Phytoplankton Ecosystems at Oil Spill Coasts Including the Hebei Spirit Oil Spill Site Near Taeanhaean National Park, Korea 1. Interannual Variability of Phytoplankton Community in Summer

Article

http://dx.doi.org/10.4217/OPR.2019.41.1.001 Ocean and Polar Research March 2019

태안해안국립공원 인근의 허베이스피리트 사고를 포함한 유류유출 해역의 식물플랑크톤 생태계

1. 하계 식물플랑크톤 군집의 연변동

이원호 ^* · 김형섭 · 조수근

(54150) 전라북도 군산시 대학로 558

Phytoplankton Ecosystems at Oil Spill Coasts Including the Hebei Spirit Oil Spill Site Near Taeanhaean National Park, Korea

1. Interannual Variability of Phytoplankton Community in Summer

Wonho Yih ^* , Hyung Seop Kim, and Soo-Gun Jo

Gunsan 54150, Korea

Abstract : Right after the 2007 Hebei Spirit Oil Spill phytoplankton ecosystems were investigated for 11 years based on the seasonal monitoring of the composition and abundance of phytoplankton species.

Comparable time-series data from the 1989 Exxon Valdez or the 2010 Deepwater Horizon Oil Spill sites were not available. It was suggested that the ecological healthiness of phytoplankton ecosystems at EVOS sites had recovered after 10 years following the oil spill based on chlorophyll concentrations even though these concentrations only represented phytoplankton communities in most cases. Chlorophyll concentrations can only reflect limited aspects of highly complex phytoplankton ecosystems. During the last 11 years following the 2017 HSOS, extreme variabilities were met in the seasonally averaged ratios of diatoms to phototrophic flagellates including dinoflagellates based on the microscopic cell countings. Summer phytoplankton communities exhibited some cyclic interannual changes in dominant groups every 2−4 years.

During the early years (2008−2010) cryptophytes or raphidophytes (Chattonella spp.) dominated alternately each year, which was repeated again in 2014, 2015 and 2017. Two thecate dinoflagellates, Tripos fusus and Tripos furca, together accounted for 52.5% and 50.0% of all organisms in the summers of 2011 and 2012, respectively, which was repeated again in 2018. Summer occurrence and dominance by the phototrophic flagellates including HABs (Harmful Algal Blooms) species as well as their interannual variabilities in the oil spill sites could be utilized as markers for the stable and long-term management of healthy ecosystems.

For this type of scientific ecosystem management monitoring of chlorophyll concentrations may sometimes be insufficient to gain a proper and comprehensive understanding of phytoplankton communities located in areas where oil spills have occurred and harmed the ecosystem.

Key words : Hebei Spirit Oil Spill(HSOS), phytoplankton ecosystem, interannual variation, summer community, Taeanhaean National Park

*Corresponding author. E-mail : [email protected]

1. 서 론

연안역에서 발생하는 유류유출 사고는 직접적으로도 해 역 이용자 집단이나 거주자들에게 피해를 줄 수 있으며, 직·간접적인 해양생태계에 대한 악영향으로 연안 및 해안 지역의 수중·육상 생태계 전체를 수십 년 이상 교란시킨 다(Fattal et al. 2010). 허베이스피리트호 유류유출 사고 (HSOS) 는 2007년 12월 7일 풍랑주의보 발효 중에 예인선 삼성 T-5호의 예인줄이 절단되면서, 07:06경 크레인선 삼 성1호가 태안군 원북면 신도 남서방 6마일 해상(36-52- 00N, 126-02-09E) 에서 투묘 중이던 원유운반선 HEBEI SPIRIT 호와 충돌한 결과, 원유운반선의 좌현 탱크 3개소 가 파공되어 원유 12,547 KL(10,900 M/T, 78,918 Barrels) 가 해상에 유출되어 발생하였다(Korea Coast Guard 2008).

이는 한국연안에서 발생한 최대규모의 유류유출 사고로서 손해배상 청구금액이 미화 40억불의 규모였으며, 충청남 도와 전라북도 및 전라남도의 해안선 총연장 375 km의 범위에서 43,000여 어업종사 가구에 손해를 끼친 것으로 조사·평가되었다(Kim et al. 2014). 비교 대상으로 삼은 엑손발데스호(Exxon Valdez) 및 딥워터허라이즌(Deepwater Horizon) 유류유출 사고(EVOS 및 DHOS) 해역은 서로 대조적인 해양학적 조건(위도, 해안선의 복잡성, 조차의 크기 등)에 있으며, 이에 비해 HSOS 해역은 중간적인 성 격을 띤다(Collinsworth et al. 1989; Republic of the Marshall Islands Maritime Administrator 2011).

HSOS 사고 직후부터 10여 년간 태안해안국립공원 인 근 연안해역의 식물플랑크톤 생태계를 조사한 결과를 비 교 대상인 두 유류 사고의 경우와 비교·해석 하고자 본 연 구를 시작하였다. EVOS 사고 해역에서는 “자연적 과정이 인위적 스트레스 또는 추진력보다 우세한 역할을 함으로 써, 식물플랑크톤 생태계의 건강성이 10년 안에 거의 정 상 수준”으로 회복되었다고 하였다(McRoy et al. 1996, 1999; Ward 1997; Harwell et al. 2010). 그러나, 1989년 3월의 EVOS 사고 발생(Collinsworth et al. 1989) 이후 초 기 10년간에 현미경 관찰을 통한 식물플랑크톤의 종별 정 량 조사-분석보다는 엽록소 농도 측정-추정을 중심으로 수 행된 연구 사례가 많아, 우점 식물플랑크톤의 하위 단계 분류군에 대한 시계열적 변동에 관한 논의를 위한 자료로 서는 미흡하다는 한계성이 있었다(Batten et al. 2015;

McCammon et al. 2018; McRoy et al. 1998, 1999; Ward 1997). 또한 아직 10년이 경과한 것은 아니지만, 2010년 4 월에 MODU(Mobile Offshore Drilling Unit)의 하나였던 DEEPWATER HORIZON 의 시추작업에서 무기한 폐쇄하 려던 유정의 제어 불량으로 인해 유출된 탄화수소의 폭발 로 일어난 DHOS 사고(Republic of the Marshall Islands Maritime Administrator 2011) 의 경우에도, 극소수의 연구

에서 우점 식물플랑크톤의 하위 단계 분류군에 대한 자료 를 다루고 있을 뿐(예: Parsons et al. 2015), 시계열적 변 동에 관한 논의에 적합한 수준의 연변화 자료로 발표된 것을 찾아 볼 수 없었다.

유류 유출 해역에서 나타나는 우점 식물플랑크톤의 분 류군들의 변화 및 천이 현상이 매우 중요함을 강조하면서 도, 실제로는 현미경 관찰을 통한 식물플랑크톤의 종별 정 량 조사-분석 자료를 시계열적으로 확보하는 것이 그리 쉬운 일이 아니어서, 최근 20−30년 사이에는 유류 유출 해역에서 이런 장기적 시계열 자료를 확보한 사례가 매우 드문 일이 되었다. 유류 유출 관련 장기연구는 아니지만, 1949년 3월 이래 70여 년간 월별 또는 분기별로 지속되고 있는 미국의 캘리포니아해류 생태계 장기연구 사업인 CalCOFI (2018b)에서 조차도 식물플랑크톤의 종별 정량 조사-분석 자료가 오랫동안 미확보 상태로 있다가, 최근에 서야 1996년 하계부터 2012년 춘계까지의 자료가 데이터 베이스로 구축된 바 있다(CalCOFI 2018a; Venrick 1998, 2009, 2012, 2015). 본래 1930년부터 한반도 주변의 전 해역에 대한 매년 정선관측이 시작된 역사가 있지만 (Department of Agriculture and Fishery 1930), 1962부터 본격 재개된 이래, 대상해역이 확장되어 1995에는 동, 서, 남, 동중국 해역의 207개 정점에 대한 년 4회의 정선 관측 을 시작하였다(국립수산과학원 2018). 지난 60여 년 동안 우리가 채취한 시료로부터 일부해역에서라도 식물플랑크 톤의 종별 정량 공간적 조사-분석 자료를 확보한 경우 역 시 10회를 넘지 못하는 것은 주요 외국의 사례들과 마찬 가지이다(이 등 2018). 유류 유출 해역을 대상으로 한 우 점 식물플랑크톤의 분류군들의 정량분석 연구에 다소의 어려움이 있다 하더라도, 식물플랑크톤 전체를 단순히 엽 록소-a 농도 단일 항목으로만 대신할 경우, 그 편의성에 비하여 생태계에 관한 입체적-종합적 정보를 제한적으로 접하게 되는 한계성이 더 심각할 것이다. 이는 각각 독립 적이고 고유한 환경지시성 정보를 제시해 줄 수 있는 다 수 식물플랑크톤 우점종들의 생태학적 지위(Davies et al.

2016; Garmendia et al. 2012; Newton and Horner 2003) 를 현저히 과소평가 할 수 있기 때문이다.

본고 작성을 위하여, 태안해안국립공원 인근의 HSOS

사고 직후인 2008년부터 11년간 태안해안국립공원 인근

연안해역의 15개 정점에서 계절별로 조사한 식물플랑크톤

생태계 자료를 이용하였다. 이 가운데 주요 우점종의 경년

적 정량변화를 해석하여, 식물플랑크톤 군집의 장기적 안

정화 도달 수준에 대한 “지시자(indicator)” 지수를 도출할

수 있는 가능성을 모색하였다. 이를 위해, 다음 두 가지 질

문에 답하고자 하였다: 1) 주요 우점종의 경년적 정량변화

를 응용한 지시자 지수의 도출은 불가능한 것인가? 2) 도

출될 경우, 그 지시자 지수는 해양 물리·화학적 항목 또는

수질 항목에 비해 덜 예민한 지시자인가? 본 연구 결과 위 두 가지 질문에 대해 “아니오”라는 해답을 얻게 될 경우, HSOS 사고 해역에서 사고 직후부터 지속해 온 계절별 조 사에서 엽록소 농도와 함께 식물플랑크톤 주요 우점종(또 는 분류군)의 세포농도를 분석해 온 본 연구의 중요성이 부각될 것이다. 즉, HSOS 사고 해역에서는 비교 대상인 EVOS 및 DHOS 해역에서와는 달리, 전례가 없는 표준적 DB 구축과 함께 이의 다중-입체적 지시자 도출을 위한 빅 데이터로 활용하는 선례를 남기게 될 것이다. 또한 식물플 랑크톤 시료점과 동일한 좌표에서 동시 채취한 시료를 분 석한 동물플랑크톤 및 조하대 무척추동물에 대한 정량자 료들과 서로 연계하여 해석할 수 있다. 이 경우, 대규모 유 류유출 사고해역의 생태계 장기연구 분야에서 처음으로 활용 가능한 먹이망 생물종의 빅데이터가 제시되고 신규 성 높은 생태과정 흐름도(ecological process flow diagram) 를 제시할 수도 있게 될 것이다(Harwell et al. 2010;

Neher et al. 2015; Fisher et al. 2016).

본고에서는 HSOS 해역의 식물플랑크톤 생태계 비교 해석의 첫 단계로서, 유류유출의 잔류 영향이 가장 강할 것으로 판단되는 하계에 집중하여 식물플랑크톤 군집의 연변동을 분석하여 그 결과를 환경변화와 관련지어 해석 하고자 하였다. HSOS 해역에서 하계의 수층안정(성층작 용)과 수온 증가 등으로 유류사고 영향의 원인성분 및 간 접영향 작용등의 분산 또는 확산이 하계에 가장 작을 것 이며, 더불어 온대 연안역에서는 식물플랑크톤의 세력도 연중 하계에 가장 미약해지므로 환경변화에 의한 영향이 다른 계절에 비하여 하계에 더 명확하게 나타날 것으로 판단하였다. 유분분석이나 동물플랑크톤 군집 및 대형해 조류 군집 분석 결과에서는 해역유류오염의 영향을 더 이 상 확인할 수 없는 수준이라 하나(국립공원연구원 유류오 염연구센터 2018), 정량분석에 기초한 하계의 HSOS 해역 식물플랑크톤 생태계 지표의 연변동을 서해 여타 연안역 의 연변동과 비교하여 상대적인 안정도를 파악하고자 하 였다.

2. 연구 내용 및 방법

자료 수집의 범위 및 전처리

2007 년 12월 7일 발생한 Hebei Spirit호 유류유출 (HSOS) 사고 직후인 2008년부터 2018년까지 매년 계절 별로 태안해안국립공원 해역내의 15개 정점에서(Fig. 1) 표층과 저층(또는 수심 3 m 수층)의 해수 시료를 채취하 였다. 각 정점의 2개 수층에서 Niskin 채수기를 이용하여 채수한 다음, 정성분석을 위한 시료는 1,000 mL, 정량분 석을 위한 시료는 500 mL 폴리에틸렌 병에 담고, Lugol 용액으로 즉시 고정한 후 알루미늄 은박지(Foil)로 차광

처리하여 실험실로 운반하였다. 운반된 시료 중 정성분석 을 위한 시료는 망목 20 µm인 플랑크톤 망에 걸러 농축 하였다. 정량분석을 위한 시료는 48시간 동안 편평한 곳 에 정치한 후, 초저속 미세사이폰 법으로 상등액을 따라 내어 농축하였다.

종 동정 및 세포 수 계수

농축된 정성분석 용 시료 중 적정량을 취하여 광학현미 경(Olympus BX-50) 1,000배율에서 동정하여 정성분석을 하였다. 정량분석은 농축된 세포 계수용 정량시료 1 mL 를 Sedgwick-Rafter 계수판에 넣고 200배율 하에서 관 찰·계수하여 단위용적당 세포수(cells/mL)로 환산하였다.

식물플랑크톤의 종 동정을 위해서는 Dodge (1982), 심 (1994), Chihara and Murano (1997), Tomas (1997) 등의 문헌을 주로 참고하였다.

자료 분석

매년 15개 정점의 2개 수층에서 계절별로 채취한 120개 시료를 정량 분석하여, 전체 시료에 대하여 시료별 출현 Fig. 1. Location of the 15 sampling stations in the coastal

waters of the Taeanhaean National Park

종별 세포농도 표를 작성하였다. 2008년 1월 분부터 2018 년 8월 분까지 총 11개 년도의 시료별 출현 종별 세 포농도 표가 작성되었다. 매번의 계절별 조사시점에서 전 체시료 총 평균으로 계산된 3−5대 우점종을 선택하고, 이 가운데 2대 우점종(또는 분류군)에 대하여는 11년 전체의 조사기간 중의 변동성을 분석하였다. 규조(돌말)류, 와편 모류 및 은편모류 각각의 시료별 총 세포 농도를 별도로 계산하여 식물플랑크톤 생태계 분석에 이용하였다.

3. 결과 및 고찰

분류군 별 출현종 수 구성의 연변동

HSOS 사고 직후 10년간인 2008−2017년의 대분류군 별 계절별 총 출현종 수는 연중의 계절 간에 뚜렷한 변화 성을 나타내었다. 규조류 및 와편모류에 속한 식물플랑크 톤의 종수가 거의 대부분을 차지하였으며, 기타 대분류군 에서는 출형종 수가 3종을 넘지 않은 것으로 기록되었다.

특히, 와편모류에 속하는 종들은 동계에는 출현하지 않거 나 연중 최소 출현종 수를 나타낸 반면, 거의 대부분 하계 또는 추계에 연중 최다 출현 종수를 기록하여 추계에도 하계 못지않은 출현종 수를 유지하는 경우가 많았다. 그러 나 본 조사에서는 정성적인 출현종 수의 연변화를 해석하 여 유류오염의 영향으로 판정하기 보다는, 정량적인 주요 우점종의 생물량 변동 등을 중심으로 식물플랑크톤 생태 계의 안정성 변동을 논의하려는 것이어서, 별도로 출현종 의 장기적인 연변화를 분석하지는 않았다.

식물플랑크톤 생물량(세포농도)의 연변동

HSOS 사고 이후 10년의 기간인 2008−2017년 사이에 계절별 시료 전체의 세포농도 총평균(Mean) 및 계절별 시 료간 세포농도 최소치와 최대치의 범위(Range)는 계절 간 의 뚜렷한 변화 못지않게 연도 간에도 극심한 변화성을 나타내었으며, 계절간의 변화 경향도 서로 유사하지 않았 다(Table 1). 이러한 극심한 변동의 원인은 관찰된 식물플 랑크톤 세포들의 분류군 및 세포 크기가 극도로 다양한 점과, 조사대상 해역의 생태계가 유류유출 사고 이후 빠른 천이를 거쳐, 중장기적인 안정화 방향으로 정착되는 중간 과정에 있는 점 등에 있는 것으로 추정된다.

따라서, 규조류, 와편모류, 은편모류 등의 기본적인 주 요 분류군 별 생물량이나 5대 우점종의 세포농도 값으로 구분하지 않을 경우, 단순한 계절평균의 총 생물량 자료는 식물플랑크톤 생태계에 대한 지시성을 나타내기에 크게 미흡할 것이다. 각 계절별로 정점별 평균치를 분석하더라 도 유사한 제한성은 여전할 것으로 판단된다. 다만, 계절 간 연도간에 나타난 10−100배 이상의 생물량 변동은 유 의성을 나타낸다. 예를 들어, 2017년의 4계절 전체에 걸친

Table 1. Sample-averaged total phytoplankton abundance in 30 samples from each cruise covering 15 stations at the coastal waters of the Taeanhaean National Park for the first 10 years following the 2007 HSOS (Hebei Spirit Oil Spill)

Sampling time (year*season)

Abundance (cells/mL) Mean Range

2008

Wn 110 036−260

Sp 820 220−1,680

Sm 200 058−480

Fa 510 065−1,070

2009

Wn 150 030−670

Sp 400 065−2,032

Sm 170 063−542

Fa 260 063−1,238

2010

Wn 4,160 200−13,520 Sp 4,620 490−14,300

Sm 710 210−2,610

Fa 310 022−720

2011

Wn 310 015−1,160

Sp 4,220 230−14,060

Sm 240 005−740

Fa 120 033−270

2012

Wn 220 010 −790

Sp 1,080 086 −5,070

Sm 180 065 −420

Fa 190 029 −500

2013

Wn 340 071 −960

Sp 3,510 360 −9,670

Sm 680 220 −2,370

Fa 520 170 −1,470

2014

Wn 1,360 042 −6,370

Sp 970 066−6,270

Sm 490 017 −2,280

Fa 140 020−380

2015

Wn 3,960 130−12,430 Sp 1,090 410−2,980

Sm 190 027−740

Fa 310 040−1,330

2016

Wn 41 008−90

Sp 120 018−520

Sm 340 033−2,630

Fa 180 020−650

2017

Wn 45 010−130

Sp 66 018−170

Sm 71 004−300

Fa 53 008−140

*

Abbreviations for season: Wn(Winter), Sp(Spring), Sm(Summer),

and Fa(Fall)

Table 2. Top three dominant phytoplankton species based on sample-averaged total abundance in each cruise covering 15 stations at the coastal waters of the Taeanhaean National Park for the first 11 years following the 2007 HSOS (Hebei Spirit Oil Spill)

Sampling time

(year*season) 1

dominant 2

dominant 3

dominant

2008

Wn Paralia sulcata Cryptomonads Skeletonema costatum Sp Skeletonema costatum Chaetoceros peruvianus Cryptomonads Sm Cryptomonads Skeletonema costatum Nano-flagellates Fa Chaetoceros debilis Chaetoceros socialis Chaetoceros affinis

2009

Wn Skeletonema costatum Paralia sulcata Eucampia zodiacus Sp Skeletonema costatum Asteroplanus karianus Eucampia zodiacus Sm Skeletonema costatum Cryptomonads Chattonella sp.

Fa Rhizosolenia setigera Skeletonema costatum Asterionellopsis glacialis

2010

Wn Skeletonema costatum Thalassiosira nordenskioeldii Asteroplanus karianus Sp Skeletonema costatum Asteroplanus karianus Asterionellopsis glacialis Sm Skeletonema costatum Chaetoceros sp. Chattonella sp.

Fa Cryptomonads Chaetoceros debilis Prorocentrum dentatum

2011

Wn Skeletonema costatum Paralia sulcata Leptocylindrus danicus Sp Skeletonema costatum Paralia sulcata Leptocylindrus danicus Sm Tripos fusus Skeletonema costatum Tripos furca

Fa Chaetoceros didymus Leptocylindrus danicus Eucampia zodiacus

2012

Wn Skeletonema costatum Paralia sulcata Thalassiosira rotula Sp Skeletonema costatum Thalassionema nitzschioides Paralia sulcata Sm Tripos fusus Tripos furca Chaetoceros debilis Fa Leptocylindrus danicus Chaetoceros debilis Chaetoceros pseudocrinitus

2013

Wn Skeletonema costatum Paralia sulcata Cryptomonads Sp Skeletonema costatum Asteroplanus karianus Paralia sulcata Sm Eucampia zodiacus Chaetoceros debilis Chaetoceros socialis

Fa Chaetoceros debilis Chaetoceros atlanticus Pseudonitzschia delicatissima

2014

Wn Skeletonema costatum Thalassiosira nordenskioeldii Paralia sulcata Sp Microcystis sp. Skeletonema costatum Cryptomonads Sm Skeletonema costatum Chaetoceros compressus Chattonella spp.

Fa Cryptomonads Skeletonema costatum Chaetoceros debilis

2015

Wn Asteroplanus karianus Skeletonema costatum Thalassiosira nordenskioeldii Sp Skeletonema costatum Eucampia zodiacus Chaetoceros spp.

Sm Skeletonema costatum Cryptomonads Pseudonitzschia sp.

Fa Chaetoceros debilis Chaetoceros socialis Skeletonema costatum

2016

Wn Paralia sulcata Actinocyclus octonarius Thalassiosira subtilus Sp Rhizosolenia alata Paralia sulcata Skeletonema costatum Sm Skeletonema costatum Chaetoceros curvisetus Paralia sulcata Fa Chaetoceros sicialis Chaetoceros curvisetus Lauderia borealis

2017

Wn Paralia sulcata Coscinodiscus sp. Paralia sulcata

Sp Paralia sulcata Skeletonema costatum Thalassionema nitzschioides Sm Guinardia striata Chattonella sp. Paralia sulcata

Fa Rhizosolenia alata Paralia sulcata Chaetoceros curvisetus

2018

Wn Paralia sulcata Skeletonema costatum Leptocylindrus danicus Sp Guinardia delicatila Rhizosolenia setigera Paralia sulcata Sm Tripos fusus Meuinera sp. Guinardia striata Fa Paralia sulcata Chaetoceros curvisetus Bacilaria paxilifera

*

Abbreviations for season: Wn(Winter), Sp(Spring), Sm(Summer), and Fa(Fall)

계절평균 총 생물량은 2010년 및 2011년에 비해 수십배−

100 여배 작은 값이다(Table 1). 이미 축적된 관련 데이터 베이스 자료를 분석할 경우, 대조적인 위 두 시기의 해양 -기상학적 환경조건이 극심한 대조를 보일 것으로 예상 된다.

계절별 3대 우점종의 연변동

2017년 12월 HSOS 사고 직후부터 11년간(2008−2018) 계절별 시료 전체의 식물플랑크톤 출현종 별 세포농도의 총평균 값을 기준으로 결정된 3대 주요 우점종(Table 2)의 연변화는 매우 극명한 변동성을 나타내었다. 특히, 하계 제1 우점종의 연변화는 은편모류, 규조류, 와편모류 등이 2−4년 주기로 교체되는 양상을 나타내어, 규조류가 전체 11 년의 조사기간 동안 제1 우점종으로서 계속 유지된 동 계의 경우와는 뚜렷한 대조를 이루었다. 일반적으로 한국 서해 연안역의 경우, 하계라 하더라도 와편모류가 제1 우 점종으로 구성되는 경우는 흔치 않다(이 2018). 한 예로 ( 이 2018) 본 조사해역과 근접한 서해역에 해당하는 군산 새만금 하구둑 외측의 비응항 고정점에서 매주 조사된 본 연구의 하계조사 기간에 상응하는 하계자료(매년, 7월 10일

−8월 20일)에서는 전체 4년간 단 1회의 와편모류 우점이 기록되었을 뿐이었으며(이 2018), 또한 군산 근해역 도서 해역인 장자도 연안 5개 정점의 표층 및 저층에서 2018년 하계에 조사한 식물플랑크톤 조성에서는 규조류가 절대 우점을 나타낸(75−94%; 이 2018) 바 있다. 하계에 편모류 의 극도 우점현상이 수년 주기로 나타난 것은 HSOS 해역 이 비교대상 해역들과는 달리, 해역의 생태계가 유류유출

사고 이후 빠른 천이를 거쳐 중장기적인 안정화 방향으로 정착되는 중간 과정에 있음을 지시하는 유의한 자료 (significantly indicative data)가 될 것으로 판단된다(Fig.

2).

3 대 주요 우점종의 목록에 나타난(Table 2) 식물플랑크 톤 종들 각각에 대한 세포농도 기반의 총평균 우점도(%) 의 연변화 경향은 식물플랑크톤 생태계에 대한 보다 입체 Fig. 2. Interannual variations in the accumulated annual

frequency points (3 points for the first dominant species, 2 point for the second, and 1 point for the third in a season) for the three groups such as diatoms, dinoflagellates and others at the coastal waters of the Taeanhaean National Park for the first 10 years following the 2007 HSOS (Hebei Spirit Oil Spill)

Fig. 3. Abundance based percent dominance of top 3 −6

dominant phytoplankton species in each seasonal

cruise covering 15 stations at the coastal waters

of the Taeanhaean National Park in 2015

적이고 구체적인 환경 지시성을 나타낼 것으로 예상된다 (Fig. 2). 제 1, 2, 3 우점종 간의 우점율의 차이가 극심한 경우(예, Fig. 3의 Winter 및 Spring)와 서로 근사한 경우 에는(예, Fig. 3의 Summer), 이런 차이만으로도 군집 안정 성, 종다양성 등의 주요 생태계 지표의 절대치가 크게 달 라질 수 있다. 세포농도 기반의 생물량 구성 측면에서는 3대 주요 우점종이 차지하는 생물량의 합이 전체 생물량 의 90−99.9%를 차지하는 경우가 대부분이었다(2015년의 예, Fig. 3).

하계 식물플랑크톤 우점종 구성비의 연변동

2017년 12월 HSOS 사고 직후부터 11년간(2008−2018) 하계 시료 전체의 식물플랑크톤 출현종 별 세포농도의 총 평균 값을 기준으로 결정된 규조류와 와편모류를 포함한 자가영양 편모류 전체의 구성비(Fig. 4) 및 규조류와 와편 모류의 구성비(Fig. 5)의 년도 간 변화는 매우 극심한 동 시에 2−4년의 주기로 등락하는 경향을 나타낸다. 전체 편 모류와 규조류를 합할 경우 전체식물플랑크톤 생물량의 대부분을 차지함을 확인할 수 있으며(Fig. 4), 이 양자 간 의 상대적인 변동이 지난 11년 동안 일정한 주기성을 가 지고 반복적으로 등락함을 알 수 있다(Fig. 4의 점선). 세 포농도 기반의 생물량 자료를 보면, Fig. 4의 분홍색 화살 표가 가리키는 해에는 은편모류와 침편모류가 우세하여 편모류 전체의 대부분을 차지한 반면, 녹색 화살표가 가리 키는 해에는 Tripos fusus 및 Tripos furca 등의 유갑와편

모류 2종이 극도로 우점하였다. 이로써, 은편모류와 침편 모류 등의 비 와편모류가 우점하는 기간과 Tripos fusus 및 Tripos furca 등의 와편모류가 우점하는 기간이 지난 11년간 교대로 2번씩 감지되었다. 와편모류의 경우에는 유류유출 사고 직후인 2007−2010년 기간에는 높은 우점 을 보이지 않았으나, 그 후 8년 동안 2번의 높은 우점시기 를 거치면서 등락하였다(Fig. 5). 대신 유류유출 사고 직 후인 2007−2010년에는 은편모류 및 침편모류가 먼저 극 도로 우점하였고, 우점도는 낮아졌으나 와편모류의 1차 우점기간(2011−2013) 이후의 기간(2014−2015)에 다시 우점하였다. 전체 11년간을 경년적으로 살펴볼 때, 규조류 의 우점율이 사고 직후의 낮은 값에서 점점 높아지는 경 향을 나타내다가(2008−2016), 2016년의 최고값에 도달한 직후 급격한 하락을 시작하여 2018년에는 사고 직후의 초 기 수준으로 도로 낮아졌다(Fig. 5). 그러나, 본 조사해역 과 근접한 서해역에 해당하는 군산 근해역 도서해역인 장 자도 연안 5개 정점의 표층 및 저층에서 동일한 2018년 하계(2018.07.17.)에 조사한 식물플랑크톤 조성에서는 규 조류가 절대적인 우점을 나타내었다(75−94%; 이 2018).

이런 경향과는 달리, HSOS 해역에서는 2018년 하계의 경 우(Fig. 5) 50.0%를 차지한 Tripos 속의 와편모류 2종을 포함한 와편모류가 크게 우점하여(15개 정점 60개 시료의

Fig. 4. Relative composition of diatom groups (blue bar) and phototrophic flagellate groups (green bar) in terms of summer-averaged cell abundances from microscopic cell counts at the coastal waters of the Taeanhaean National Park for the first 11 years following the 2007 HSOS (Hebei Spirit Oil Spill). Pink arrows indicate the years with cryptophyte and raphidophytes as the top dominants while green arrows indicate the years with two thecate dinoflagellates species, Tripos fusus and Tripos furca as top dominant flagellates

Fig. 5. Relative composition of diatom groups (blue bar) and dinoflagellate groups (brown bar) in terms of summer-averaged cell abundances from microscopic cell counts at the coastal waters of the Taeanhaean National Park for the first 11 years following the 2007 HSOS (Hebei Spirit Oil Spill). Pink triangle in the left side (for the year 2008 −2010) represent the portion occupied by the sum of cryptophyte and raphidophytes. Yellow arrow emphasizes the

“second” predominance by the two thecate

dinoflagellates species, Tripos fusus and Tripos

furca. following the same “first peak” in 2012

평균 53.6%) 인근의 비교해역인 장자도 연안의 경우와 극 명한 대조를 이루었다(이 2018). 이처럼 사고 이후 11년째 인 2018년에도 비 규조류 우점종들이 극도 우점하는 현상 등으로 지시되는 바와 같이, 식물플랑크톤 군집은 아직도

“ 안정성 회복”을 위한 장기적인 천이 과정 중에 있음을 Figs. 4−5을 통해 알 수 있었다. 이로써 하계의 비 규조류 식물플랑크톤 종들의 상대적 우점도 등의 군집기반 지수 들은 연구해역의 “환경안정성 회복”을 지시하는 지표로서 해양 물리·화학적 항목 또는 수질 항목에 비해 더욱 예민 한 항목이라 할 수 있다.

결론적으로, 연구해역에서는 종조성 및 출현종 수 등의 정성적인 생태지표에 비해 정량적 변동성이 명확하게 반 영되는 주요 우점종의 세포농도 및 계절적인 변동성이 매 우 뚜렷하였다. 즉, 규조류와 편모류(또는 와편모류) 간의 비율 등의 값들이 생태적으로 유의한 연변화를 나타내었 다. 2018년에도 편모류의 상대비가 극히 높아지는 준 주 기적인 현상이 반복되고 있어, HSOS 해역 식물플랑크톤 군집은 아직도 “안정성 회복”을 위한 장기적인 천이 과정 중에 있다고 판단하였다. 이로써, 상위 3−5개 주요 우점종 의 세포농도 점유비율, 규조류와 기능생태적으로 구별되 는 (와)편모류의 상대비율 등과 같은 지표들이 해양 물리/

화학적 현상의 변동성에 비해 민감성이 더 높은 “지시자”

인 것으로 보인다. 보다 장기적인 조사를 통해 이러한 “지 시자” 성격의 지표들이 HSOS 사고 이전의 상태로 회복되 어 가는(McRoy et al. 2008, 2009; Harwell et al. 2010) 일련의 전 과정을 보다 상세히 연구할 필요가 있다. 이러 한 연구사례는 신규성 높은 “유류유출 사고 직후의 식물 플랑크톤 생태계 지시자 또는 지시지표” 도출을 위한 중 요한 선례로 기록될 수 있다.

사 사

본 논문은 국립공원연구원의 “HS호 유류유출 사고에 따 른 생태계 영향 장기 모니터링” 사업, 한국연구재단 지역 대학우수과학자 지원 사업(NRF-2016R1D1A3B03931620), 군산대학교 2018년도 2학기 연구교수 지원비 등의 지원 으로 수행되었습니다. HS호 유류유출 사고에 따른 생태계 영향 장기 모니터링의 결과에 대한 2018년도 발표자료를 통해 대조해역과의 차별성을 제시할 수 있도록, 미발표 모 니터링 자료(새만금 하구둑 외측의 비응항 고정점 및 군 산 장자도 연안 5개 정점)의 참고를 허락해 주신 (주)워터 앤에코바이오 대표 김재성 박사님께 감사드립니다.

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Received Nov. 15, 2018

Revised Dec. 24, 2018

Accepted Feb. 12, 2019