Variations of Marine Environments and Zooplankton Biomass in the Yellow Sea During the Past Four Decades

JFMSE, 25(5), pp. 1046 1054, 2013. www.ksfme.or.kr 수산해양교육연구 제 권 제 호 통권 호, 25 5 , 65 , 2013. http://dx.doi.org/10.13000/JFMSE.2013.25.5.1046

.

Ⅰ

서해는 중국과 우리나라의 강과 하천에 유입되 는 부니의 영향으로 연중 해수가 탁해 보여 황해 로 불리고 강과 하천에서 유입되는 영양염이 풍, 부해 연중 생산성이 높은 곳이다 또한 남쪽에서 . 흐르는 난류성 해류인 쿠로시오해류의 영향권에 위치하고 있고 중국연안 해류와 한국 연안 해류 ,

등과 같은 냉수성 해류도 상존하는 지역이다 (Kondo, 1985).

한국 연안은 다른 나라에서와 같이 기후변화에 따른 환경변화의 증거들이 다수의 연구에서 보고 되고 있으며(Kang et al., 2000, 2002), 서해 생태 계도 예외는 아닌 것으로 보고되어 왔다 환경변. 화에 따른 해양생태계의 변화는 생물상 변화를 동반한다 부유생물은 해양생태계의 먹이사슬에. Corresponding author : 051-629-5928, [email protected]

* 2010 (PKS-2010-0810).

우리나라 서해에서의 해양환경변화와 동물부유생물의 장기간의 출현량 변화

최정화 박원규 국립수산과학원

( 부경대학교)

Variations of Marine Environments and Zooplankton Biomass in the Yellow Sea During the Past Four Decades

Jung-Wha CHOI Won-Gyu PARKㆍ

(National Fisheries Research Development Instituteㆍ Pukyong National University)

Abstract

Spatial and temporal variations of sea surface temperature (SST), abundances of copepods, euphausiids, amphipods, and chaetognaths were investigated in the western waters of the Korean Peninsula.

Zooplankton and SST were monitored at 63 stations arrayed in six transects (124°00´-126°30´E, 34°00´-37°00´N) in February, April, June, August, October, and December during 1978-2010. In general, SST increased 0.7-3.8°C during the last three decades with spatio-temporal variations. SST was lowest in February and highest in August. SST was highest in the northernmost transect and declined gradually along transects to the south. The general pattern of interannual variations of SST was similar to the global pattern, which has been increasing. Trends of abundances of all zooplankton groups slightly increased interannually and peaked seasonally in June and August, except chaetognaths, which fluctuated around the long-term mean value with a seasonal peak in August and October. Abundances of zooplankton groups were highest in the northernmost transect while those of euphausiids were highest in the southern transect. We discuss the distribution patterns of SST and zooplankton groups in relation to oceanographic characteristics in the study area.

Key words : Sea surface temperature, Copepods, Euphausiids, Amphipods, Chaetognaths, Zooplankton

서 가장 하위에 위치하여 전체 해양생태계를 지 탱하는 중요한 요소이다(Nybakken and Bertness,

우리나라 서해 해양생태계는 난류성 해류 2004).

와 한류성 해류가 혼재할 수 있는 이유 때문에 각기 다른 해류의 영향이나 기후변화에 따라 서 해에 분포하는 동물부유생물도 영향을 받아왔을 것으로 사료된다 부유생물 출현과 분포에 관한 . 연구는 해양생태계의 현주소를 파악하는 지표임 과 아울러 해양생태계 변화의 미래를 예측하는 중요한 수단이기도 하다 우리나라 바다에 출현. 하는 동물플랑크톤과 환경변화를 장기간 분석하 여 해양생태계를 평가하고 기후변화에 따라 동물 플랑크톤의 생체량이 어떻게 변화하였는지에 대 한 조사가 필수적이다 따라서 해양환경과 플랑. 크톤을 분석하는 것은 이 지역 해양생태계를 이 해하는 기초가 된다고 볼 수 있다 지금까지 우. 리나라의 남해와 동해에는 장기적인 해양생태계 변화에 대한 연구들이 수행되어 왔으나(Kim and Kang, 2001, Kang et al., 2002; Zhang et al., 2000, 우리나라 서해에서는 장기간의 해양환경 2004),

및 기후변화와 동물플랑크톤의 출현양상에 대한 연구가 수행되지 않았다 따라서 서해에서의 장. 기간의 해양환경변화와 동물부유생물의 출현량을 연구하여 서해에서의 장기간의 기후변화에 따른 , 해양생태계 변화에 관한 연구가 요구된다.

본 연구는 우리나라 서해의 수온의 장기변동을 파악하고 동물플랑크톤의 격월별 그룹별 분포양, 상을 이해함을 목적으로 한다.

재료 및 방법

.

Ⅱ

년부터 년까지 국립수산과학원의 정선

1968 2007

관측 지점의 6개 정선, 52개 정점(124°00' - 에서 매년 회 126°30' E 34°00' - 37°00' N) 6 (2, 4,

월 에 걸쳐 관측한 표층수온과 동물플 6, 8, 10, 12 )

랑크톤자료를 분석에 이용하였다[Fig. 1].

[Fig. 1] Zooplankton sampling stations 표층수온의 장기변화를 알아보기 위해 연평균 과 조사 월의 평균 표층수온을 분석하였고 동물, 플랑크톤의 장기변화를 알아보기 위해 동물플랑 크톤의 현존량을 분석하였다 동물플랑크톤의 분. 석은 전체적인 현존량의 변화에 대한 분석과 함 께 단각류(Amphipoda), 요각류(Copepoda), 난바다 곤쟁이류(Euphausiacea) 그리고 모악동물(Chaetognatha) 등의 주요 우점군도 분석하였다 표층수온 변화. 와 동물플랑크톤 장기변동의 상관관계를 Peterson

를 이용하여 분석하였다 Correlation Coefficients .

.

Ⅲ

표층수온 1.

조사해역에서 연평균 표층수온은 연별 변동 폭 이 컸으며 전체적으로는 증가하는 추세를 보였, 다. 1968년부터 2007년까지 표층수온은 약 0.8 ℃ 증가하였다[Fig. 2]. 1970년에서 1972 , 1980년 년 과 1981 , 년 그리고 1985년부터 1987년까지 연평 균 표층수온이 낮았으며, 1989년에서 1992년까지 는 다른 해에 비해 연평균 표층수온이 높았다.

[Fig. 2] Interannual mean sea surface temperature from 1968 to 2007

조사기간 중 월별 표층수온도 매년 변동 폭, 이 컸다 가장 수온이 높았던 달은 월이며 그 . 8 , 다음으로 10월이 높았고, 6월이 그 뒤를 이었다

월의 표층수온이 가장 낮았고 월과

[Fig. 3]. 2 , 4

월이 월보다 상대적으로 더 높았다

12 2 .

전체적으로 남부해역의 표층수온이 북부해역보 다 높았으며 서부해역의 표층수온이 동부해역의 , 표층수온보다 높았다[Fig. 3].

표층염분은 월이 가장 낮았고8 , 2 , 4 , 6 , 월 월 월 월 그리고 월이 상대적으로 높았다

10 12 [Fig. 4]. 8

월을 제외한 대부분의 달에서 32에서 33 psu의 범위를 보였으며 표층염분이 가장 낮았던 월에, 8 서는 31 psu내외의 염분범위를 보였다[Fig. 4].

[Fig. 3] Bimonthly changes of sea surface temperature from 1968 to 2007

[Fig. 4] Bimonthly changes of sea surface salinity from 1968 to 2007

동물플랑크톤 분류군별 연간 변화 양상 2.

조사기간 동안 출현한 동물플랑크톤의 개체수 에서 요각류가 매년 70% 이상의 높은 출현을 보 였다. 1970년대 후반부터 1980년대 중반에는 모 악류와 난바다곤쟁이류가 다른 년도들에 비해 많 이 출현하였다[Fig. 5]. 1990년도 초반부터 중반까 지는 요각류의 출현비율이 다른 연도들에 비해 상대적으로 높았다 이 기간 동안 요각류는 출현. 개체수에서 약 90% 이상을 차지하였다.

[Fig. 5] Interannual changes of zooplankton taxa during the study period

단각류(Amphipoda): 조사기간 중 단각류의 출, 현밀도는 연중 변동 폭이 컸다[Fig. 6]. 연평균 출 현밀도는 1983년 2.0(inds./^)로 가장 낮았고, 2002년에 345.3(inds./^)가 출현하여 가장 높았 다 평균출현 개체수가 가장 높았던 . 2002년을 제 외하면 1990년이 54.7(inds./^)로 가장 높았다.

[Fig. 6] Interannual changes of amphipods during the research period

[Fig. 7] Interannual changes of amphipod densities (inds/^) during the research period

조사해역에서 월에 출현한 단각류는 6 0.3에서 136.4 inds./^의 출현밀도로 출현하였으며 월평, 균 출현밀도는 34.3 inds./^± 37.3)로 가장 높았

다. 8월의 출현밀도 범위는 1.3에서 80.5 inds./^ 였으며 월 평균 밀도는 , 27.3 inds./^± 22.3)이었 다. 10월의 출현밀도 범위는 0.8에서 76.4 inds./

^였으며 월 평균 출현 밀도는 , 24.4 inds./^±

이었다 월

18.0) . 12 (9.4 inds./^± 5.7)과 4 (6.1 월 inds./^± 2.4) 그리고 월2 (3.6 inds./^± 3.1)에는 출현밀도가 상대적으로 낮았다. 12월에는 한 개 정점에서 1565.3 inds./^가 출현하였으나 밀집분, 포로 보여 결과에서는 포함시키지 않았다 출현. 개체수가 높았던 월과 월은 중부지역과 남부지6 8 역에 집중적으로 출현하였고 10월은 남서부해역 에서, 12월에는 서북부해역에서 출현개체수가 높 았다[Fig. 7]. 2월과 14월에는 대부분의 정점에서

보다 낮은 출현밀도를 보였다

10 inds./m3 [Fig. 7].

모악류(Chaetognatha): 조사기간 중 모악류의 , 연평균 출현밀도는 2004년에 23.3 inds./^로 가 장 낮았고, 2002년에 872.5 inds./^가 출현하여 가장 높았다[Fig. 8].

[Fig. 8] Interannual changes of chaetognaths during the research period

월의 월평균 출현밀도는

8 296. inds./^± 120.0 로 가장 높았으며 월 평균 출현밀도는 , 96.8에서 520.1 inds./^이었다 그 다음으로 출현밀도가 높. 은 10월은 출현밀도 범위가 82.9에서 473.6 inds./

^이었으며 월 평균 출현밀도는 , 241.3 inds./^± 80.2이었다[Fig. 9].

월의 출현밀도 범위는 에서

12 39.0 198.6 inds./

^이었으며 월 평균 출현 밀도는 , 100.1 inds./^

이었다 월

± 18.0) . 2 (74.3 inds./^± 33.5)과 6월

(70.0 inds./^± 71.6) 그리고 월4 (58.1 inds./^± 에는 출현밀도가 상대적으로 낮았다 월

27.3) . 2 , 8

월, 10월 12월에는 북부해역의 정점들에서 출현 개체수가 높았고, 6월에는 중부해역의 정점들에 서 출현개체수가 높았다[Fig. 9].

[Fig. 9] Interannual changes of chaetognath densities (inds/^) during the research period

요각류(Copepoda): 조사기간 중 요각류의 연평, 균 출현밀도는 2002년에 19,598.1 inds./^로 가장 높았고, 1985년에 509.2 inds./m3가 출현하여 가장 낮았다[Fig. 10].

[Fig. 10] Interannual changes of copepods during the research period

요각류는 월에 출현밀도가 가장 높았으며6 , 2 월에 가장 낮았다. 6월의 월평균 출현밀도는 5,491.8 inds./^± 2,486.8로 가장 높았으며 월 평균출현, 밀도 범위는 1,643.0에서 12,440.7 inds./^이었다.

월은 출현밀도 범위가 에서

8 934.3 4,843.7 inds./

^이었으며 월 평균 출현밀도는 , 2,818.2 inds./

^± 1,104.0이었다. 10월의 출현밀도는 1,137.6에 서 3,550.6 inds./^이었으며 월 평균 출현 밀도, 는 1,982.6 inds./^± 517.5)이었다. 4 (1,408.7 월 inds./^± 405.6)과 월2 (650.1 inds./^± 205.4) 그 리고 12 (588.4 inds./월 ^± 285.9)에는 출현밀도가 상대적으로 낮았다. 2 , 8 , 10월 월 월 12월에는 북 부해역의 정점들에서 출현개체수가 높았고, 6월 에는 중부해역의 정점들에서 출현개체수가 높았 다[Fig. 11].

[Fig. 11] Interannual changes of copepod densities (inds/^) during the research period 난바다곤쟁이류(Euphausiacea): 조사기간 중 난, 바다곤쟁이류의 연평균 출현밀도는 2002년에 180.3 inds./^로 가장 높았고, 2006년에 5.9 inds./

^가 출현하여 가장 낮았다[Fig. 12].

[Fig. 12] Interannual changes of euphausiids during the research period

난바다곤쟁이류는 월에 출현밀도가 가장 높았8 으며, 2월과 12월에 가장 낮았다. 8월의 월평균 출현밀도는 53.3 inds./^± 66.5로 가장 높았으며, 월 평균출현밀도 범위는 4.0에서 230.6 inds./^이 었다. 6월은 출현밀도 범위가 7.1에서 122.0 inds./

^이었으며 월 평균 출현밀도는 , 53.0 inds./^±

이었다 월의 출현밀도는 에서

35.7 . 4 0.9 79.3 inds./

^이었으며 월 평균 출현 밀도는 , 28.2 inds./^±

이었다 월

20.3) . 10 (2.3 inds./^± 57.6)과 12 (18.4 월 inds./^± 11.7) 그리고 월2 (18.3 inds./^± 11.8)에 는 출현밀도가 상대적으로 낮았다. 전체적으로 서부해역의 정점들에서 동부해역의 정점들보다 출현개체수가 높았다 출현개체수가 높았던 월. 6 과 월에는 남서부해역의 정점들에서 출현밀도가 8 높았다[Fig. 13].

.

Ⅳ

화석연료 이용으로 인한 지구의 온도 상승은 세계적인 현상이며 해양의 수온을 상승시키고, , 해양에 서식하는 생물의 성장과 생식 등에 영향 을 주고 있다(Hughes, 2000; Henson et al., 2013).

기후변화는 일차생산 시기를 변동시켰고 고차영, 양단계에도 영향을 주었다(Henson et al. 2013).

우리나라도 예외는 아니어서 오징어를 포함하는 전반적인 주요 수산자원의 어획량에 영향을 주었 다(Zhang et al., 2000, 2004; Kang et al., 2002). 이 번 조사에서 서해 전역의 평균수온이 약 0.8℃

[Fig. 13] Interannual changes of euphausiids densities (inds/^) during the research period

증가하였는데 이것은 전세계 해수면의 수온상승 현상과 일치하고 우리나라 동해와 남해에서 보, 고되어 온 바와 같이 전체적으로 수온이 증가하 였다(Kang et al., 2000, 2002). 또한 표층수온의 계절에 따른 변동은 Kondo (1985)와 일치하였다. 염분은 계절에 따라 지역적으로 분포양상이 달랐 다 주로 육지쪽의 담수유입이 진행되는 해역에. 서 염분 농도가 상대적으로 낮았다 특히 우기인 .

월에 연안역에서 염분의 농도가 상대적으로 낮 8

았다.

동물플랑크톤은 해양생태계에서 일차생산자와 상위영양단계를 연결하는 중요한 역할을 한다.

동물플랑크톤의 변화는 수온 빛 영양염 등에 의, , 해 조절되며 상위포식자의 수에 의해 영향을 받, 는다(Cushing, 1975). 동물플랑크톤의 생체량은 기 후변화에 따라 시공간적으로 다양하게 변화한다 (Brodeur et al., 1996; Iguchi, 2004; Park et al.,

알라스카 해역에서는 큰 요각류 전장

2004). (( 2.5

이상 가 작은 크기 전장 미만 의 요

mm ) ( 2.5 mm )

각류보다 기후변화에 따른 변화폭이 컸으며(Park

et al., 2004), 수온이 상대적으로 낮은 알라스카 해역과 상대적으로 수온이 높은 캘리포니아에서 는 기후변화에 따른 동물플랑크톤의 변화가 상반 된 모습을 보여주었으며(Brodeur et al., 1996), 그 에 따른 연어생산량도 상반됨을 보여주었다(Ware and McFarlane, 1989). 기후변화에 따른 동물플랑 크톤의 종조성과 생체량의 변화는 이들을 먹이로 하는 생물들의 먹이선택성도 변화시킴을 알 수 있었다(Coyle and Paul, 1992). 우리나라 인근 해 역에서도 기후변화에 따른 동물플랑크톤의 시 공· 간적 변화는 북반구의 다른 온대지역과 유사한 계절적 변화를 보여주었으며 전체적으로는 생체, 량이 증가하는 추세를 보였다(Iguchi, 2004). 본 연구에서도 동물플랑크톤 분류군별 출현양상이 매년 변화가 있는 것으로 확인되었으며, El Nino 와 La Nina기간에는 동물플랑크톤 분류군의 출현 양상이 서로 다른 것을 확인하였다.

우리나라 서해의 동물플랑크톤의 출현양상은 계절에 따라 다른 것으로 알려져 있다 대부분의 . 동물플랑크톤 분류군이 여름과 봄의 생체량이 가 을과 겨울보다 높은 것으로 보고되었다(Yoon et al., 2000; Lee et al., 2006; Zhang, 1995). 서해의 전체 동물플랑크톤 중 요각류 출현량은 연중 를 넘으며 심한 계절적 차이를 보이는 것으 50%

로 알려져 있다 서해에서는 겨울철에 상대적으. 로 출현량이 높고 봄철에 최고의 출현량을 보이 며 여름에 출현량이 최소인 것으로 알려져 있다, (Im et al., 2011). 본 연구에서는 월과 월에 최4 6 고의 출현량을 보여 유사한 연구결과를 나타내었 다 동물플랑크톤 분류군의 연간 출현율은 동 해. 와 비교해 볼 때 요각류를 제외하고 (Kang, 2011)

는 차이가 컸다 요각류의 경우 동해의 연평균 . 조성률이 91%였고 서해도 92%로 유사하였다 단. 각류는 동해의 연평균 조성률이 3.1%인데 비해 서해는 1%였고, 모악류는 동해에서 조성률이 였고 서해에서는 로 서해에서의 조성률이

3.8% 6%

상대적으로 높았다 난바다곤쟁이류는 동해에서 . 를 차지하였고 서해는 를 차지하였다 우

1.7% , 1% .

리나라 동 서 남해의 동물플랑크톤은 요각류가 최· · 우점 분류군이라는 점과 전반적으로 동물플랑크 톤의 풍도가 증가한다는 점에서 유사하였다(Kang, 2011).

단각류는 서해에서 상대적으로 낮은 생태학적 중요성 때문에 다른 분류군에 비해 덜 관심을 받 아온 분류군이다 단각류는 서해 대부분의 해역. 에서 출현량이 낮았다(Marine Biological Society

본 연구에서도 전체 출현량의 매 in China, 1991).

년 변동을 보여왔으나 전체 동물플랑크톤의 5%

이내로 출현량이 요각류에 비해 현저하게 낮았 다. 6월부터 10월까지 출현개체수가 다른 채집월 보다 높고 겨울과 봄에는 출현량이 낮아 위의 연 구결과(Marine Biological Society in China, 1991) 와 유사한 양상을 보여주었다.

모악류는 서해에서 출현하는 동물플랑크톤 분 류군 중 우점하는 분류군의 하나이다(Marine Biological Society in China, 1991). 주로 Sagitta crassa와 S.

enflata의 두 종이 출현하는데 S. crassa의 경우 서해의 북부해역에서 출현량이 높고 타 해역에서 는 S. enflata 가 상대적으로 출현량이 높다(Marine

본 조사해역에 Biological Society in China, 1991).

서는 조사해역의 위도를 고려해 볼 때 출현한 모 악류의 대부분이 Sagitta crassa일 가능성이 높다.

Sagitta crassa의 경우 봄철에 출현량이 가장 낮았 고 여름에 출현량이 가장 높았다(Marine Biological

본 연구에서도 봄에 해당 Society in China, 1991).

하는 월과 월에 출현량이 가장 낮았고 여름동2 4 , 안 출현량이 높다가 12월에 낮아지는 양상을 보 여 Marine Biological Society in China (1991)의 연 구결과와 유사한 결과를 보였다.

난바다곤쟁이류는 현재 전세계에 87종이 출현 하는 것으로 알려져 있고 한국연안에는 속 , 4 12 종이 보고되어 왔다(Suh, 2012). 난바다곤쟁이류 는 전세계 바다의 분포해역에서 어류의 주요먹이 로 생태계를 지탱하는 주요 먹이자원이다(Chae et al., 2008; Xue et al., 2004). 서해에서 난바다곤쟁 이류는 연중 5 mm 이상의 대형 갑각류 동물플랑

크톤의 50%를 차지하고 특히 봄에는 70% 이상 을 차지하며 특히 서해의 중부해역에서는 , 80%

이상을 차지한다(Sun et al., 2010). 이중에서 Euphausia pacifica는 전체 난바다곤쟁이의 99% 이상을 차지 하는 최우점종이다(Yoon et al., 2000). 본 조사에 서도 난바다곤쟁이류는 여름철인 월과 월에 최6 8 우점적으로 출현하였고 겨울철인 12월에 차우점 적으로 출현하였는데 이는 다른 기존 연구들에서 밝혀진 난바다곤쟁이의 계절에 따른 출현양상과 유사한 양상을 보여주었다.

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논문접수일 : 2013년 07월 22일 심사완료일 : 1차 2013년 08월 09일

차 년 월 일

2 2013 08 29 게재확정일 : 2013년 09월 03일