5 조간대 연성기질 저서무척추동물
가. 서열분석(ordination analysis)-DCA (detrended correspondence analysis)
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조간대 연성기질 저서무척추동물 군집 자료의 서열분석에서는 생물자료와 일치하는 이용 가능한 환경요 인 자료가 부재하였다. 따라서 환경요인과 생물상 간의 변동을 직접 분석하는 것이 가능한 정준대응분석 (canonical correspondence analysis) 대신 생물자료만을 대상으로 행하는 대응분석(correspondence analysis, 이하 CA)을 실시하였다. CA는 객체간 유클리드 거리를 이용하는 주성분 분석(principal component analysis)과 달리 카이제곱거리(Chi-square distance)를 이용하며(고현석 등, 2015), 앞 서 언급한 바와 같이, 연속형 변수보다는 개수와 같은 이산형 변수에 적합한 다변량 분석 기법이다.CA는 종들의 분포가 겹치지 않는 정점 간의 비교 또는 단봉형 생물종 반응 곡선(unimodal species response curves)의 가정이 충족되지 않는 자료를 대상으로 분석할 때 종종 발생하는 arch effect 문제를 겪는 것으로 알려져 있다. 이와 같은 arch effect는 객체들이 우세한 구배(즉, 제 1, 제 2CA 축)를 따라 서열화되지 않고 휘어지는 패턴을 보이며 따라서 제 1CA 축을 따라 변화하는 정도(베타 다양성의 척도)가 왜곡되고, 제 2CA 축의 해석에 대해서도 의미를 부여하기 어려워진다. 이와 같은 문 제를 해결하기 위하여 제 1CA 축을 마디화(segmentation)하고 각 마디의 중심을 제 2CA 축의 0으 로 조정하는 것을 의미하는 detrending 옵션의 탈경향대응분석(DCA, detrended correspondence analysis)을 실시하였다.
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조간대 연성기질 저서무척추동물 조사는 꽃지, 마검포, 만리포, 몽산포, 바람아래, 백사장, 신진도 리, 연포, 파도리, 학암포 등에 분포하는 해수욕장을 대상으로 각 지역별로 상부부터 하부까지 각 1개 정선을 설정하고 조위에 따라 3개 정점을 설정하여 채집하였다. 채집 면적은 조사시기에 따라 달랐는데, 2008년부터 2011년까지는 정점별로 0.5 ㎡, 이후의 기간에서는 0.1 ㎡으로 약 3배의 차이가 있었다. 서식밀도는 단위면적(㎡)으로 환산하여 채집 면적 차이에 따른 영향이 없는 것으로 볼 수 있었으나, 채집면적에 따라 비선형적 변동성을 갖는 출현종수의 경우에는 어느 정도 영향이 있을 것으로 예상되었다. 현재로서는 채집 조건의 차이를 보정하는 분석 기법이 부재하므로 그 영 향이 크지 않을 것을 가정하여 DCA 분석을 행하였으며, 분석 결과로부터 기간에 따른 생물상의 변화를 검토할 때 이러한 측면을 고려하였다. 단위면적으로 환산된 서식밀도에는 밑을 10으로 하 는 대수변환을 가하였으며, 정선 내 3개 정점 자료를 병합하여 정선 별 평균 밀도 자료로 변환하 여 비교하였다. 후자의 영향으로 채집 면적에 따른 출현 종 조성이나 규모의 차이는 완화될 것으 로 기대하였다.§
태안해안국립공원의 조간대에 서식하는 저서무척추동물 군집을 대상으로 실시한 DCA 결과를 [그 림 2-5-1]에 나타내었다. 조사시기 및 정선별 저서무척추동물 군집 종별 밀도로 구성된 객체는 우측에서 좌측으로 2007년부터 시간에 따라 점진적인 변화 양상으로 볼 수 있는 산포 패턴을 나타내었다. 연도별 시간에 따른 변화 양상에 비해 일관된 계절의 변화는 뚜렷하지 않은 것으로 볼 수 있었다. [그림 2-5-2]는 연도별 객체들의 분포의 중심과 객체의 95% 산포범위를 나타낸 것으 로 2007년부터 2011년까지 유사한 생물상을 보였고, 이후 시간상 전이대라고 표현해도 무방한 중도적 변화 시기가 2012년과 2013년에 나타났으며, 2014년 이후부터 현재까지 동일한 생물상 이 유지되고 있는 것으로 나타났다. 이러한 변화를 충격 이후의 회복과정에 비유한다면 저서무척추 동물 군집은 2014년부터 안정적인 변동성을 보였으며, 유류오염 이후 지속적인 변화를 거쳐 회복 된 것으로 간주할 수 있는 것으로 판단되었다.
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[그림 2-5-3]은 시기별 변화를 나타낸 객체(조간대 정선) 주변에 분포의 중심을 보이는 출현종을 표시한 것이다. 갑각류에 속하는 십각류의 게류, 단각류부터 연체동물 그리고 갯지렁이류 등에 속하 는 출현종들의 학명을 나타낸 것인데, 조사해역 연성조간대에서는 유류오염 직후에 갑각류의 단각류 Sinocorophium japonicum이나 딱총새우(Alpheus japonicus), 민꽃게(Charybdis japonica) 연체 동물 이매패류의 굴(Magallana gigas), 지중해담치(Mytilus galloprovincialis) 극피동물의 가시닻해 삼(Protankyra bidentata) 등과 같이 서해안 갯벌에서 보편적으로 볼 수 있는 종들이 우세한 분포를 보였으며, 이외에도 건강한 서식처보다는 교란이 발생한 곳에서 우세한 빈도로 관찰되는 오염지시 종, 등가시버들갯지렁이(Capitella capitata) 등이 출현하였다. 반면 조사시기의 후반부에서도 종 조 성은 다르나 역시 흔하게 관찰되는 갑각류의 단각류, Corophium spp., Platorchestia spp., Urothoe spp., Harpinia spp., 자주새우류, Crangon spp., 게류의 Hexapus spp., 연체동물, 대양조개류의 Macoma tokyoensis, 개조개(Saxidomus purpuratus), 그리고 다모류의 기회종에 해당하는 Mediomastus spp., Prionospio cirrifera, P. paradisea, Pseudoploydora spp. 그리 고 Tharyx spp. 등이 출현하였다. 기회종의 출현은 종 조성에 차이는 있었으나 조사기간에 전반적 으로 관찰된 것으로 보였으며, 오염의 영향을 지시하는 단각류의 출현 역시 조성에는 차이가 있었 으나 해당 분류군의 다양한 종들이 조사기간 전반에 걸쳐 출현한 것에는 차이가 없었다.§
[그림 2-5-3]의 상단에 있는 바 그래프는 조사기간 동안 저서무척추동물 군집에서 가장 두드러진 변화를 지시한 제 1DCA 축을 따라, 유류오염에 민감한 것으로 알려진 단각류와 스트레스에 대한 내성이 상대적으로 강한 것으로 알려진 다모류 각 분류군 내 출현종수의 분포가 비균질적으로 분 포하는 지의 여부를 알아보기 위한 것이다. 이를 위해 제 1축을 등간격으로 5등분한 뒤 다모류 219종과 단각류 72종의 구간별 출현 비율을 계산하여 나타내었으며, 단각류가 유류오염에 민감하 다면 좌측의 구간에서 높은 출현종수 비율을 나타낼 것이고, 다모류는 우측의 구간에서 높은 비율 을 나타낼 것을 가정하였다. [그림 2-5-3]에 의하면, 단각류는 오히려 유류오염 발생 시점과 인접 한 객체들이 분포하는 우측의 구간에서 상대적으로 높은 출현종 비율을 나타내었다. 그러나 다모류 의 경우에는 같은 구간인 사고 직후의 시점에서 다른 시기에 비해 탁월하게 높은 비율을 나타내어 이곳의 다모류 출현은 교란의 영향과 관련있는 것으로 해석될 수 있었으며, 따라서 출현종의 비율 측면에서는 의미있는 생물학적 반응으로 판단되었다.Ⅱ. 유류유출 영향 평가 5. 조간대 연성기질 저서무척추동물
[그림 2-5-1] 2007년 동계부터 2018년 하계까지 태안해안국립공원 조간대 연성기질 저서무척추동물 군집 자료를 대상으로 실시한 탈경향 대응분석(detrended correspondence analysis) 결과-조사 시기별, 조간대 정선별 산점도
[그림 2-5-2] 2007년 동계부터 2018년 하계까지 태안해안국립공원 조간대 연성기질 저서무척추동물 군집 자료를 대상으로 실시한 탈경향 대응분석(detrended correspondence analysis) 결과-조사 연도별 객체의 분포 중심과 95% 산포 범위
Ⅱ. 유류유출 영향 평가 5. 조간대 연성기질 저서무척추동물
0 0.1 0.2 0.3 0.4
<=-40 <=88 <=216 <=344 <=472
S p e c ie s n u m b e r (% )
First CA axis score Polychaeta Amphipoda
[그림 2-5-3] 2007년 동계부터 2018년 하계까지 태안해안국립공원 조간대 연성기질 저서무척추동물 군집 자료를 대상으로 실시한 탈경향 대응분석(detrended correspondence analysis) 결과-조간대 연성기질 저서무척추동물의 산점도
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[그림 2-5-4]는 조사대상 조간대별로 구분한 객체의 분포 중심과 95% 산포 범위를 나타낸 것이 다. 우측에 분포가 국한된 백사장과 신진도리는 2007년부터 2009년까지만 조사가 이루어진 곳이 었다. 그림의 상부에 위치한 만리포와 파도리, 학암포 등지는 생물다양성이 낮은 곳이며, 아래에 산포된 나머지 지역의 경우에는 생물다양성이 상대적으로 높은 곳으로 나타나 이에 따른 지역별 차이도 분명한 것으로 볼 수 있었다. 조사대상 가운데 나머지 8개 해수욕장의 경우, 앞서 기술한 시간에 따른 변화 특성과 함께 고려하여 해석한다면, 조사 초기부터 2018년에 이르기까지 생물다 양성에는 차이가 있으나 점진적으로 동일한 방향성을 갖는 패턴의 변화를 보인 것으로 추정할 수 있었다.§
[그림 2-5-5]는 2007년부터 2018년까지 채집된 자료를 바탕으로 DCA를 실시하고, 제 1축으로 부터 산출된 객체별 점수를 색깔별로 구분한 뒤 조사시기별로 나타낸 것이다. 따라서 조간대 연성 기질 저서무척추동물 군집 상이 나타낸 가장 두드러진 변화를 보여주는 것이라 할 수 있으며, 앞 서 언급한 바 있는, 제 2축의 구배가 반영한 조사지역 간 생물다양성의 차이와는 무관한 것이다.좌측 상단의 2007년 동계부터 조사 대상 조간대는 국지적으로 미세한 차이를 보이나 시간에 따른 변화를 공통적으로 나타내었고, 주로 북측에 위치한 조간대, 그 가운데에서도 만리포에서 같은 시 기 내 다른 지역과 차이를 나타내는 것으로 파악되었다. 이후 2013년도까지는 시간에 따른 뚜렷 한 변화를 보였으며, 2014년도부터는 조사시기 간 그리고 지역 간 차이는 없는 것으로 보아도 무 방할 정도로 작은 변화를 보였다. 이 같은 시간에 따른 점진적이면서도 분명한 저서무척추동물 군 집의 변화는 본 연구진이 조간대 내 상부부터 하부까지의 표본을 병합하여 개별적인 표본 간 비교 에서 관찰될 수 있는 극심한 군집 변동성이 완화된 데에 기인할 가능성도 있으나, 무엇보다도 환 경요인의 변화가 지배적이거나 일대에 영향을 미치는 커다란 환경 교란 이후의 변화에 따른 것일 가능성이 크며, 후자와 같은 사건이 실제로 본 조사해역에서 발생하였고, 이후 국립공원관리공단 국립공원연구원(2018b)에서 보고한 다양한 생물 구성원들의 시계열적 변화와 회복과 관련된 생태 계 반응에 대한 관찰 결과들을 고려하면, 교란 이후의 회복을 나타내는 현상인 것으로 해석하는 것이 타당하다.