 0.034 -0.357 -0.612** 0.536** 0.680** -0.050 -0.012 0.034 0.128 1.000 0.112 0.140 -0.010 Ignition Loss (IL) -0.460* -0.319 0.171 -0.127 -0.041 -0.548**-0.819**0.800** 0.769** 0.112 1.000 0.392* 0.346 Total Organic Carbon (TOC) -0.349 -0.114 0.225 -0.198 -0.149 -0.573**-0.510**0.540** 0.627** 0.140 0.392* 1.000 0.335 Acid Volatile Sulfide (AVS) -0.418* -0.234 0.151 -0.177 -0.206 -0.588** -0.347 0.351 0.446* -0.010 0.346 0.335 1.000
체(평균 412±403개체/m2)가 출현하여 하계에 밀도가 매우 증가하 였다. 조사정점에 따라서는 최소 평균 3개체/m2(정점 12)에서 최 대 803개체/m2(정점 7)의 범위이었고, 이 밖에도 정점 4와 11에서
각각 평균 405개체/m2와 428개체/m2가 채집되어 상대적으로 많았다.
다음으로 H. filiformis는 춘계에는 1,370개체(평균 105±182개체/
m2)가, 하계에는 5,240개체(평균 403±727개체/m2)가 채집되어 하 Table 5. The top 10 dominant species raking based on abundance data in Cheonsu Bay, West Coast of Korea (S, spring; Su, summer)
Rank Taxa Species name Density (mean ind./m2) Proportion (%) Frequency LeBris Index Total S Su
1 2 1 MBI Theora fragilis 7,290 (280±213) 14.45 22 1,575.10
2 4 2 APOL Heteromastus filiformis 6,610 (254±218) 13.10 23 909.40
3 1 7 APOL Sigambra tentaculata 2,255 (87±51) 4.47 24 743.58
4 3 3 APOL Mediomastus californiensis 4,095 (158±97) 8.12 24 684.21 5 5 4 CAM Eriopisella sechellensis 4,350 (167±100) 8.62 18 525.75 6 6 5 APOL Lumbrineris longifolia 5,610 (216±41) 11.12 18 441.60
7 7 6 APOL Sternaspis scutata 1,985 (76±113) 3.94 19 336.21
8 8 8 ONE Nemertea unid. 1,010 (39±35) 2.00 24 258.47
9 9 9 APOL Cirrophorus armatus 2,410 (93±72) 4.78 11 173.65
10 12 10 CDB Asthenognathus inaequipes 675 (26±39) 1.34 17 109.84 Index: APOL, Annelida Polychaeta; CAM, Arthropoda Malacostraca Amphipoda; CDB, Arthropoda Malacostraca Brachyura; MBI, Mol-
lusca Bivalvia; ONE, Nemertea
Fig. 4. Spatial variations of top 7 dominant species in Cheonsu Bay, West Coast of Korea.
계에 밀도가 높았다. 조사정점별로는 정점 12를 제외한 모든 정점 에서 출현한 가운데 평균 8~1,715개체/m2의 범위에 정점 2에서 가장 적었고, 정점 7에서 가장 많았다. 이 밖에 정점 1, 5, 6 및 8에서 200개체/m2이상이 채집되어 상대적으로 많았다. 반면 긴자락송곳 갯지렁이는 춘계와 하계에 각각 3,045개체(평균 234±737개체/m2)와 2,565개체(평균 197±605개체/m2)가 채집되어 춘계에 상대적으로 개체수가 많았다. 조사정점에 따라서는 최소 평균 3개체/m2(정점 3)에서 최대 2,440개체/m2(정점 5)의 범위를 나타내었다. 다음으로 옆새우류인 E. sechellensis는 춘계에는 1,295개체(평균 100±147 개체/m2)가, 하계에는 3,055개체(평균 235±440개체/m2)가 채집되어 하계에 개체수가 많았다. 조사정점별로는 평균 10~945개체/m2의 범위에 정점 6에서 가장 적었고, 정점 9에서 가장 많았다. 다모류의 M. californiensis는 춘계와 하계에 각각 1,810개체(평균 139±157 개체/m2)와 2,285개체(평균 176±210개체/m2)가 출현하여 하계에 밀도가 높았다. 조사정점에 따라서는 최소 평균 13개체/m2(정점 3)에서 최대 515개체/m2(정점 10)의 범위를 보였다. 이 외에도 정 점 4와 7에서 각각 평균 253개체/m2와 435개체/m2가 출현하여 상 대적으로 많았다. 다음으로 C. armatus는 춘계에는 880개체(평균 68±184개체/m2)가, 하계에는 1,530개체(평균 118±295개체/m2)가 출현하여 하계에 개체수가 많았다. 조사정점별로는 평균 3~570개 체/m2의 범위에 정점 1에서 가장 적었고, 정점 10에서 가장 많았 다. 이 밖에도 정점 13에서 503개체/m2가 채집되어 상대적으로 밀도가 높았다. 마지막으로 투구갯지렁이는 춘계와 하계에 각각 1,175개체(평균 90±70개체/m2)와 1,080개체(평균 83±61개체/m2) 가 출현하여 춘계에 밀도가 상대적으로 높았다. 조사정점에 따라 서는 모든 정점에서 출현한 가운데 최소 평균 23개체/m2(정점 12) 에서 최대 200개체/m2(정점 7)의 범위를 나타내었다. 이 외에도
정점 1, 5와 13에서 100개체/m2이상이 출현하여 상대적으로 많 았다.
생태학적 제 지수와 군집구조
연구해역에서 출현한 대형저서동물의 개체수 자료를 기초로 종 다양도와 균등도지수를 구하였다(Fig. 5; Table 3). 종 다양도는 춘 계와 하계에 각각 0.43~3.59(평균 2.42±0.75)와 1.09~3.18(평균 2.25±0.57)의 범위를 나타내었다. 조사정점에 따른 종 다양도의 평 균 값은 최소 0.76(정점 2)에서 최대 3.18(정점 13)의 범위를 보였고, 이 외에 정점 9, 10, 11 및 12에서 2.50 이상의 값을 나타내 상대 적으로 높았다. 연구해역의 종 다양도 수치는 조사시기에 따라서는 차이가 없었으나, 조사정점에 있어서는 만의 가장 안쪽해역에 위 치한 정점 2에서 공통적으로 낮았고, 만의 중앙부와 입구부해역의 정점에서 상대적으로 높았다. 한편 균등도는 춘계에 0.31~0.85의 범위에 평균 값은 0.69(±0.15)를, 하계에는 0.50~0.76의 범위에 평균 값은 0.64(±0.08)를 나타내었다. 조사정점별 균등도의 평균 값은 최소 0.43(정점 2)에서 최대 0.78(정점 12)의 범위를 보였다. 이 밖에 정점 5와 7에서 각각 평균 0.48과 0.58의 값을 나타내 상대적으로 낮았다. 이렇듯 낮은 균등도 수치는 정점 5에서는 공통적으로 긴 자락송곳갯지렁이가, 정점 2와 7에서는 각각 투구갯지렁이와 H.
filiformis가 우점한 결과이었다. 한편 출현 종과 개체수의 자료를 근거로 대형저서동물의 군집구조 분석을 실시하였다. 분석에서는 총 265개체(출현 밀도의 0.50% 이상) 이상의 밀도를 나타낸 23종을 대상으로 하였고, 우점종에 의한 효과를 줄이기 위하여 원자료는 log(X+1)로 변환하였다. 그 결과, 크게 2개의 그룹과 2개의 정점(춘계 와 하계의 정점 2)으로 구분되었다. 그룹 1은 춘계의 정점 11, 춘계와 하계의 정점 10, 12와 13으로 구성되었고, 그룹 2는 이를 제외한
Fig. 5. Spatial variations of diversity and evenness in Cheonsu Bay, West Coast of Korea.
나머지 정점들이 포함되었다. 그룹 1에서는 다모류의 민코별난가 시갯지렁이, 작은사슴갯지렁이(Ampharete arctica), Prionospio membranacea, 반다리미갑갯지렁이(Hemipodus yenourensis)와 옆 새우류의 Ampelisca bocki 및 Photis longicaudata가 우점하였다.
반면 그룹 2에서는 아기반투명조개, H. filiformis, 긴자락송곳갯지 렁이 및 E. sechellensis가 대표적인 생물이었다. 한편 2개의 정점 으로 분리된 춘계와 하계의 정점 2는 공통적으로 출현 종수가 적 었으나, 춘계와 하계에 각각 투구갯지렁이와 아기반투명조개가 특 징적으로 우점하여 차이가 있었다(Fig. 6).
건강도 평가
연구해역에서 출현한 대형저서동물의 먹이식성을 기초로 산출 한 BPI지수 결과를 보면, 춘계에는 19~92의 범위에 평균 값은 48 이었다. 정점 5에서 가장 낮았고, 정점 2에서 가장 높았다. 이 외에 정점 12에서 68의 값을 나타내 상대적으로 높았다. 반면 하계에는 최소 11(정점 2)에서 최대 66(정점 13)의 값을 보였고, 평균 값은 35이었다. 따라서 연구해역의 BPI지수는 평균 값에 있어 춘계와 하계에 각각 양호한 상태(good status)와 중간 상태(moderate status)를 나타내었다. 이렇듯 하계의 BPI지수의 감소는 정점 1, 9 및 13을 제외한 모든 정점에서 공통적으로 관찰되었다. 또한 한 Fig. 6. Dendrogram for hierarchical cluster- ing (upper) and 2-dimensional MDS configuration (lower) using group aver- age linkage by Bray-Curtis similarities calculated on the log(X+1) transformed abundance data in Cheonsu Bay, West Coast of Korea (M, spring; J, summer).
가지 특이한 점은 춘계와 하계의 정점 2는 각각 가장 양호한 상 태(high status)와 가장 불량한 상태(bad status)를 나타내 극단적 인 양상을 보여주었다(Table 6). 한편 대형저서동물의 민감도(또는 내성도)를 기초로 산출한 AMBI지수 값을 보면, 춘계에는 1.65~4.39의 범위에 평균 값은 2.36의 수치를 나타내었다. 정점 9 에서 가장 낮았고, 정점 2에서 가장 높았다. 또한 하계에도 AMBI 지수는 비교적 유사하여 최소 1.34(정점 9)에서 최대 3.29(정점 7)의 범위에 평균 값은 2.51이었다. 따라서 천수만에서 AMBI지수는 하 계의 정점 2에서의 불량한 상태(poor status)를 제외하면, 모든 조 사시기와 정점에서 공통적으로 양호한 상태를 나타내었다(Table 6).
고 찰
환경요인
연구해역에서 저층수의 수온과 염분농도는 춘계와 하계에 각각 평균 12.85oC, 27.17oC와 32.62 psu, 31.49 psu를 나타내 전자는 계절변화를 나타낸 반면, 후자는 하계의 강수량 증가에 따라 다소 감소하는 경향을 보였다. 한편 대형저서동물을 포함한 해양생물의 서식에 지대한 영향을 미치는 용존산소량은 춘계와 하계에 각각 평균 8.43 mg/L과 5.80 mg/L의 값을 나타내 차이가 있었다. 이와 같은 결과는 하계의 용존산소량이 비록 빈산소조건(2.00 mg/L)에는 이르지는 않았으나, 춘계와 비교해 상대적으로 저하되었음을 단적 으로 보여주고 있다. 한편 연구해역은 공간적으로 만의 중앙부에 위치한 죽도를 중심으로 안쪽해역으로는 세립질 퇴적물이, 반대로 입구부해역으로는 조립질 퇴적물이 우세하게 분포하는 특징을 나 타내었다. 그럼에도 불구하고, 퇴적물의 이질성 정도를 반영하는 분급도는 전반적으로 모든 정점에서 매우 불량하거나 또는 극도 로 불량한 분급을 보여주고 있다. 즉 이것은 천수만 해역의 대부 분 정점에서 패각, 자갈, 모래 및 펄 등이 많이 혼합되어 있음을 반증하는 결과로 현장조사 시에도 이러한 형태의 퇴적물을 관찰 할 수 있었다. 한편 Park et al.(2000)의 결과에서도 천수만은 만 안쪽의 방조제 부근에서 만 입구부해역로 향할수록 평균입도가 8.0ø 이상의 세립질 퇴적물에서 3.0ø 이하의 조립질 퇴적물로 바뀌 었고, 특히 수로와 만 입구부해역에 위치한 정점들에서는 국소적 으로도 2.0ø 이상의 편차를 나타내는 등 공간적으로도 변화가 매 우 크게 나타나 본 연구결과와 동일하였다. 한편 산휘발성황화물 농도는 춘계에 평균 0.073 mg/g dry wt.을, 하계에는 평균 0.101 mg/g dry wt.의 범위를 보였다. 그러나 춘계의 정점 2와 13 및 하계의 정 점 2와 8에서는 공통적으로 0.200 mg/g dry wt.이상을 초과하는
수치를 나타내 상대적으로 높았다. 특히 가두리 양식어장이 밀집 해 있는 간월호 인근의 정점 2는 두 번의 조사시기에 공통적으로 높 은 수치를 나타내 일본에서 수산생물의 성장에 영향을 미치는 환 경기준을 소량이나마 초과하고 있었다. 이렇듯 간월호 인근의 정 점은 양식어장의 운영과 이에 따른 유기물 축적 및 인근 육상으 로부터의 오염물 유입 등이 지속적으로 이루어지고 있음을 추정할 수 있었다. 한편 연구해역에서 출현한 대형저서동물의 출현 종수 및 개체수와 환경요인과의 상관관계를 파악한 결과, 출현 종수는 조립한 퇴적물과는 유의한 양의 상관관계를 나타낸 반면, 세립한 퇴적물과 이에 관련된 유기물의 양은 유의한 음의 상관관계를 보 였다. 이것은 조립한 퇴적물로 이루어진 정점들에서는 상대적으로 출현 종수가 많고, 반대로 세립한 퇴적물에서는 출현 종수가 적음 을 나타낸다고 볼 수 있다. 결국 본 연구에서 자갈을 비롯하여 다 양한 퇴적물이 혼합된 정점 5 및 9~13까지의 높은 생물다양성은 이러한 상관성을 잘 반영하는 결과로 고려할 수 있었다. 그러나 출현 개체수에 있어서는 환경요인 중에서 유일하게 자갈함량만이 유의한 양의 상관관계를 나타내었다. 그럼에도 불구하고, 펄함량 이 평균 74.5%와 52.9%를 나타낸 정점 7과 9에서 밀도가 상대적으 로 높게 나타나 환경요인과의 관련성이 적절하게 반영되었다고 보 기에는 미흡한 점이 있었다. 이렇듯 대형저서동물 군집은 기질이 모래 또는 펄 등 어느 하나의 퇴적물이 우세하게 분포함으로써 퇴 적물의 동질성이 강할 때는 낮은 생물다양성과 개체수를 나타내 는 것이 일반적이다. 따라서 본 연구에서 높은 생물다양성을 나타 내는 정점들의 퇴적물 특성이 자갈, 모래와 펄 등이 혼합되어 있 고, 분급이 매우 불량하다는 점에서 퇴적물의 이질성(heterogeneity) 이 증가할수록 그것과 비례하여 생물다양성이나 개체수가 높다는 연구결과와도 잘 부합된다고 볼 수 있다(Seo, 2003).
출현 종수 및 개체수
연구해역에서 출현한 대형저서동물은 총 224종이었고, 단위면 적당(m2) 개체수는 1,940개체이었다. 본 연구에서 출현한 224종은 동일한 해역에서 수행된 311종(Park et al., 2000)과 378종(Park et al., 2006)보다는 적었으나, Chungcheongnam-do(2011)의 81종과 비교해서는 매우 많았다. 한편 동일한 해역 또는 서로 다른 해역 에서의 출현 종수 및 개체수는 대상해역의 물리환경 특성(퇴적물 및 수질환경), 생물의 채집 특성(채집면적, 시기 및 반복횟수의 정도 등) 및 연구자의 종 동정의 능력 등과 비례해서 차이가 발생하기 때문에 생산된 자료의 단순비교는 과학적으로 무의미한 결과를 도 출하는 원인이 되기도 한다. 따라서 본 연구에서는 이 중 채집면적 Table 6. Degree of AMBI and BPI Index at each station in Cheonsu Bay, West Coast of Korea (H, high; G, good; M; moderately; P, poor; B, bad status)
Biotic Index / Time / Station 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
BPI
Spring 27 (P)
92 (H)
39 (M)
41 (G)
19 (B)
48 (G)
35 (M)
55 (G)
51 (G)
54 (G)
43 (G)
68 (H)
56 (G) Summer 32
(M) 11 (B)
36 (M)
29 (P)
15 (B)
24 (P)
17 (B)
27 (P)
54 (G)
47 (G)
36 (M)
56 (G)
66 (H)
AMBI
Spring 2.78 (G)
4.39 (B)
2.52 (G)
2.08 (G)
1.84 (G)
2.42 (G)
2.62 (G)
1.82 (G)
1.65 (G)
2.52 (G)
2.13 (G)
2.08 (G)
1.81 (G) Summer 3.15
(G) 2.58
(G) 2.60
(G) 2.34
(G) 2.06
(G) 3.24
(G) 3.29
(G) 2.82
(G) 1.34
(G) 2.41
(G) 2.55
(G) 1.97
(G) 2.25
(G)
이 상이한 경우에 출현 종수의 정량적 비교를 위하여 적용되는 Whittaker(1975)의 방법을 도입하였다. 본 연구에서 출현 종수와 Whittaker의 수치는 224종 및 313을 나타내 유일하게 울산만에서의 199종 및 358과 비교해 낮은 수치이었다(Yoon et al., 2009). 그러 나 이를 제외하면, 울산만의 127종, 211(Yi et al., 1982)을 비롯한 천수만 311종, 222(Park et al., 2000), 진해만 237종, 241(Paik and Yun, 2000) 및 경기만 266종, 203(Lim et al., 1995a)과 비교해 서는 상대적으로 높은 값을 나타내고 있다. 결국 이러한 사실을 기 초로 볼 때, 연구해역의 생물다양성은 다른 해역과 비교해 높다는 것을 알 수 있다. 한편 단위 면적당(m2) 출현 개체수는 1,940개체 로 울산만의 4,578개체(Yoon et al., 2009)와 진해만의 1,939개체 (Paik and Yun, 2000) 보다는 적거나 또는 유사하였다. 그러나 진해 만의 1,046개체 (Lim and Hong, 1997), 함평만의 1,168개체(Lim and Choi, 2001), 광양만의 1,420개체(Choi et al., 2003b)와 득량만의 1,432개체(Ma et al., 1995)를 비롯한 여타 연구들과 비교해서는 상대 적으로 많았다. 따라서 현재 본 연구해역의 생물다양성과 개체수 는 우리나라에 산재한 만 환경하에서 그것과 비교해 높거나 또는 풍부한 상태에 있음을 알 수 있었다. 한편 대형저서동물 군집은 기질로서 작용하는 퇴적물의 조성에 의해 그 출현 종수와 생물량 이 영향을 받는다. 특히 상기에서와 언급한 바와 같이 퇴적물의 분 급도는 본 연구의 대상생물인 대형저서동물의 서식처 특성의 하 나로 매우 중요한 환경요인이다. 즉 분급도는 퇴적물 구조의 이질 성(heterogeneity) 정도를 반영함과 동시에 생물학적으로는 군집의 다양도를 결정하는 중요인자로 높은 종 다양도는 분급이 불량한 퇴적물에서 통상적으로 관찰된다(Gray, 1974). 이러한 관점에서 본 연구는 춘계와 하계에 현장조사가 제한되어 실시되었다는 점에서 채집면적과 강도가 과거 다른 연구결과와 비교해 상대적으로 적 었거나 낮았다. 그럼에도 불구하고, 생물다양성과 개체수가 울산 만(Yoon et al., 2009) 및 과거 동일해역(Park et al., 2000)에서와 유사하게 높다는 공통점이 있다. 결국 본 연구에서 생물채집의 차 이(시기 및 면적), 서식환경의 차이(이질적인 서식환경) 및 동정의 강도 등에서 기인한 원인은 차치하더라도 상대적으로 높은 출현 종수는 퇴적물의 이질성(heterogeneity)정도에, 그리고 높은 개체 밀도는 이러한 퇴적물의 이질성에 기초한 주변효과(edge effect)와 동시에 저서생태계의 조건이 열악한 해역에서 일시적 또는 지속 적으로 높은 밀도를 나타내는 기회종의 출현이 가장 큰 기여를 한 것으로 추정할 수 있었다.
우점종 및 군집구조
대형저서동물 군집 가운데 다모류는 출현 종수와 개체수에 있 어서 가장 우점하는 생물군으로 매우 중요한 생태적 지위를 가지고 있다(Fauchald and Jumars, 1979). 본 연구해역에서도 상위 10위 까지의 우점종 가운데 6종이 위치하고 있어 잘 일치한다. 한편 연구해역에서 차우점종과 4위종에 위치한 H. filiformis와 M.
californiensis는 열악한 퇴적환경 조건과 중금속에 대한 내성이 매우 높아 오염된 해역에서 주로 출현하며(Pearson and Rosenberg, 1978; Weston, 1990; Raffaelli, 2000), 일부 해역에서는 유기물 오염의 강도가 심화되면서 개체수가 폭발적으로 증가하는 양상을 명확하게 보여주고 있다(Park et al., 2000; Jung et al., 2002, 2007; Seo, 2003).
그러나 본 종은 갯벌을 포함한 연안역, 내만 및 양식어장이 집중
적으로 입지하고 있는 해역에서도 우점종으로 출현하고 있다(Jung et al., 2002; Seo, 2003). 또한 진해만(Lim and Hong, 1997)과 인 천광역시의 송도갯벌(Seo and Hong, 2004)에서는 외해수의 영향을 받거나 혹은 퇴적상 및 조위와 무관하게 높은 밀도로 출현한다는 점에서 전 세계적 오염지표종으로 알려진 동일 과의 등가시버들 갯지렁이(Capitella capitata)와는 생태적으로 구별되는 특징을 나 타낸다. 본 연구에서도 H. filiformis와 M. californiensis는 단위면 적당(m2) 각각 평균 254개체와 평균 158개체의 밀도로 출현하고 있으며, 펄에서부터 모래에 이르기까지 매우 폭 넓은 공간분포 양 상을 나타내 생태적 지위가 넓은 종으로 고려할 수 있다. 따라서 Seo and Hong(2004)은 상기 종들을 등가시버들갯지렁이와 동일 하게 오염지표종으로 분류하기 보다는 생활사적인 측면을 강조하여 기회종으로 추정하는 것이 바람직함을 제안한 바 있다. 한편 지금 까지 이들 등가시버들갯지렁이과(Capitellidae)의 종들은 일부 생 물평가지수의 분석에 있어서 혼란을 초래하는 종으로 고려되고 있 다. 일례로 본 연구에서 이용되고 있는 BPI지수에서는 오염지표 종 및 기회종으로 분류되는 n4군으로 규정되고 있는 반면 AMBI 지수에서는 유기물 증가에 내성이 강한 종인 G3군으로 구분되고 있다. 따라서 향후 건강도 평가의 과학성과 객관성을 보장하기 위 해서는 이들 개체군의 생물·생태학적인 분류정보가 보다 더 정확 하게 규정될 필요가 있다. 한편 긴자락송곳갯지렁이도 국내에서 통상적으로 유기물오염과 관련된 종으로 보고되고 있다(Jung et al., 2002, 2007; Yoon et al., 2007). 특히 본 종은 펄이 많은 혼합질 퇴 적물에서 주로 출현하며, 빈산소환경이 빈번하게 발생하는 양식어 장에서도 높은 밀도를 나타내는 등 생태적인 지위가 매우 넓은 것 으로 알려져 있다(Jung et al., 2002). 반면 본 종은 인위적인 간섭 요인이 없거나 또는 유기물 함량이 상대적으로 적은 동해 연안역 에서도 높은 밀도를 나타낸다는 점에서 오염지표종 또는 기회종 으로의 규정에 대한 고려가 반드시 필요하다고 판단된다(Kim et al., 2011). 특히 본 연구에서도 긴자락송곳갯지렁이는 단위면적당 (m2) 129개체의 밀도에 정점 6을 제외한 모든 정점에서 출현하여 비교적 고른 공간분포 양상을 보이고 있기 때문이다. 또한 춘계와 하계에 공통적으로 정점 5에서 각각 2,680개체/m2와 2,200개체/m2의 높은 밀도를 보이고 있으나, 본 정점의 퇴적물과 물리환경 특성이 질적인 저하를 나타내는 징후를 발현하거나 또는 용존산소량이 생 물서식에 영향을 미칠 정도로 낮다고 볼 수 없다는 점에서 오염 된 해역으로 구분할 수 없었다. 따라서 본 종은 유기물 오염이 상 대적으로 높은 펄에서 보다는 분급도가 불량한 혼합된 퇴적상에 서 높은 밀도를 나타낸다는 결과와 보다 더 생태적으로 부합된다 고 볼 수 있다(Yi et al., 1982). 마지막으로 본 연구해역에서 최우 점종인 아기반투명조개는 생활사가 수 개월에 불과할 정도로 매 우 짧고, 년 중 산란하는 종으로 분류되고 있다(Kikuchi and Tanaka, 1976; Tamai, 1993). 또한 생태학적으로 빈산소환경인 2 mg/L에서도 견딜 수 있는 내성을 가지고 있을 뿐만 아니라, 하 계의 용존산소량에 따라서 개체수가 변화하므로 부영양화 해역의 지표종으로 분류되고 있다(Imabayashi and Tsukuda, 1984). 본 연 구에서도 단위면적당(m2) 280개체의 밀도를 나타내 진해만의 83 개체(Lim et al., 1995b), 울산만의 113개체(Yi et al., 1982) 및 가 로림만의 107개체(KORDI, 1981)와 비교해 상대적으로 많았다.
Lim et al.(1995b)은 아기반투명조개의 지역(해역 또는 정점)에 따
른 출현 개체 밀도의 차이가 퇴적물의 유기물 함량이나 퇴적상의 차이에서 기인한 것으로 추정한 바 있다. 따라서 본 연구에서도 표 층퇴적물식자로써 세립한 퇴적물과 유기물 함량이 높은 해역을 선 호(Poore and Kudenov, 1978)한다는 종의 특성이 잘 반영되어 정 점 2, 10, 12 및 13을 제외한 모든 정점에서 200개체/m2이상의 높은 밀도를 나타내 이를 입증하고 있다. 다만 춘계의 정점 2와 하 계의 정점 13에서는 단 1개의 개체도 출현하지 않았는데 이와 같은 현상은 전자는 서식처 환경의 질적인 저하가 원인으로 추정되며, 후자는 모래와 자갈이 많다는 정점의 특성상 이들 개체군의 서식 기질로써의 부적합이 주된 원인으로 판단된다. 또한 모래함량이 높고 유기물량이 적은 정점 10과 12에서도 출현 개체수가 적었다 는 점에서 이를 반증하고 있다. 한편 본 종은 수온이 상승하는 하 계에 밀도가 크게 증가하는 특징을 보인다(Lim et al., 1995b). 우 리나라와 일본에서도 높은 밀도를 나타낸 해역의 경우에는 주로 하계라는 공통점이 있었고, 특히 진해만과 천수만의 경우에도 아 기반투명조개의 밀도 증가가 급격하게 관찰되는 정점에서 주로 하 계에 어린 치패의 대량출현이 있었다는 점에서 이를 뒷받침할 수 있다(Lim et al., 1995b; Park et al., 2000). 한편 본 연구에서 대 형저서동물 군집은 방조제 인근해역의 정점 2와 죽도를 중심으로 하는 만 안쪽해역과 만 입구부해역의 정점군으로 구분되고 있다.
Park et al.(2000)의 연구에서도 1)펄함량, 유기물 함량 및 서식밀 도가 높은 반면 생체량이 낮은 방조제 인근해역의 정점군, 2)방조 제 인근해역의 정점군과 비교해 펄함량, 출현 종수 및 생체량은 높으나, 유기물 함량과 개체수가 적은 만 안쪽해역의 정점군, 마 지막으로 3)펄과 모래가 혼합되어 있어 상대적으로 낮은 유기물 함량을 나타내지만, 앞선 2개의 군집과 비교해 생물지수(출현 종수, 개체수 및 생체량)가 가장 높은 만 입구부 및 대주 인근해역의 정 점군 등으로 구조를 달리하고 있다는 점에서 본 연구와 동일하였 다. 결국 본 연구해역은 1990년대 후반부터 시간경과에 따라 환 경 및 생물학적 조건이 특별한 변화 없이 지속적으로 유지되고 있 는 것으로 추정할 수 있다. 동시에 천수만은 하계의 수온상승과 용존산소량의 변화에 따라 대형저서동물 군집의 안정성이 교란을 받는 해역으로 해석되고 있다(Park et al., 2000). 이러한 관점에서 생물다양성이 가장 낮았던 정점 2는 가두리 양식어장이 밀집해 있 고, 유기물의 공급도 매우 높은 해역이다. 따라서 해역으로의 지 속적인 유기물 유입, 수온 상승과 이에 따른 해수의 성층화 등의 환경적인 변화가 발생하는 하계에는 특히 대형저서동물의 군집에 악영향을 미치고 있다는 점에서 지속적인 감시와 관리가 요구된다.
건강도 평가
본 연구에서는 대형저서동물 군집 구성원의 먹이식성과 민감도를 기초로 BPI지수와 AMBI지수를 활용하여 건강도를 비교하고 있 다. 우선 BPI지수는 평균 값에 있어 춘계와 하계에 각각 48과 35의 값을 보여 양호한 상태(good status)와 중간 상태(moderate status)를 반영하고 있으며, 특히 하계에는 정점 1, 9 및 13을 제외한 모든 정점에서 지수의 감소가 관찰되어 건강도 측면에서는 전이단계의 환경 상태임을 나타내고 있다. 한편 본 지수에서 간월호 인근의 정점 2는 춘계에는 가장 양호한 상태(high status)를 나타낸 반면, 하계에는 가장 불량한 상태(bad status)를 나타내 차이를 보이고 있다. 이와 같은 극단적인 건강도 평가는 투구갯지렁이의 섭식군
분류에 그 원인이 있다. 즉 국외의 경우에 투구갯지렁이는 G4군 인 2차 기회종으로 분류하고 있으나, Choi and Seo(2007) 및 KORDI(2010)에서는 본 종을 n1군(여과식자 및 대형육식자)으로 고 려하고 있기 때문이다. 만약 본 연구에서 투구갯지렁이를 n1군이 아닌 n4군(오염지시종 또는 기회종)으로 고려했다면, 춘계의 정점 2도 하계와 동일하게 가장 불량한 상태를 반영하여 동일한 결과를 나타내게 된다. 또한 하계에 건강도 지수가 매우 불량한 상태의 정점 7과 불량한 상태의 정점 4, 6 및 8에서는 다모류의 긴자락송 곳갯지렁이, M. californiensis와 이매패류의 아기반투명조개의 밀 도가 매우 높았다. 그런데 이들 종들은 BPI지수에서는 n4군으로 분류되고 있어 이들의 높은 밀도가 해역의 환경상태를 결정하는 요소로 작용한 것으로 판단된다. 결국 AMBI지수에서 이들 종이 G2군(유기물 증가에 둔감한 종) 또는 G3군(유기물 증가에 내성이 강한 종)으로 분류되고 있다는 점에서 2개 지수간의 건강도 평가 에서 근본적인 차이가 야기된 것으로 고려할 수 있다. 결국 본 연구 해역에서 환경 및 생물특성과 현장조사 시의 관찰 등을 종합해 볼 때, 정점 2를 제외한 일부 정점에서의 낮은 BPI지수 값은 n4군으 로 분류되는 기회종에 의한 효과가 크게 작용한 것으로 추정할 수 있다. 결국 Choi and Seo(2007)도 BPI지수 산출에 있어 n4군이 섭식정보와 오염정보를 동시에 가지고 있어 지수 값이 상이하게 나타날 수 있다는 점과 퇴적상에 따라 섭식군의 우점도가 달라진 다는 점을 들어 모든 해역에 통용화하여 사용하기 어렵다는 단점 이 있음을 제시한 바 있다. 이렇듯 BPI지수의 산출에 있어 개별 생물에 대한 섭식유형의 파악은 매우 중요한 요소임에 틀림없으 나, 개체군 연구가 미비한 우리나라의 현실에서는 한계가 있다. 특 히 본 연구에서도 이러한 한계점을 극복하기 위하여 Choi and Koh(1989, 1992), Choi and Seo(2007), KORDI(2010) 및 MacDonald et al.(2010)의 자료를 이용하여 대형저서동물의 다양한 먹이식성 정 보를 수집하였음에도 불구하고, 본 연구해역에서 출현한 대형저서 동물과의 적합률은 비교적 낮은 것으로 파악되었다. 결국 이러한 경우에 가능한 속(屬) 수준에서 일치하는 종을 선정하여 분석에 활용할 수 밖에 없다는 한계가 있었다. 또한 이와 같은 제한요인 외에도 식성지수를 이용한 건강도 평가에서는 개별 생물이 가지는 2중 섭식형태(예로 현탁물과 퇴적물식을 동시에 수행하는 형태) 또는 일시적인 먹이섭식 전환(환경변화에 따라 섭식형태를 달리하는 형 태)의 정도를 어떻게 구분하고 적용하느냐가 매우 중요하다. 왜냐 하면 적용식에서 n1 및 n2군의 구분과 가중치의 적용은 직접적으 로 건강도 평가의 차이를 유발하는 원인으로 고려될 수 있기 때문 이다. 따라서 본 지수의 적용과 이에 따른 대상해역의 보다 정확한 건강도 평가를 위하여 개별 종에 대한 생물학적 정보의 지속적인 수집과 축적이 절실히 요구된다. 반면 AMBI지수는 생물다양성이 나 생물의 출현 밀도가 매우 적었던 춘계의 정점 2를 제외한 모 든 조사시기와 정점에서 양호한 상태를 나타내고 있다. 지금까지 본 지수는 대상해역(양식장, 준설해역 등) 또는 오염원(또는 교란인 자)이 달라도 비교적 잘 적합된다는 점에서 유럽연합을 비롯한 많 은 국가에서 이용하고 있고(Borja et al., 2003), 2000년 이후 시 간경과에 따라 아시아 국가에서 출현하는 종을 포함한 다수 종들 의 정보가 지속적으로 추가되고 있다(Cai et al., 2012). 또한 본 지 수를 이용한 평가가 초기 오염(또는 교란)이라는 접근으로 인하여 normal(정상)에서부터 extremely polluted(매우 오염된)로의 분류
가 이루어져 환경상태의 규정에 있어 불분명성이 다소 존재하였 다. 그러나 현재는 다양한 연구결과와 보정(M-AMBI, muitivariate- AMBI)을 통해서 보다 이해가 용이한 high(가장 양호한 상태)에서 bad(가장 불량한 상태)로의 생태적 등급을 제시하고 있다. 그럼에 도 불구하고, AMBI지수는 대형저서동물 군집의 복잡성과 다양성 으로 인해 하구역의 가장 안쪽에 위치하거나 또는 출현 종수가 매 우 낮은 해역에서는 오염구배의 정도를 잘 반영하지 못한다는 단 점이 지적되고 있어 아직까지도 지수에 대한 신중한 적용과 해석 이 요구되고 있다(Borja and Muxica, 2005). 이상에서와 같이 본 연구에서 적용된 2개의 건강도 지수를 종합적으로 파악한 결과, 건강도 평가는 어떠한 특정지수를 이용하는 것이 적절하다라고 단 정하기에는 어려움이 있다. 다만, 본 연구에서 한 가지 공통적인 현상은 2개 지수가 극도로 불량한 상태를 나타낼 경우에는 공통 적으로 열악한 환경을 반영하고 있다는 점이다. 따라서 향후 오염 이 극심한 해역의 선정, 관리 및 장기적인 해역 생태계의 감시에 는 일조할 것으로 판단된다. 결국 지금까지 국내외에서 소개된 다 양한 형태의 건강도 지수는 어느 하나만을 특정적으로 선정하여 적용할 수 없다는 한계가 있다. 이것은 우리나라만의 현실만은 아 니며, 다른 나라에서도 여러 가지의 생물지수들을 도입 및 적용하 거나 또는 자국 실정에 맞는 새로운 생물지수들을 개발하는 노력 을 지속적으로 경주하고 있음이 이를 입증하고 있다(Pinto et al., 2009). 결론적으로 본 연구에서 건강도 평가의 선정에 있어 이용 하였던 BPI 및 AMBI지수는 개별 생물에 대한 개체군 정보를 절 대적으로 요구한다. 왜냐하면 2개의 지수는 개별 생물의 생물·생 태적인 특성(식성 및 민감도)을 기초로 하고 있기 때문이며, 동시 에 정확한 종 동정도 수반되어야 한다. 따라서 국내전문가들의 인 재풀을 이용한 생물 종의 정보 수집 및 축적과 종 동정에 대한 정 보교환이 무엇보다도 필요하다고 판단된다.
사 사
본 연구는 국립수산과학원의 ‘연안어장 생태계 통합평가 및 관 리연구(RP-2014-ME-027)’의 지원으로 수행되었습니다.
참고문헌(References)
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