가. 서열분석(ordination analysis)-CCA (canonical correspondence analysis)
§
환경요인과 같은 연속형 변수를 대상으로 자료의 선형적인 패턴을 분석하는 주성분 분석(Principal component analysis)과 달리, 개체수와 같은 이산형 자료(discrete data)와 환경요인에 대해 단봉형 반응(unimodal response)을 가정할 수 있는 생물 종별 자료에 적합한 대응분석(Correspondence analysis) 계열 가운데 변환된 종별 출현자료와 환경자료 간 가중다중회귀 모형을 추정하고 이로부터 환경변수 벡터와의 선형적인 관계를 제시하는 정준대응분석(canonical correspondence analysis, 이 하 CCA)를 실시하였다(고현석 등, 2015).§
환경요인으로는 다중공선성 문제(muticollinearity problem)를 고려하여 상관관계 절대값 |0.5| 이 상이 추정된 변수 쌍의 경우 하나를 제외하였으며, 가급적 많은 변수들이 분석에 포함될 수 있도록 변수들을 선택하였다. 이러한 과정을 통해 CCA에 포함된 환경요인은 퇴적물 내 자갈 함량 (GRAVEL), 니질 함량(MUD), 강열감량(IL), 비소(As), 카드뮴(Cd), 수은(Hg), 납(Pb), 16PAHs, 염 분(Salinity), pH, 용존산소(DO), 엽록소-a(Chl-a), 화학적산소요구량(COD), 용존무기질소(DIN), 규 소(Si) 등의 15개 변수들이었다. 환경요인과 조하대 저서무척추동물 자료는 환경요인 결손값의 문제 (2008년 퇴적물 평균입도를 제외한 나머지 조직변수 그리고 수층 염분, 수온, pH, 수심, 용존산소, 중금속 외 다수 일반수질항목들의 결손 발생)로 2009년 이후부터 2017년 10월까지의 계절별, 정점 별 채집 자료를 활용하였다. 일부 시기의 경우 환경요인의 결손값으로 저서무척추동물 자료가 제외 되었으며, 2014년 동계와 춘계의 자료가 이와 같은 사례에 해당하였다.§
[그림 2-6-1]은 앞서 설명한 자료를 대상으로 실시한 CCA 분석 결과 가운데 조사 정점과 환경요 인을 이중으로 나타낸 산점도이다. 정점들의 산포도에서 좌측에는 유류유출 사고가 발생한 시접과 가장 가까운 2009년의 정점 표본들이 배열된 것으로 나타났다. 우측으로 갈수록 조사 후반부에 해 당하는 2017년의 표본들이 배열되어 좌측에서 우측으로 시간에 따른 표본들의 차이에 따른 구배를 관찰할 수 있었다. 이와 같은 정점들의 산포 패턴과 관계가 있는 환경요인 가운데 가장 유력한 것은 니질 함량(MUD)이었으며, 따라서 정점들의 배열은 퇴적상의 차이에 기인하는 것으로 추정할 수 있 었다. 16PAHs나 유기물 농도를 지시하는 변수들(IL, COD 등) 그리고 중금속 등은 니질 함량과 비 례하는 것으로 알려져 있으며, 이들 변수의 벡터의 방향은 MUD와 다소 어긋나긴 하였으나 우측의 정점들로 갈수록 이러한 변수들의 관찰값이 증가하는 경향을 갖는다고 볼 수 있다. 국립공원관리공 단 국립공원연구원(2018b)에 의하면, 조사해역의 퇴적물 내 16PAHs 농도는 측정이 이루어진 내내 줄곧 미국 해양대기청(NOAA)의 tPAHs에 대한 ERL (Effective Range Low) 기준인 4,022 ppb에 크게 못 미치는 수준을 유지하였다. 따라서 [그림 2-6-1]의 산포도는 유류오염에 의한 영향과는 다 소 거리가 있는 것으로 볼 수 있다.Ⅱ. 유류유출 영향 평가 6. 조하대 연성기질 저서무척추동물
16PAHs
[그림 2-6-1] 2009년부터 2017년까지 태안해안국립공원 조하대 퇴적물과 수층에서 측정된 환경요인과 저서무척추동물 군집 자료를 활용하여 실시한 정준대응분석(canonical correspondence analysis) 결과-정점과 환경요인 벡터의 이중 산점도
§
[그림 2-6-2]는 [그림 2-6-1]의 정점 산포도를 연도별로 구분하여 95% 산포 범위와 분포의 중심 을 나타낸 것이다. 연도별 저서무척추동물 자료는 2009년과 나머지 조사기간의 것이 뚜렷한 차이를 보이는 것으로 나타났다. 나머지 조사기간인 2011년부터 2017년까지는 산포 범위와 분포의 중심이 겹쳐서 생물상에 큰 변화가 없는 것으로 볼 수 있었다. 앞서 [그림 2-6-1]로부터 제시된 환경요인 역시 이와 같은 연도별 차이를 반영하는 것으로 2009년과 나머지 기간에는 퇴적상에 다소 현저한 차이가 있었던 것으로 볼 수 있다.§
[그림 2-6-3]은 CCA 분석 결과 가운데 저서동물 종과 환경요인을 이중으로 나타낸 산점도이다. 정 점과 저서동물 종 산포도는 스케일에서 다소 차이는 있으나 이는 정점 표본을 구성하는 저서동물 종 들이 객체에 비해 훨씬 다양한 변동성을 나타내기 때문이며 종의 분포의 중심은 산포도에서 정점이 배열된 위치 그리고 방향성과 일치한다. 앞서 [그림 2-6-2]의 정점 산포도와 [그림 2-6-3]의 저서 동물 종 산포도를 동시에 고려하면, 정점들 간의 차이는 조사 초기의 표본들이 주로 배치된 좌측에 서 상대적으로 큰 것으로 볼 수 있었다. 이는 좌측의 정점들이 사질 퇴적상의 표본들로 구성되어 있 으나 같은 유형의 퇴적상임에도 불구하고 2009년과 나머지 조사기간의 생물상이나 종 조성에 뚜렷 한 차이를 보였기 때문이라 할 수 있다.§
[그림 2-6-4]는 저서동물 종의 분포 중심을 표시한 파란색 원형 포인트를 분류군 명으로 대체하여 나타낸 것이다. 사질 퇴적상의 경우, 2009년도에는 다양한 미소 갑각류들(예를 들어, 단각류, Gitanopsis spp., 쿠마류, Lapmprops sarsi, 주걱벌레류, Tanaidacea spp. 등)이 분포의 중심을 보였으나, 이후에는 같은 사질 퇴적상임에도 불구하고, 다모류(Pisione spp., Lepidonotus elongatus 등), 연체동물(Loliginidae spp., Megacardita coreensis, Eulima major), 해면동물 (Leucandra barbata), 피낭류(Eugyra sp.) 등의 출현하여 분류군 조성뿐만 아니라 분류군의 다양 한 정도에서도 차이를 보였다. CCA 산포도 우측의 니질이 우세한 서식처에서는 좌측에 비해 현저한 차이로 볼 수 없었으며, 주로 연체동물에 속하는 다양한 저서동물 종(예를 들어, Mitrella albuginosa, Derjuginella rufofasciata, Dosinia amphidesmoides, D. abyssicola, D. corrugata, Cadella spp. Etrema subauriformis, Eunaticina papilla, Macoma tokyoensis 등)이 출현하였다. 특기할 만한 사항으로는 저서동물 가운데 전형적인 기회종으로 알려진 등가시버들갯지렁이(Capitella capitata)나 Kröncke (1990)과 Niermann et al.(1990)에 의해 전형적인 r-전략자로 분류된 민얼 굴갯지렁이(Spiophanes bombyx) 등이 2009년도 그룹이 위치한 곳에 분포의 중심을 두었다는 것 이며, 비록 16PAHs 농도나 각종 중금속 물질의 농도와는 거리가 있으나 이로부터 당시 오염 영향 의 존재를 유추해 볼 수 있었다.Ⅱ. 유류유출 영향 평가 6. 조하대 연성기질 저서무척추동물
16PAHs
[그림 2-6-2] 2009년부터 2017년까지 태안해안국립공원 조하대 퇴적물과 수층에서 측정된 환경요인과 저서무척추동물 군집 자료를 활용하여 실시한 정준대응분석(canonical correspondence analysis) 결과-연도별 정점그룹의 95% 산포범위와 환경요인 벡터의 이중 산점도
16PAHs
[그림 2-6-3] 2009년부터 2017년까지 태안해안국립공원 조하대 퇴적물과 수층에서 측정된 환경요인과 저서무척추동물 군집 자료를 활용하여 실시한
Ⅱ. 유류유출 영향 평가 6. 조하대 연성기질 저서무척추동물
[그림 2-6-4] 2009년부터 2017년까지 태안해안국립공원 조하대 퇴적물과 수층에서 측정된 환경요인과 저서무척추동물 군집 자료를 활용하여 실시한 정준대응분석(canonical
나. 군집 분석
§
태안해안국립공원 조하대 연성기질 저서무척추동물 군집 분석 결과, 저서무척추동물 군집은 유사도 30% 수준에서 크게 4개의 군집으로 나뉘었다. 군집은 크게 북부 해역(정점군 A, D)과 남부 해역 (정점군 B)으로 나뉘었고, 시기에 따라 정점군 A, B, D (2011~2018년)와 정점군 C (2008~2009 년4)
)로 구분되는 특성을 보였다[표 2-6-1, 그림 2-6-5~6].§
정점군 A는 St.02와 St.04로만 구성되었으며, 이 정점군을 이루는 저서무척추동물은 평균 18 종/㎡으로 조사되었다. 퇴적 환경은 모래 함량이 평균 89.5%를 나타냈으며, 예쁜얼굴갯지렁이류(
Prionospio spp.)와 모래무지옆새우사촌류(Urothoe spp.) 등이 주요 우점종으로 조사되었다.
§
정점군 B는 유사도 약 35% 수준에서 정점군 B-1과 B-2로 나뉘었으며, 정점에 따라 구분되는 특 성을 보였다. 정점군 B-1은 2008년과 2009년을 제외한 St.08~09, St.12~13 정점으로 구성되었 고, 2013년부터 2016년까지 조사된 St.02 정점이 이 정점군에 속하였다. 모래 함량은 평균 45.8%, 펄 함량이 평균 54.0%로 정점군 중에서 펄 함량이 가장 높은 것으로 나타났다. 주요 우점 종으로는 아기반투명조개(Theora lata)와 헛고리갯지렁이류(Glycinde spp.) 등이 있었다.§
정점군 B-2의 경우, St.03, St.05~07, St.10~11, St.14~15 정점으로 이루어진 가장 큰 정점군이 었다. B-2 정점군의 저서무척추동물 군집의 출현종수, 서식밀도, 생체량, 종다양성지수, 종풍부도지 수 모두 나뉜 정점군 중에서 가장 높은 것으로 나타났다. 퇴적 환경은 모래 함량이 68.4%, 펄 함량 이 26.2%를 보였고, 주요 우점종으로 넓적다리붙은꼬리옆새우(Gammaropsis utinomii), 큰사슴갯 지렁이(Amphicteis gunneri) 등이 조사되었다.§
정점군 C는 2008년부터 2009년까지 조사된 정점으로 주로 구성되었으며, 퇴적환경은 정점군 B-2 와 유사하였다. 이 정점군에서 주요 우점종은 육질꼬리옆새우류 Corophium spp.와 얼굴갯지렁이류 (Spionidae spp.) 등이었으며, 2011년부터 2018년까지 조사된 정점군들에 비해 종다양성과 서식밀 도, 생체량이 낮은 것으로 나타났다.§
정점군 D는 2011년부터 2018년까지 조사된 St.01 정점으로만 구성되었으며, 정점군들 중에서 생 물다양성과 종풍부도, 생체량 등이 가장 낮은 것으로 나타났다. 정점 St.01은 모래 함량이 94.9%로 다른 정점군들 중에 가장 높은 퇴적 환경 특성을 보였으며, 큰머리미갑갯지렁이(Glycera capitata), 예쁜얼굴갯지렁이류(Prionospio spp.) 등이 주요 우점종으로 조사되었다.4) 2008~2009년 St.01~02, 2008년 St.14~16, 2009년 St.07 제외
Ⅱ. 유류유출 영향 평가 6. 조하대 연성기질 저서무척추동물
Group A Group B
Group C Group D
B-1 B-2
정점
St.02 (2011-2012, 2017-2018),
St.04 (2013-2017)
St.08~09, St.12~13,
St.02 (2013-2016)
St.03, St.05 ~ 07, St.10~11,
St.14~15, St.04 (2011-2012,
2018)
St.02 ~ St.16 (2008 ~ 2009) (2009년 St.7, 2008년 14-16
제외)
St.01 (2011 ~ 2018)
평균 출현종수
(종/0.1㎡) 18±7 28±8 32±14 17±75) 6±3
서식밀도
(개체/㎡) 1,156±1,328 2,434±3,286 2,783±6,675 576±1,330 260±255 생체량
(g/㎡) 53.9±139.1 141.8±301.8 167.7±387.0 21.8±35.8 7.8±22.5
종다양성지수
(H’) 2.06±0.54 2.46±0.58 2.56±0.63 2.20±0.50 1.33±0.46
종풍부도지수
(R) 2.56±0.92 3.66±0.96 4.20±1.50 2.61±0.89 0.94±0.43
자갈 함량(%) 2.2±3.8 0.2±0.9 5.4±9.3 3.2±8.9 0.3±0.8
모래 함량(%) 89.5±10.9 45.8±27.0 68.4±20.6 68.5±20.7 94.9±7.2
펄 함량(%) 8.3±9.7 54.0±27.2 26.2±21.6 28.3±20.8 4.8±7.2
주요 우점종
Prionospio spp.
(450 개체/㎡, 39.0%)
Theora lata (757 개체/㎡,
28.8%)
Gammaropsis utinomii (628 개체/㎡,
21.4%)
Corophium spp.
(117 개체/㎡, 17.1%)
Glycera capitata (60 개체/㎡,
23.1%) Urothoe spp.
(112 개체/㎡, 9.7%)
Glycinde spp.
(248 개체/㎡, 7.8%)
Amphicteis gunneri (150 개체/㎡,
5.1%)
Spionidae spp.
(84 개체/㎡, 12.2%)
Prionospio spp.
(40 개체/㎡, 15.4%) Cerapus tubularis
(49 개체/㎡, 4.2%)
Sternaspis spp.
(188 개체/㎡, 7.2%)
Ampelisca spp.
(125 개체/㎡, 4.3%)
Amage spp.
(50 개체/㎡, 7.3%)
Spio spp.
(37 개체/㎡, 14.1%) [표 2-6-1] 조하대 연성기질 저서무척추동물의 군집 특성
5) 정점에 따라 채집 면적이 0.1~0.4㎡로 상이하였음.