한국 서남해역 무안, 진도와 거문도의 춘계 해조식생

Ⅰ. 서 론

해조류는 해양생태계의 기초생산자이며, 부영양화물질 흡수 등 수질정화 기능, 광합성에 의한 CO2흡수, 해수 중의 용존산소 증가, 대기 중의 탄산가스 흡수·고정(Working Group of Nature Restoration for Ocean, 2004)등의 여러 기능을 가지고 있고, 기질에 부착한 이후 사멸하기 전까지 한 곳에 서식하는 고착생물로서 주변의 다양한 환경요소에 그대로 노출되어 살아가므로 생태계의 생물지표(bioindicator)로 활용하기도 한다(Dawes, 1981; Worm et al., 2000; Kim & Choi, 2004; Lee et al., 2007; Kim & Shin, 2007).

해조류의 주어진 환경에 대한 형태와 기능적 적응은 개체의 생존과 생식에 중요한 역할을 담당하게 된다(Littler & Littler, 1984). 엽상체의 구조는 발달 생리학에 중요하며, 형태 역시 생태생리학에 중요하다. 서로 다른 분류군간에 어떤 형태들은 Littler and Littler (1983)이 언급한 것처럼 반복되어 나타나며, 이것은 임계환경요인에 대한 수렴적응을 보인 것이다. 또한, 종들은 발산 선택압에 직면하며, 선택압은 생산성, 번식성과 경쟁성에서 수명성과 환경내성보다 더 유리하다. 기능적 특징과 형태적 특징은 서로 관련되어 있으므로(Lobban & Harrison, 1994), 환경에 따른 적응양상, 즉, 환경에 따른 유전자형의 반응규격(norm of reaction) 및 가소성(plasticity)연구에 유용하다. 해조류의 기능형군에 관한 연구로서는 Littler & Littler(1980, 1983)의 형태적 차이와 관련한 물리적, 생태적 관계에 관한 연구, 기질의 안정성에 따른 기능형과의 관계에 관한 연구(Littler & Littler, 1984)와 초식동물과의 관계에서 섭식의 난이성과 조류의 기능형에 관한 연구(Steneck & Watling, 1982) 등이 있다.

또한, 바다숲은 국제적으로 중요한 습지의 일원으로 자리매김하였고, 연안역의 생태계 서비스 제공의 측면에서도 그 중요성이 널리 알려져 있다. 따라서 환경학적으로나 생태학적으로, 또는 진화학적으로 해조식생에 관한 국제적, 국지적 연구가 매우 필요하다. 특히나, 인류의 증대된 활동이 지구에 장기간 영향을 끼치는 것을 지질학적 연대에 빗댄 인류세(Anthropocene)(Crutzen & Stoermer, 2000)의 기후변화결과인 지구온난화의 clockspeed(Fine, 1998)가 생각 외로 빠르므로 바다숲에 관한 시·공간적 자료의 축적이 시급하다. 상당한 자료가 축적이 되면 big data와 meta분석법을 활용하여 상황을 분석하고 패러다임의 변화를 찾기 위한 예측모델 생성으로 미래에 대비하여야 한다.

본 연구는 우리나라 서남해역의 무안군, 진도군과 거문도의 조간대와 조하대에 서식하는 해조류의 종과 양 등을 조사하고 해조식생의 특징을 파악하고 목록화하여 상기한 일련의 연구에 일조하고자 수행되었다.

Ⅱ. 재료 및 방법

본 연구는 전라남도 서부권역의 무안군(2지점)의 조하대, 진도군(6지점)의 조간대, 여수시 삼산면(거문도) 동도리(3지점)의 조간대와 조하대 지역을 대상으로([Fig. 1]), 2014년 춘계(3월~5월)의 해조식생을 파악하고자 실시하였다.

[Fig. 1]

Map showing the study sites.

조사지역의 개황은 다음과 같다. Rho et al. (2012)은 서남해역 생태구(western South Sea Ecoregion)를 여수반도 서안부터 변산반도 남단에 이르는 한반도 돌출부로 조석 혼합이 강한 해역이며, 이 구역의 가장 중요한 분류자는 탁도이고, 탁도가 높은 연안역은 표층 해수가 저층해수와 저질의 영향을 많이 받으며, 수온이 상대적으로 낮고 각종 영양염이 풍부하며, 김과 미역 등 대형조류의 양식이 활발하다고 하였다.

무안군의 St. 1의 저질은 사니질이고, 최저 수심은 간조시 2~3m 이며, 내만으로 유속이 빠르지 않았다. St. 2의 저질은 약간의 암반과 니질로 이뤄져있고, 간조시 최저 수심이 4~5m이고, St. 1보다 유속이 빨랐으며, 암반지형에서 대부분의 해조류가 관찰되었다. 진도군의 St. 3은 진도군 동쪽에 위치하고, 조간대 암반 지형이 최저 간조시에 단절되어 조간대 하부는 작은 암석과 사질로 이루어져있는 지형이며, 우수영의 주변이라서 유속은 매우 빨랐다. St. 4는 진도군 남쪽에 위치하고, 조간대 지형이 발달하여 최저 간조시에도 조간대 하부가 암반으로 이루어진 지형이며, 만내에 위치하여 유속은 빠르지 않았다. 진도군 상조도(St. 5-6)와 하조도(St. 7-8)는 조간대 지형이 발달하여 최저 간조시에도 조간대 하부까지 암반으로 이루어져있다. St. 9-1은 거문도 동도 남쪽 지역으로 조하대 상부(5m 이내), 조하대 중부(5~10m 이내) 지역까지는 크고 작은 암석이 주를 이루며, 조하대 하부(10m 이하)에서는 작은 암석과 사니질 층이 주를 이루고 있으며, 가파르지 않고 완만한 경사지형으로, 주변에 길게 형성된 인공구조물(방파제)이 있어 조사시 유속이 빠르지 않았다. St. 9-2, 9-3은 St. 9-1과 200~300m 가량 떨어진 지점으로 조하대 중부(5~10m 이내)까지 암반으로 이루어져 있으며 조하대 하부에서는 암석이 주를 이루고 경사는 매우 가파르며, 조사시 파도가 강하고 유속이 빠른 편이었다.

채집은 최간조 시에 맞추어 조간대와 조하대에서 하였다. 조간대의 경우, 저조선 방향으로 line transect을 설정하고 상부, 중부, 하부로 나눈 다음 10cmⅹ10cm로 세분화된 50cmⅹ50cm 방형구를 이용하여 사진 촬영 후, 방형구 내에 출현한 해조류를 끌칼로 전량 채취하였다. 조하대의 경우, SCUBA Diving을 하여 조사하였다. 채취한 해조류는 아이스박스에 보관하여 실험실로 운반하였다. 분류군의 학명과 표준국명은 ｢국가 생물종 목록집｣(Kim et al., 2013)에 따랐다. 생물량은 습중량을 측정하여 단위면적당 생물량(g·w·w/m²)으로 환산하였다. 피도는 단위면적당 출현종이 차지하는 면적의 백분율이며, 빈도는 전체 조사 방형구 수에 대한 대상 종의 출현 방형구 수의 비로 산출하였다. 이를 기초로 하여 상대피도와 상대빈도를 산술평균하여 중요도를 구하였고, 이는 우점종을 식별하는데 이용하였다(Muller-Dombois & Ellenberg, 1974; Yoo & Lee, 1980). 해조상의 양상을 파악하기 위한 지수의 산출은 Feldmann (1937, R/P), Segawa(1956, C/P), Cheney{1977, (R+C)/P}을 이용하여 분석하였다.

환경요인에 대한 생물의 반응도 또는 생물군집의 안정도를 평가하기 위해 종다양도 지수(H’)와 우점도 지수(DI)를 구하였고, 이를 <Table 1>의 방법에 따라 평가하였다.

ㆍ종다양도 지수(Shannon & Wiener, 1963)
H’ = -∑(Pi)ln(Pi)
(P = 총생물량에 대한 i번째 종의 생물량 비율)
ㆍ우점도 지수(McNaughton, 1967)
DI = n₁+n₂/N
(n₁ = 제 1우점종의 생물량, n₂ = 제 2우점종의 생물량, N = 방형구내 총생물량)

<Table 1>

Evaluation of community stability and the environmental condition according to various community indices obtained from biomass data

조사 지역의 환경상태를 추정하기 위하여 출현종의 기능형군은 Littler & Littler(1984)에 기초하여 6개 군으로 분석하였고, 이를 근거로 2개의 생태학적 상태 그룹(Ecological State Group: ESG), ESG Ⅰ과 ESGⅡ로 구분하였다. ESG Ⅰ에 엽상형(Sheet-Group), 사상형(Filamentous-Group), 성긴분기형(Coarsely Branched-Group)이, ESGⅡ에 다육질형(Thick Leathery-Group), 유절산호말형(Jointed Calcareous-Group), 각상형(Crustose-Group)이 속해있다(Orfanidis et al., 2001).

Taniguti(1987)에 따라 상관(相觀, physiognomy)분석을 하였다. 정점별로 해조류의 엽체색에 따라 녹색형, 갈색형, 홍색형으로 나누고, 그 조합인 상관형에 따라 해조군집의 조성을 추정하였다. 내만성군락은 다른 색의 조합이고, 녹색-갈색형상관은 이 군락이 녹색형과 갈색형이 위, 아래로 대상분포를 하며, 녹색-홍색형상관보다 고염분해역에 보이는 상관형, 외양성군락은 같은 색의 조합으로 갈색-갈색형은 아한대, 온대외양, 홍색-홍색형은 아열대의 외양, 즉 온대와 아열대의 경계 부근에 보이는 상관형이다.

Ⅲ. 결 과

1. 출현종

11개 정점의 해조식생 조사 결과, 녹조류 10종(7%), 갈조류 54종(39%), 홍조류 76종(54%)으로 총 140종이 출현하였다(<Tables 2-3>).

<Table 2>

The number of algal species collected in Muan, Jindo and Geomundo coast, western South Sea of Korea in the spring, 2014

<Table 3>

The list of marine algal species occurred in 11sites coastal area of western South Sea of Korea in the spring, 2014

무안군(St. 1, 2)에서는 녹조류와 갈조류 각 4종, 홍조류 3종이 출현하였고, 진도군(St. 3~8)에서는 녹조류 5종, 갈조류 21종, 홍조류 21종이 출현하였다.

거문도(St. 9-1~9-3)의 조간대에서는 녹조류가 출현하지 않았고, 갈조류 18종, 홍조류 28종 출현하였으며, 조하대에서는 녹조류 1종, 갈조류 11종, 홍조류 24종이 출현하였다.

3. 우점종

조사지역의 우점종과 이를 판단하기 위한 중요도의 결과값은 <Table 4>에 나타내었다. St. 1의 우점종은 모로우붉은실(Polysiphonia morrowii), St. 2의 우점종은 괭생이모자반(S. horneri)으로 나타났다. St. 3의 우점종은 불등풀가사리(Gloiopeltis furcata), St. 4와 St. 6의 우점종은 지충이로 나타났다. St. 5와 St. 7, St. 8에서는 톳으로 나타났다. St. 9-1 조간대의 우점종은 미역, 조하대의 우점종은 구슬모자반으로 나타났다. St. 9-2 조간대에서는 우점종이 미아베모자반(S. miyabei), 조하대의 우점종은 우뭇가사리로 나타났다. St. 9-3의 조간대에서는 우점종이 고리마디게발(A. beauvoisii), 조하대의 우점종은 감태(E. cava)로 나타났다.

<Table 4>

Comparison of dominant species investigated in Muan, Jindo and Geomundo coast, western South Sea of Korea in the spring, 2014

4. R/P, C/P, (R+C)/P 값

해조상의 양상을 파악하기 위한 지수의 산출값은 <Table 5>에 나타내었다.

<Table 5>

R/P, C/P and (R+C)/P value at the 11 sampling sites in Muan, Jindo and Geomundo coast, western South Sea of Korea in the spring, 2014

녹조류가 출현하지 않은 지역이 있어, R/P값으로만 평가한 조사지역의 해조상은, 진도군 St. 6와 거문도의 St. 9-2 조하대는 혼합성 해조상으로, 거문도의 St. 9-1 조간대 지역에서 열대성 해조상을 나타났고, 이들 지역을 제외한 모든 조사지역은 한대성에서 온대성 해조상으로 나타났다.

5. 군집지수

조사 정점별 해조류의 생물량을 토대로 산출한 우점도지수와 종다양도지수를 이용하여 군집의 안정도와 환경상태를 비교하였다(<Table 6>).

<Table 6>

Community indices based on the dominance index(DI) and diversity index(H’) at the 11 sampling sites in Muan, Jindo and Geomundo coast, western South Sea of Korea in the spring, 2014

거문도 St. 9-1 조간대에서의 우점도지수(DI)는 안정(Stable)과 좋음(Good), 종다양도지수(H’)는 보통(Normal), St. 9-2 조간대, St. 9-1과 St. 9-3의 조하대에서는 우점도지수(DI)가 보통(Normal), 종다양도지수(H’)는 불안정(Unstable), 나쁨(Bad)으로 평가 값이 불일치하지만 비슷한 경향을 나타냈고, 무안군 운남면 성내리(St. 2)와 진도 상조도 조도면 맹성리(St. 6)에서의 우점도지수(DI)는 안정(Stable)과 좋음(Good), 종다양도지수(H’)는 불안정(Unstable), 나쁨(Bad)으로 군집의 안정도와 환경상태가 서로 상반되는 평가 값이 나타났다. 이는 대형갈조류와 대형 홍조류의 종수는 적었으나 그 생물량이 소형 갈조류와 소형 홍조류의 생물량보다 많았기 때문으로 추정된다.

Ⅳ. 고 찰

본 연구에서 조사한 정점에서 총 140종의 해조류가 출현하였다. 전체 출현종수 대비 녹조류 7%, 갈조류 39%, 홍조류 54%의 비율로, 녹조류와 갈조류에 비해 홍조류의 종 수가 많은 것을 확인하였다(<Table 2>).

본 연구와 인근지역의 선행연구들을 종합하여 서남해안의 해조식생을 비교 고찰하였다(<Tables 7-8>). 단, 조사시기, 조사정점과 조사방법의 차이로 직접적인 비교는 불가하다. 선행논문과 비교에 앞서, 본 연구의 조사항목을 지역별(무안군, 진도군, 거문도)로, 선행논문도 본 연구와 유사한 지역과 계절로 정리하였다.

<Table 7>

Comparison of flora characteristics and number of species investigated at the Muan, Jindo and Geomundo coast, western South Sea of Korea in the spring, 2014

<Table 8>

Comparison of Functional form group(%) at the Muan, Jindo and Geomundo coast, Jeollanamdo, western South Sea of Korea in the spring, 2014

무안 지역의 조사 당시 퇴적물과 부유물질로 인하여 SCUBA Diving시 시야가 확보되지 않아 어려움이 있었으나, 본 연구결과는 11종(홍조류 3종, 녹조류와 갈조류 4종씩) 출현하였고, 총생물량은 21,244.8 g·w·w/㎡이고, 모로우붉은실(P. morrowii)과 구멍갈파래(Ulva australis)가 우점종이었다. 무안군의 인근지역인 영광의 향아도에서는 출현종이 21종(녹조류 8종, 갈조류 7종, 홍조류 6종), 총생물량은 820 g·w·w/㎡이었고, 납작파래(Ulva compressa)와 애기우뭇가사리(Gelidiophycus freshwateri)가 우점종이었다(Hwang et al., 1996). 태안반도의 꽃지해수욕장 인근 주변에서는 총 47종(녹조류 2종, 갈조류 12종, 홍조류 22종)이 출현하였고, 총생물량은 40.40 g·d·w/㎡으로, 그레빌레홑파래(Monostroma grevillei)와 지충이가 우점종이었다(Lee et al., 2007). 진도군에서는 본 연구결과, 총 47종(녹조류 5종, 갈조류와 홍조류 21종씩)이 출현하였고, 총생물량은 18,149.6 g·w·w/㎡이고, 톳, 불등풀가사리(G. furcata)가 우점종이었다. 선행연구(Kim, 2011)에서는 2007년에 21종(녹조류 4종, 갈조류 10종, 홍조류 7종), 2008년은 23종(녹조류 3종, 갈조류와 홍조류 10씩)이 출현하였다. 2년 동안 평균생물량은 266.0 g·d·w/㎡이었고, 지충이(S. thunbergii)가 우점종이었다.

거문도에서 총 82종(녹조류 1종, 갈조류 29종, 홍조류 52종)이 출현하였고, 총생물량은 31,089.6 g·w·w/㎡이고, 미역과 우뭇가사리가 우점종이고, 선행 연구 (Koh, 1990)에서는 출현종이 56종(녹조류, 5종, 갈조류 15종, 홍조류 36종), 총생물량은 209.97 g·d·w/㎡이었고, 지충이(S. thunbergii)와 불등풀가사리(G. furcata)가 우점종이었다. Kim(2008)의 조사에서는 출현종 23종(갈조류 14종, 홍조류 9종), 총생물량은 1,753.3 g·w·w/㎡이고, Corallina sp.와 톱니모자반(S. serratifolinm)이 우점종이었다.

Littler & Littler(1984)에 따른 6개의 기능형군 을 기초로 구분된 생태학적 그룹(ESG)은 후기 천이형의 종들로 구성된 ESG Ⅰ과 환경교란이나 오염이 상대적으로 심한 해양에서 출현하는 종이 속한 ESG Ⅱ으로 나뉜다. 본 연구에서 조사지역 모두 ESG Ⅱ가 높게 나타났다.

일반적으로 환경 교란 및 오염원에 노출된 지역에서는 천이의 초기단계에서 출현하며, 생장속도도 비교적 빠른 ESG Ⅱ에 속하는 기회종의 비율이 높다(Orfanidis et al., 2001, 2003; Lee et al., 2007; Choi, 2008; Kim et al., 2008).

해조상의 특성을 나타내는 척도인 R/P값, C/P값, (R+C)/P 값의 지수에 따르면 무안군의 해조상은 선행연구와 본 연구에서는 모두 한대성에서 온대성 해조상으로 나타났고, 진도군의 해조상은 선행연구와 본 연구에서 모두 한대성에서 온대성 해조상이었다.

거문도 St. 9-1 조간대의 R/P값(7.00)을 보면 이 지역은 열대성 해조상을, St. 9-2 조하대(4.00)는 혼합성 해조상을 나타냈지만, 거문도 조사 정점들 중에서 수치가 두 번째로 높았으며, 선행 논문(Koh, 1990; Kim, 2008)들의 수치에 비해 높은 값이 나타났다. 거문도등대의 표면수온 관측결과는, 2000년부터 2010년도까지의 각 최저수온 즉 겨울철 수온상승이 뚜렷이 나타나고, 그 결과로 연교차가 작아지고 있으며, 연평균치도 서서히 증가 추세를 보여주고 있음을 볼 수 있다(Hahn, 2012). 따라서, 이들 지역의 R/P값이 높아진 것으로 판단된다.

상관(physiognomy)은 식생의 외관 또는 외형(external or outer appearance)(Muller-Dombois & Ellenberg, 1974; Barbour et al., 1987)으로서, 군집의 층위구조나 공간적 분포유형 같은 고유의 구조적 특징을 가져(Kim et al., 2008), 해조군락과 환경과의 관계를 대충 파악할 수 있으나(Taniguti, 1987), 자료의 축적이 필요하다.

온난화현상과 기후변화는 지구의 환경을 변화시키며, 환경변화에 생물들은 적응한다. 하지만 환경변화가 급격하게 진행되는 것에 반하여, 생물종들의 반응은 빠르지 못하다(Baek, 2012).

최근 들어 연안 암반 지역의 대형 갈조류가 사라지고 조식동물과 무절석회조류가 증가하여 갯녹음현상이 발생하고 있다. 국내의 갯녹음 발생은 1992년 제주해역에서 최초 보고된 이후, 경북 연안으로 확장되었고, 최근 남·서해까지 확산되었다(Korea Fisheries Resources Agency homepage, 2015). 본 연구조사 지점인 거문도 St 9-3에서도 갯녹음현상이 의심되었다. 갯녹음현상의 원인, 즉 바다숲의 쇠퇴요인 및 형성저해요인으로 생태학적 요인과 인위적 요인을 둘 수 있다(Taniguchi & Hasegawa, 1999). 갯녹음현상으로 인해 바다는 황폐화되고, 이는 바다숲의 여러 생태계서비스(공급, 지원, 조절, 문화서비스)를 인간이 제공받지 못해, 그로 인한 피해는 막대할 것으로 생각된다(Baek, 2012).

현재 우리나라에서는 더 큰 피해를 막기 위해 바다숲 조성사업을 실시하고 있다. 자원조성을 통한 어업인 소득증대를 위하여 소규모로 해중림조성사업이 2002년부터 시작되었고, 2009년부터 국립수산과학원에서 바다숲 조성사업을 추진하였다. 2011년부터는 한국수산자원관리공단에서 본격적으로 수행하고 있으며, 지침서도 제작되어 있으나(Korea Fisheries Resources Agency. 2014.), <Table 9>와 같이 바다숲 지속 가능성 경영에 대한 일반적 구성 요소와 구체적 기준을 제안한다.

<Table 9>

General components and specific criteria for sea forest sustainability

기후변화가 생물다양성에 미치는 영향에 관해서라면 무엇보다 생물종과 군집, 그리고 생태계에 대한 종 구성, 구조, 기능, 동태 등에 대해 기준선 자료(baseline date)가 마련되어야 하고, 이를 토대로 환경 변화에 따라 천이 또는 기타 변화되는 모습을 밝혀야 할 것이다(Lee, 2011). 즉, 어느 한 생태계내의 모든 정보체계인 ecome(Saitou, 2013)의 연구가 필요하다.

인간 유래의 온실효과가스에 의한 오염이 지구규모인 인류의 시대에 우리는 이 시대의 산물이며 동시에 창조자(Stager, 2011)이다. 따라서, 해조상을 조사하고 바다숲을 어떻게 조성하고 관리해 나아가야 할 방법을 결정하는 자도 우리들이다. 지구상의 모든 생물은 서로 의존하여 살아가는 공생체라고 할 수 있으므로(Saitou, 2013), 그러한 관점에서 바다숲의 복원과 보전에 모든 이해관계자들의 적극적 참여로 바다숲의 지속가능성과학(sustainability science)으로의 발전에 일조가 되었으면 한다.

해조류의 생물지리학적 연구는 해조류의 지리적 분포유형과 그 기작을 다루는 것으로서 기후변화에 의한 전구적 환경요인의 변화 때문에 그 중요성이 더해가고 있다(Graham et al., 2009). 생물지리학은 생물학, 지리학, 분류학, 지질학, 기후학과 생태학 등을 포괄(Spellerberg & Sawyer, 1999)하며, 해조류의 경우에는 그 외에 해양학의 모든 분야(cf. Sverdrup et al., 1970; Libes, 2009)도 필요하다.

앞으로 해조 및 해초식생에 관한 연구는 환경변화에 따른 생태계 변화에 대응하기 위하여, 또한 예방적·적응적 태도로 생물다양성의 보전을 추진하기 위해서도 장기간의 체계적이고 지속적인 조사 연구가 필요하다(cf. Maegawa, 1990; Kawai et al., 2011; Kurashima, 2011; Murase, 2011; Nakaoka & Watanabe, 2011; Sakanishi, 2011; Tanaka et al., 2011; Terada, 2011; Yokoi et al., 2011; Yoshida et al, 2011). 결국은 바다숲의 구성주체인 해조와 해초류의 번식, 생장과 생존을 위한 구체적 프로그램과 디자인이 필요하다. 또한, 서로 다른 생태계의 생물다양성을 비교할 때는 가능하면 스트레스가 없는, 또는 스트레스가 있어도 미미한 정도의 생태계를 대상으로 하는 것이 바람직하며(Omori & Thorne-Miller, 2006), 해양생물들이 생태학적 잔존생물(ecological relitics)이나 생물지리적 잔존생물(biogeographical relitics)(Naskrecki, 2011)이 되지 않도록, 풍요로운 생태계가 잔존서식처(refugia)가 되지 않도록 더 늦기 전에 조사‧연구가 이루어져야 할 것이다.

Acknowledgments

※ 본 논문은 2014년 전라남도 해양생물자원조사(서부권역)의 일환으로 실시되었음.

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