한국 서해안 곰소만에서 곰소옆새우 Sinocorophium homoceratum (Yu, 1938)의 계절별 현존량 변동 및 염분 내성

Ⅰ. 서 론

소형 갑각류에 속하는 단각류(Amphipod)는 종수로나 개체수로나 매우 풍부한 종류이다. 해산종만으로도 지금까지 알려진 종수는 약 8,000여종에 이르며(Nyssen, 2004), 현재까지도 매년 100여종 이상의 신종이 보고되고 있다(De Bryoer and Jazdzewski, 1996). 국내에서는 지금까지 약 245종이 서식하고 있는 것으로 알려져 있다(MABIK, 2021). 단각류는 해양 및 담수에 서식하고 해양에서는 조하대 뿐 아니라 조간대에서도 서식한다. 서식지는 펄, 모래, 암반지대는 물론이고, 해조나 수중에서도 생활하여 자연환경에 매우 잘 적응한 생물이라 할 수 있다.

단각류 중에서 Corophiidae 과에 속하는 Corophium 속의 종은 일반적으로 온대 및 열대지역에 폭넓게 분포하고 있으며, 주로 해양에서 수심이 얕은 연안이나 기수역의 하구에 분포한다(Barnard and Karaman, 1991). 이 속에 속하는 종들은 퇴적물 속에 굴을 파거나 관을 만들어 서식하고 갯벌의 표면에서 자라는 니질성 규조류(epipelic diatom)와 유기쇄설물 입자(detritus)를 주로 먹고 생활한다(Cunha et al., 2000). 또 이들은 수심이 얕은 내만 같은 곳에서 치어의 좋은 먹이가 되며, 간조 시에는 새들의 먹이가 되기도 한다(Peer et al., 1986).

Sinocorophium homoceratum (Yu, 1938)는 최근까지 발해만의 중국 연안에서만 서식하는 것으로 보고되었으나(Yu, 1938; Ren, 2007), 한국 서해 곰소만의 기수역의 갯벌에서도 본 종이 높은 밀도로 서식하고 있음이 국내 처음으로 보고되었다(Ko et al., 2017). 그러나 지금까지 이 종에 관한 연구는 모두 분류와 분포에 관한 것일 뿐 생태에 관한 연구는 전무하다.

S. homoceratum과 같은 하구역에 서식하는 단각류는 일반적으로 염분 내성이 강하고 다양한 종류의 퇴적물에도 잘 견딜 수 있으므로 해양 및 하구역 퇴적물의 오염물질의 독성을 측정하는데 유용한 생물지표종(bioindicators)으로 이용될 수 있다(Marsden et al., 2000).

따라서 지금까지 중국과 한국에서만 분포하고 있는 것으로 알려진 S. homoceratum에 대한 생태 정보가 추가로 제공된다면 이 종에 대한 생태적 관심이 더 커지고 이용 가능성이 더 높아질 것이다.

본 연구의 목적은 람사르 습지보호지역으로 인위적 교란이 비교적 적고 보존이 잘 된 곰소만 갯벌에서 서식하고, 생물검정(bioassay)을 위한 표준생물로서 활용 가능성이 있는 단각류인 S. homoceratum의 수온, 염분, 함수율, 입도조성 등의 서식 환경과, 상대성장, 연간 현존량의 계절변동 및 염분 내성 등을 규명하는 데 있다.

Ⅱ. 연구 방법

1. 채집 장소와 시기 및 단각류 채집

채집 장소는 국내에서 인위적 교란이 비교적 적어 보존이 잘된 전라북도 줄포생태공원 앞쪽의 곰소만 갯벌(35° 34ʹ 46.37ʺ N; 126° 39ʹ 59)을 채집지로 선정하였다([Fig. 1]). 채집기간은 2014년 5월부터 2015년 4월까지이며, 1년간 매월 1회씩 현장조사를 실시하였다. 현장에서의 채집은 간조 때 조간대 상부 하천 주변의 경사면에서 3회 반복하여 표본을 채집하였다. 채집 시에 기온과 갯벌의 표면 온도를 측정하였다.

[Fig. 1]

Location of the sampling site in Gomso Bay, west coast of Korea.

단각류 Sinocorophium homoceratum을 채집하기 위해 갯벌 저층의 퇴적물을 직경 10 ㎝, 높이 20 ㎝ 크기의 PVC 파이프를 사용하여 이 종이 서식하는 깊이 이상으로 충분히 코어링(coring)하였다(3회 반복). 채취한 퇴적물은 건조되지 않도록 보냉박스에 담아 실험실로 운반되었다. 정량적 분석을 위해 실험실에서 50∼500 ㎛의 체(sieve)를 순차적으로 이용하여 퇴적물 속에 잠입해 있는 단각류를 분리하여 ㎡당 개체수로 환산하였다.

Ⅲ. 연구 결과

1. 수온 및 염분

현장에서 연구기간 동안 측정된 기온과 갯벌 표면 온도는 각각 2.6~25.0℃, 0~28℃ 범위에서 변동하였다. 기온과 갯벌 표면온도는 비슷한 경향을 나타내었으나, 5~7월에는 갯벌 표면 온도가 기온보다 약간 높았고, 나머지 기간에는 기온보다 약간 낮았다([Fig. 2]).

[Fig. 2]

Seasonal changes in salinity and temperature at the sampling site, Gomso Bay, west coast of Korea.

갯벌 표면수의 염분은 20~32 psu 범위에서 변화하였다. 염분 농도는 대체로 7월, 8월 여름철 홍수기에 낮게 나타났고 겨울과 가을 갈수기에 비교적 높은 농도를 나타냈다([Fig. 2]).

2. 퇴적물 입도 및 함수율

채집지역 3개의 정점에 대한 입도분석 결과 전체 평균 입도는 4.33∼6.57Ø이며, 퇴적물 입자크기로 보면 Sand 4.1%, Silt 71.2%, Clay 24.7% 정도로 실트 성분이 우세한 펄 갯벌의 구조를 보였다(<Table 1>).

<Table 1>

Texture and grain size of the sediments at the sampling site

함수율의 연 평균 분포는 28.1∼34.4%로 큰 차이는 없었고, 춘계인 5월에 33.2%, 하계인 7월에 34.4%, 추계인 10월에 28.2%, 동계인 2월에 28.1%로 나타났다(<Table 2>).

<Table 2>

Moisture content (%) of the surface 10 cm of the sediments at the sampling site

가. 체장과 두장과의 관계

Sinocorophium homoceratum (Yu,1938)의 암컷과 수컷의 체장(BL, x)과 두장(HL, y)에 대한 상대성장식은 다음과 같이 나타났다.

• 암컷: y = 0.12x + 0.0747, R² = 0.907
• 수컷: y = 0.11x + 0.0419, R² = 0.907

상대성장 분석결과 암컷과 수컷 모두 체장이 증가함에 따라 두장이 증가하였으며, 체장이 증가할수록 수컷에 비해 암컷의 두장이 조금 더 큰 것으로 나타났다.

또한 체장에 대한 두폭의 상대성장은 체장 약 4.5 ㎜부터 암컷이 수컷보다 약간 높게 나타나기 시작하였다([Fig. 3]).

[Fig. 3]

Relationship between head length and body length in female (circles, solid line) and male (squares, broken line) of a mudflat amphipod, Sinocorophium homoceratum.

4. 단각류의 월별 현존량 및 물리화학적 요인과의 관계

총 현존량은 6월에 최대, 2월에 최소 밀도를 보였고, 계절별로는 대체로 춘계, 하계 및 추계의 현존량이 동계에 비해 상대적으로 높았으나([Fig. 4]), 하계와 동계의 현존량 간에만 통계적으로 유의한 차이를 보였다(계절별 현존량: F = 6.355, d.f. = 3, p = 0.016; 하계 vs. 동계: t = 4.244, p = 0.017).

[Fig. 4]

Seasonal variation in total abundance (mean ± sd) of a mudflat amphipod, Sinocorophium homoceratum at the sampling site, Gomso Bay, west coast of Korea.

개체군의 성장단계별 월별 조성 비율을 보아 성숙한 암컷은 3∼6월, 9∼12월에 출현하였고, 그 중 포란한 암컷은 4∼6월에 출현하였다. 유체는 12월과 1월을 제외하고 연중 출현한 것으로 나타났으며 특히 6∼8월에 높은 밀도로 출현하였다. 미성숙 개체는 연중 출현하였고, 그 중에서도 7월과 10∼12월에 비교적 높은 밀도로 나타났다([Figs. 5 & 6]).

[Fig. 5]

Seasonal compositions of the developmental stages of a mudflat amphipod, Sinocorophium homoceratum at the sampling site, Gomso Bay, west coast of Korea.

[Fig. 6]

Seasonal variation in density of mature female, immature and juvenile of Sinocorophium homoceratum at the sampling site in Gomso Bay, west coast of Korea.

채집 장소에서의 기온, 염분 및 저질의 함수율과 같은 물리화학적 요인과 단각류 S. homoceratum의 현존량과의 상관관계를 <Table 3>에 나타내었다. 기온 및 갯벌 표면 온도와 단각류 현존량 간에는 유의한 양의 상관관계를 나타내었다(p < 0.05). 저질의 함수율과 단각류 현존량 간에도 양의 상관관계를 나타내었으나 유의성은 없었다(p > 0.05). 그러나 저질 표면수의 염분과 단각류 현존량 간에는 유의한 음의 상관관계를 나타내었다(p < 0.05).

<Table 3>

Pearson's correlation coefficient (r) values between abundance of Sinocorophium homoceratum and some physicochemical factors during the sampling period at the sampling site.

5. 염분농도별 생존율 변화

실험실 내에서 S. homoceratum 단각류를 0~35 psu 농도에서 6일 동안 노출시킨 후의 생존율을 [Fig. 7]에 나타내었다. 0 psu에서는 24시간 후에 모든 개체가 사망하였다. 28 psu와 35 psu에서는 평균 최종 생존율이 각각 22.2%, 20.0%로 0 psu보다는 증가하였으나 이들 상호 간에는 유의차가 없었다(P > 0.05). 7~21 psu에서는 중간 사망 개체가 매우 적고 6일 후에는 평균 생존율이 각각 82.2%, 80.0%, 83.3%를 보이며 다른 염분농도의 생존율에 비해 유의적으로 높았다(P < 0.01).

[Fig. 7]

Survival rates (%) of a mudflat amphipod, Sinocorophium homoceratum six days after exposure to different salinities in the laboratory. Survival rates with the same letter are not significantly different (Holm-Sidak post hoc test, p > 0.05)

Ⅳ. 고 찰

S. homoceratum이 서식하는 곰소만 갯벌의 입경은 3.7∼10.4Ø의 범위로 평균 7Ø의 평균 입도를 나타내어 퇴적물 분류상 세립질 퇴적물(4Ø 이상)에 해당하였다(Kim et al., 2008). 본 조사지역의 퇴적물의 조성은 모래 4.08%, 실트 71.25%, 점토 24.67%로 실트가 우세한 펄 갯벌이었다. S. homoceratum은 펄 갯벌이 아닌 사니질이 우세한 인근의 저질에서는 발견되지 않은 것으로 보아, 본 종은 앞다리에 의해 펄과 같은 연약한 지반에 구멍을 파서 잠입하기 쉬운 환경에 잘 적응한 생물로 판단된다.

S. homoceratum이 서식하는 저질의 함수율은 28.07∼34.40%로 단각류 현존량과는 양의 상관관계를 나타냈으나 유의성은 없었다. 함수율은 갯벌의 입도 조성과 매우 밀접한 관계가 있다. 본 종의 서식지역은 입도 조성에서 점토가 포함된 실트질의 저질이 수분을 충분히 포함하여 질퍽거리며 작은 하중에도 쉽게 함몰되는 곳이었다. 본 종이 서식하는 조간대 최상부는 간조시간이 최대 6시간 정도로서 노출로 인한 건조가 생물의 생존에 위협요인이 될 수 있는 위치이다. 한 예로서 Jaramillo(1987)는 사니질의 조간대에 서식하는 단각류는 높은 온도와 건조 스트레스 때문에 현존량이 감소하는 것으로 보고한 바 있다. 그러나 본 종이 서식하고 있는 저질은 비록 서식장소가 조간대 최상부에 위치해 있다 하더라도 항상 30% 정도의 수분을 함유하고 있기 때문에 서식이 가능한 것으로 보인다.

암컷과 수컷의 체장과 두장 간의 상대성장을 비교한 결과 초기에는 수컷의 두장이 암컷의 두장보다 다소 높았으나 체장 약 4 ㎜부터 암컷의 두장이 수컷보다 약간 더 높은 것으로 나타났다. 이는 장차 암컷이 성숙하여 번식하는 과정에서 수컷보다 더 많은 에너지를 필요로 할 것이므로 먹이를 섭취하는 구기를 포함하는 암컷의 두부가 수컷보다 상대적으로 더 큰 것으로 판단된다.

온도는 염분과 더불어 기수역에 서식하는 생물의 생활사를 좌우하는 주요 환경 요소이다(Sainte-Marie, 1991; Neuparth et al., 2002). 본 연구에서도 온도와 염분이 S. homoceratum의 현존량 변동에 영향을 미치는 주요한 비생물적 요인인 것으로 판단된다. 먼저 기온 및 갯벌 표면 온도와 단각류 현존량 사이에는 강한 양의 상관관계가 나타났으며 특히 저온기에 현존량이 감소하는 것으로 나타났다. 구체적으로 보면, 월별 총 현존량은 춘계와 하계에 비교적 높았고 추계인 10월, 11월에도 대체로 높은 밀도를 보였으나, 수온이 가장 낮은 동계에는 가장 낮은 밀도를 나타내었다. 성장단계별로는 암컷 성체는 7, 8월을 제외한 4~12월에 나타나고 5월에 최고 밀도로 출현하였다. 포란한 암컷은 4∼6월에 집중적으로 나타났으며, 미성숙 개체는 연중 출현하였고, 어린 유체는 저수온기인 12월과 1월의 동계를 제외한 전 기간에 나타났다.

갯벌 표면 온도를 기준으로 보았을 때 S. homoceratum은 최저 0℃에서 최고 28℃까지 변동하는 동안 연중 채집되었으나 주로 온도가 높은 춘‧하계(12~28℃)에 총 현존량이 높았고, 수온 하강기인 9월에 약간 감소한 후 다시 소폭 증가했다가 동계에는 감소하여 5℃ 이하의 저온기에는 최저 현존량을 유지하였다.

본 연구에서 채집지에서의 갯벌 표면 염분은 20.0~32.0 psu의 범위로 변동하였고, S. homoceratum의 현존량이 상대적으로 높았던 시기에 오히려 염분은 20.0~22.0 psu로 가장 낮았으며, 단각류 현존량과 염분 간에 유의성이 있는 강한 음의 상관성을 나타내었다.

실험실 내에서 이루어진 염분 내성에 관한 실험에서 각 염분 농도별 생존율을 보면 0 psu에서는 24시간 후에 모든 개체가 사망하였다(여기에 추가적인 실험으로 0 psu를 수돗물 대신 담수 양어지의 물을 사용하였을 때는 3일 동안 약 60%가 생존하였다). 7∼21 psu에서는 6일 후 최종 생존율이 80% 이상의 높은 생존율을 나타내었고, 고염분인 28~35 psu에서는 6일 후 최종 생존율이 약 20%였다.

서식지에서의 염분농도가 20.0~22.0 psu로 가장 낮았던 시기에 S. homoceratum의 총 현존량이 상대적으로 높았던 것은 실험실 내에서 7∼21 psu에서의 생존율이 다른 염분 농도에서의 생존율보다 더 높았던 결과와 대체로 일치하는 것으로 볼 수 있다. 추가적인 실험으로 담수 양어지의 물에서 수일간 생존하였다는 것은 여름철 홍수기 간조 시에 하천수가 범람하여 S. homoceratum의 서식지가 하루 이틀 정도 담수로 잠기게 될 때에도 생존에는 큰 문제가 없을 것으로 판단된다. 그러나 S. homoceratum의 서식지가 홍수 등으로 육지에서 유입되는 담수에 2, 3일 이상 장기간 침수되는 경우에는 개체수를 감소시킬 수 있는 중요 요인으로 작용할 것이다.

본 연구에서 현장의 염분 변화와 실험실에서의 염분 내성과 관련된 실험 결과로 보아 본 종은 폭 넓은 염분 농도의 변화에도 비교적 잘 적응하는 광염성이지만 특별히 7~21 psu의 기수역에 잘 적응된 것으로 판단된다.

Sinocorophium속의 종들은 대부분 조간대에서부터 천해까지 서식하지만, S. lamellatum, S. monospinum, S. triangulopedarum, S. dongtanense, S. hangangense 등은 기수에 서식하는 것으로 알려져 있다(Ren and Liu, 2014). 지금까지 Sinocorophium속 중에서 기수종으로서 한강 하구에 서식하는 S. hangangense이 유일하였으나(Kim, 2012), 이번 연구로 S. homoceratum은 S. hangangense에 이어 한국에서 두 번째로 기수산 종으로 보고된다.

온도와 염분 이외에도 다른 환경요인이 작용하여 개체수 변동에 영향을 줄 수도 있을 것이다. 예를 들면, 같은 온대역에 속하는 일본 큐슈 조간대에서 Corophium volutator orientalis의 개체수 밀도는 본 연구에서의 S. homoceratum과 유사한 변동을 보였으나 그 밀도 변화는 본 연구에서는 조사하지 못한 먹이환경과 관계가 큰 것으로 보고했다(Omori and Tanaka, 1998).

번식과 관련하여 본 종과 같은 Sinocorophium 속에 속한 종들의 번식에 관한 보고가 없어 직접 비교할 수는 없으나, Corophium 속 단각류는 대체로 봄에서 가을에 번식이 일어나는 것으로 보고되고 있다(Sheader, 1978; Flach, 1992; Kevrekidis et al., 2005). 본 연구에서 S. homoceratum의 포란 개체가 4~6월에 집중되어 채집되었고, 어미의 보육낭에서 나온지 얼마되지 않은 어린 유체가 동계를 제외하고 연중 출현하였지만 6~8월에 유체의 현존량이 상대적으로 높았던 것으로 보아 주 번식기는 춘계 및 하계이며, 최저 수온기인 겨울을 제외하고 봄에서 가을까지 번식이 일어나는 것으로 판단된다.

Ⅴ. 결 론

본 연구는 곰소옆새우 Sinocorophium homoceratum (Yu, 1938)의 서식 환경, 성장, 번식 및 현존량 변화를 알기 위해 서해안에 위치한 곰소만 갯벌에서 2014년 5월부터 2015년 4월까지 매월 간조 시에 현장에서 조사하였고 실험실 내에서 염분 농도에 대한 생존율을 조사하였다.

본 종의 서식환경으로서 표층 갯벌 온도는 연간 0~28℃였고, 퇴적물 입도는 모래 4.1%, 실트 71.3%, 점토 24.7%로 실트가 우세한 펄 갯벌이며, 퇴적물의 함수율은 평균 28.1~34.4%로 변동하였다. S. homoceratum은 연중 출현하였을지라도 총 현존량은 높은 온도(12~28℃)와 낮은 염분(20.0~22.0 psu)이었던 춘계와 하계에 상대적으로 높았고, 낮은 온도(5℃ 이하)와 높은 염분(30-32psu)이었던 겨울에 가장 낮았다. 포란한 암컷은 4∼6월에 나타났으며, 미성숙 개체는 연중 출현하였고, 유체는 저수온기인 겨울을 제외한 전 기간에 걸쳐 채집되었다. 체장에 대한 두폭의 상대성장은 체장이 약 4.5 mm부터 암컷의 성장이 수컷의 성장보다 높게 나타나기 시작하였다.

염분에 대한 내성으로 0 psu에서는 24시간 후에 모든 개체가 사망하였다. 6일 후 고염분인 28~35 psu에서의 생존율(20.0~22.2%)은 7~21 psu의 생존율(80.0~82.3%)에 비해 유의적으로 낮았다. 이번 연구 결과로 보아 S. homoceratum은 실트질의 펄 갯벌에 굴을 파고 서식하며, 저수온기인 겨울을 제외한 전 계절에 비교적 높은 밀도를 유지하고 기수역에 잘 적응된 종으로 판단된다.

Acknowledgments

이 논문은 군산대학교 수산과학연구소 학술연구비 지원(2021)에 의해 연구되었음.

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