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서해 태안 사질 퇴적물에 서식하는 중형저서동물 군집구조 연구
백진욱1·김기춘1·이승한1·이강현1·이동주1·채진호2·이원철1*
1한양대학교 생명과학과
(133-791) 서울특별시 성동구 행당동 17
2한국종합환경연구소
(426-857) 경기도 안산 상록구 이동 634-1
Meiofauna Community from Sandy Sediments Near Taean in the Yellow Sea, Korea
Jinwook Back
1, Kichoon Kim
1, Seunghan Lee
1, Kanghyun Lee
1, Dong Ju Lee
1, Jinho Chae
2, and Wonchoel Lee
1*1
Department of Life Science
Hanyang University, Seoul 133-791, Korea
2
Korea Environmental Technology Consulting Hotline Co., Ltd.
Ansan 426-857, Korea
Abstract : The community structure of meiofauna was surveyed from six stations in sand mining area near around Sungapdo, Taean five times from April-December, 2007. Ten meiofaunal taxa in total, comprising 5-9 taxa per station were recovered. Nematodes were dominant from four stations in April and from five stations in May. In June, copepods were dominant from all stations except station two, from which sarcomastigophorans were predominant. Copepods were also dominant from three stations in October and four stations in December. The mean density of meiofauna per 10 cm
−2was the highest in October (130 individuals) and lowest (68 individuals) in April. Meiofauna mean biomass per 10 cm
−2was 3.80-75.26 µ gC from each station, with the monthly mean biomass being lowest in April (11.97 µ g C) and highest in October (39.50 µ gC). The highest biomass was recorded at station five in October (75.26 µ g C).
Eleven families of harpacticoid copepods occurred Ameiridae and Ectinosomatidae were the most frequent. The mean diversity index was 1.21 from all the stations, 1.22 from the sand mining stations, and 1.19 from the reference stations. The nematode:copepod (N/C) ratio was 1.57 from the sand mining stations and 1.37 from the reference stations. Non-metric multidimensional scaling analysis divided the community into group A (station one, non-sand mining and reference area) and groups B and C in the sand mining area. The present study reports similar numbers of taxa but lower density and biomass of meiofauna compared to previous studies in Korean waters. The variability of the diversity index and N/C ratio may indicate large fluctuation of meiofauna depending on temporal and spatial conditions of the environment in the study area.
Key words : meiofauna, sand mining, Yellow Sea, benthic community, harpacticoids
*Corresponding author. E-mail : [email protected]
1. 서 론
본 연구의 대상지역은 옹진군 선갑도로부터 약 10 km
떨어진 곳에 위치하고 있다 . 이곳에서 북동쪽으로 약
10 km 지점에 대이작도 주변해역 생태계 보전지역이 있으
며 태안 해안국립공원과는 약 11 km 정도 떨어져 있다 .
이 지역은 현재 해사채취가 빈번하게 이루어지고 있는 지 역이다 . 해사채취는 퇴적물환경에 물리적으로 큰 영향을
주며 필연적으로 해저지형의 변화를 가져오고 그 영향이 해안선까지 미치게 된다 . 따라서 연안 생태계에서 생태·
경제적으로 중요할 뿐만 아니라 , 파도나 바람을 막는 등의
역할을 하는 해안선의 변화를 가져오게 된다 (Byrnes et al.
2004; 김 등 2005). 해사채취 지역의 경우 채취로 인하여
퇴적물 자체가 소실되므로 저서생물 서식지의 완전한 파 괴와 그에 따른 저서동물 군집의 손실이 나타난다 . 이러한
물리적 교란은 중형저서동물의 다양성과 생물량에 많은
영향을 주는 것으로 알려져 있다 (Schratzberger et al.
2002). 따라서 해사채취활동은 어떠한 경우든 저서생태계
에 악영향을 미치는 것으로 오랫동안 인식되어 왔다 . 또한
해사채취는 저층 퇴적물을 직ㆍ간접적으로 교란시킴으로 써 수층에 서식하는 어류나 그 외 해양생물의 주요 먹이 원인 , 퇴적물에 서식하는 저서동물의 자원량을 감소시키
고 저서동물의 생물다양성을 급감시킨다 ( 장 등 2004). 이
러한 생물다양성과 자원량의 급격한 감소는 그 해역이 원 래 가지고 있던 안정화된 에너지흐름과 먹이망의 연결을 단절시킴으로써 그 해역 생태계 전체에 큰 영향을 미치게
될 수 있다 ( 장 등 2004). 우리나라에서는 해사채취와 관련
된 세부적인 평가항목 및 기준이 아직 구체적으로 마련되 어 있지 않고 , 그 피해에 대한 연구도 아직까지 미비한 실
정이다 . 또한 , 우리나라에서 해사채취의 생물학적 영향에
대한 연구는 환경 영향 평가 등을 통해서 소수의 연구자 에 의해 진행되고 있을 뿐이다 .
이러한 저서 환경변화에 직간접적 영향을 받는 중형저 서동물은 학자에 따라서 약간의 차이가 있지만 저서 퇴적
물에 서식하는 1 mm 의 체를 통과하여 42 µ m 의 체 위에
남는 크기를 갖는 저서동물의 총칭이다 (Higgins and Thiel
1988). 중형저서동물에 속하는 주요 종들은 전 생활사를
퇴적물 안에서 보내며 서식을 위해 비교적 안정된 환경을 요구하고 세대 기간이 짧기 때문에 , 대형저서동물에 비하
여 환경변화에 민감하여 짧은 기간에도 군집의 변화를 보 인다고 알려져 있다 (Sandulli and De Nicola 1990). 또한
해양 저서환경의 어디에나 서식하며 가장 많은 개체수를 가진 생물이다 . 과거 해양환경을 평가하는데 저서동물을
많이 이용해 왔으며 , 특히 해양의 수질 모니터링에 이동성
이 없는 저서동물을 포함시켜 분석하거나 퇴적물의 질을 평가할 때 저서동물을 이용하려는 시도가 많이 있었다
(Chapman et al. 1987; Chapman 1990; 임과 홍 1994; 이
등 1997; 한국해양연구원 1999). 유럽에서는 그 동안의 생
물군집 연구 자료를 이용하여 각 저서동물이 환경교란에 반응하는 정도를 파악하고 구분하여 정량적인 환경지수를 산출하는데 이용하고 있다 (Borja et al. 2000). 한편 우리
나라에서도 대형저서동물에 비하여 상대적으로 환경변화 에 민감한 중형저서동물에 대한 관심이 점증하여 갯벌에 서식하는 중형저서동물에 대한 연구 ( 김 등 1998; Kim et al. 2000; 김 등 2004a, 2004b), 교란에 의한 생물군집의
변화에 대한 연구 ( 김과 이 2000; 김 등 2000; 김과 이
2001; 김 등 2001) 와 독도 주변의 중형저서생물에 대한
연구 ( 김 등 2002) 등 소수의 연구자들에 의해 이루어지고
있다 .
본 연구 지역의 경우 지속적으로 같은 지역에서 해사 채취가 이루어지므로 , 비교적 중·장기적으로 환경변화를
감시할 수 있는 대형저서동물과 함께 단·중기적인 환경 모니터링에 유용한 중형저서동물에 관한 연구가 필수적이 라고 할 수 있다 . 본 연구는 서해 선갑도 주변에 현존하는
중형저서동물의 군집에 관한 기초자료를 모으고 , 해사채
취가 일어나는 사질 환경에서의 중형저서동물의 군집변동 에 대하여 연구하고자 하였다 .
2. 재료 및 방법
서해 선갑도 주변 해역에 서식하는 중형저서동물 군집 구조 기초 연구를 위해 2007 년에 총 5 회에 걸쳐서 4 월 , 5
월 , 6 월 , 10 월 , 12 월에 채집을 실시하였다 . 총 6 개의 연구
정점들의 수심 범위는 30~55 m 이었다 (Fig. 1). 정점 1 과 6
은 비해사채취구역이며 , 정점 2, 3, 4, 5 는 해사채취구역이
었다 . 해저 퇴적물은 van Veen grab 을 이용하여 채집하였
으며 , 내구 면적 10 cm
2의 아크릴코어를 사용하여 2 차 채
취를 하였다 . 시료는 5% 중성 포르말린으로 고정하였으
며 매 채집마다 3 개씩 반복 시료를 얻었다 . 생물 서식지에
대한 환경자료는 각 정점에서 YSI 556 을 이용하여 수온
과 염분을 측정하였으며 , 저층 퇴적물 입도분석을 위하여
퇴적물 시료를 별도로 채취하였다 . 실험실로 옮겨진 퇴적
물 시료는 Wentworth scale 에 따라 자갈 (Gravel), 모래
(Sand), 진흙 (Mud) 으로 분류하고 그 비율을 확인한 후
Folk(1974) 의 분류에 따라 지역의 퇴적물특성을 분류하
였다 .
채집된 생물시료는 루독스 (ludox) 를 이용한 추출법을
이용하여 퇴적물 시료에서 생물을 추출하였다 (Burgess 2001). 루독스를 이용한 추출법은 De Jonge and Bouwman
에 의해 1977 년 개발된 방법으로 현재까지 여러 방법으로
개선되어왔다 . 이번 연구에서는 현재 가장 개선된 방법인
Ludox-AM 이나 Ludox HS 40 을 이용하는 방법 (Burgess
2001) 을 따라 생물을 추출하였다 . 추출된 생물 시료는 해
부현미경 (Olympus SZX12) 과 광학현미경 (Olympus BX51)
하에서 관찰하여 Higgins and Thiel(1988) 과 Giere(1993)
에 따라 분류하고 동정하였다 . 분류된 시료는 각 분류군별
로 눈금이 그려진 패트리디쉬 (Grid plastic petri dish) 에서
계수되었고 , 이 자료를 단위면적 (10 cm
2) 당 개체수로 변환
시켰다 . 중형저서동물 분류군 중 요각류는 과 ( 科 ) 단위까지
동정하였으며 , 요각류의 분류 체계는 Huys et al.(1996) 에
의거하였다 . 또한 중형저서동물을 각 분류군별로 분류하
여 각각을 분리한 뒤 , 각 분류군의 생물량 (biomass) 을 측
정하기 위하여 개체의 넓이와 폭을 해부 현미경과 광학 현미경에 부착된 카메라를 이용하여 이미지 분석 프로그 램 (MetaMorph 6.0r5) 으로 계산하였다 . 최종결과는 Feller and Warwick 의 Volumetric method(Higgins and Thiel 1988) 를 이용하여 탄소량 ( µ gC · 10 cm
−2) 으로 환산하였다 .
채집 시기별 군집구조와 정점간 유사도를 파악하기 위
해 Bray-Curtis 의 유사도 지수를 기초로 정점간 수지도를
작성하여 계보적 집괴분석 (Hierarchical cluster analysis) 을
시도하였으며 , 소수 출현 종에 의한 유사도지수의 과대평
가를 낮추기 위해 지수변환 [log(abundance + 1)] 한 자료를
이용하였다 . 또한 출현 종별 개체수 자료와 물리 환경 자
료를 이용하여 NMDS(non-metric multidimensional scaling)
배열법으로 군집분석을 하였다 (Clarke 1993). 또한 생물
분류군간의 상관관계를 파악하기 위해 SPSS(v.15.0.0) 에
서 Spearman 계수를 이용하여 양측검정으로 상관관계를
분석하였다 .
3. 결 과
저서 환경
2007 년 연구지역 퇴적물의 온도는 4 월 6.5 ± 0.3
oC, 5 월 9.6 ± 0.2
oC, 6 월 15.7 ± 0.1
oC, 10 월 21.4 ± 0.1
oC, 12 월에 12.9 ± 0.4
oC 로 나타났다 (Fig. 2A). 표층 수온과의 온도 편
차는 4 월 정점 6 에서 0.6
oC 로 가장 차이가 컸으나 , 그 외
대부분의 정점은 ± 0.3
oC 의 온도편차가 나타났다 . 4 월 정
점 3 과 5, 5 월 정점 1, 2, 3 4, 10 월 정점 4 는 퇴적물 온도
가 표층보다 0.1
oC 높게 나타났다 . 12 월을 제외하고 정점 4 가 가장 낮은 퇴적물 온도를 나타냈으며 12 월에는 정점 5 가 12.5
oC 로 정점 4 보다 0.5
oC 낮았다 (Fig. 2A).
염분은 연구기간동안 29.2~31.6 psu 의 범위로 나타났으
며 , 평균 30.8 psu 를 나타내었다 . 가장 낮은 염분은 4 월 정
점 1 에서 29.3 psu 로 조사되었으며 , 가장 높은 염분은 6 월
정점 6 을 제외한 전 정점에서 31.6 psu 으로 나타났다 . 정
점 5 는 모든 채집시기에 정점 평균 염분보다 높은 염분을
나타내었다 (Fig. 1B).
퇴적물의 입도는 해사채취구역인 정점 3, 4, 5 번은 4 월 , 5 월 , 6 월에 모두 (g)mS(slightly gravelly muddy sand) 로
Fig. 1. Sampling stations at the coast of Taean in the Yellow sea of Korea.
Fig. 2. Variation of environmental variables during the
study periods. A, sediment temperature; B,
salinity.
조사되었다 . 연구지역의 모든 정점에서 sand 의 함량은 80% 이상이었고 , gravel 의 함량은 1% 미만으로 전체적으
로 조립한 저서환경을 나타내었다 . 특히 12 월에는 정점 1
을 제외한 모든 정점에서 sand 의 함량이 93% 이상을 나
타내었다 (Table 1).
중형저서동물의 군집 조성
연구기간동안 출현한 중형저서동물의 분류군은 모두
10 개였으며 , 선충류 , 요각류 , 다모류는 모든 시기 , 모든 정
점에서 출현하였다 . 연구시기의 각 정점별 분류군 수는 5~9 개 범위였으며 , 각 시기별로는 10 월에 정점 1 과 2 에서
9 개 분류군이 출현하여 가장 많았고 , 5 월에 정점 1 과 2,
12 월에 정점 5 에서 5 개의 분류군이 출현하여 가장 적었다
(Fig. 4).
연구기간동안 전 정점의 중형저서동물의 평균 개체수는
89 indiv.10 cm
−2로 나타났으며 , 10 월에 130 indiv.10 cm
−2로 가장 많았고 , 4 월에 68 indiv.10 cm
−2로 가장 낮았다 .
요각류는 연구기간을 통틀어 평균 38 indiv.10 cm
−2로
가장 우점하였다 . 4 월에는 전체 중형저서동물 구성의
35.27% 를 차지하여 선충류에 이어 우점하였으며 , 비해사
채취지역인 정점 1 에서 43 indiv.10 cm
−2가 출현하여 가장
우점하였다 . 5 월에는 정점 6 에서 31 indiv.10 cm
−2가 출현
하여 선충류에 이어 두 번째로 우점하였으며 , 정점 1 에서
는 74 indiv.10 cm
−2가 출현하여 중형저서동물 중 78.61%
의 비율을 차지하였다 . 해사채취지역인 정점 3 에서는 6 indiv.10 cm
−2가 출현하여 6 개 정점 중 가장 적은 개체수
가 출현하였다 . 6 월에는 6 개 정점에서 평균 47 indiv.
10 cm
−2가 출현하여 전체 중형저서동물 중 54.21% 의 비
율을 차지하였으며 , 정점 1 에서 92 indiv.10 cm
−2가 출현
하여 가장 많았다 . 이 시기에는 정점 2 를 제외한 모든 정
점에서 중형저서동물 중 요각류의 비율이 가장 높았다 . 정
점 2 에서는 20.83% 의 비율을 차지하여 다모류에 이어 두
번째로 높은 비율을 나타내었다 . 10 월에는 5 개 정점에서
평균 58 indiv.10 cm
−2가 출현하여 10 월 전체 중형저서동
물 개체수의 44.68% 를 차지하여 가장 우점하였다 . 해사채
취지역인 정점 4 에서 104 indiv.10 cm
−2가 출현하여 연구
기간 중 가장 많은 요각류 개체수가 출현하였다 . 정점 2 에
서는 35 indiv.10 cm
−2가 출현하여 가장 적게 출현하였다 . 12 월에는 5 개의 정점에서 195 indiv.10 cm
−2가 출현하여
중형저서동물 개체의 38.88% 를 차지하여 선충류와 비슷
한 비율로 출현하였다 . 해사채취지역인 정점 2 에서 60 indiv.10 cm
−2가 출현하여 가장 많았으며 , 정점 5 에서 22
Table 1. Sediment types (Folk) in the study area
Non-sand mining area Sand mining area
St.1 St.6 St.2 St.3 St.4 St.5
Sediment type
(sand composition, %)
April (g)mS(81.9) mS(80.7) mS(88.4) (g)mS(83.4) (g)mS(82.7) (g)mS(82.3)
May (g)mS(86.5) S(95.7) mS(84.8) (g)mS(83.0) (g)mS(85.4) (g)mS(88.0)
June (g)S(89.8) S(94.3) (g)mS(89.5) (g)mS(89.3) (g)mS(89.1) (g)mS(89.6)
October mS(90.6) ND (g)S(93.5) S(93.1) S(94.3) S(94.6)
December mS(89.1) ND S(94.8) S(93.8) S(94.3) S(95.5)
(g)mS: slightly gravelly muddy sand, S: sand, (g)S: slightly gravelly sand, mS: muddy sand, ※ND: no data.