서 론

06-제주도와(dh).181529.pdf378.1KB

잘피(seagrasses)는 연안과 하구에 서식하는 해산현화식물로 극지방을 제외한 전세계 연안에 60여종이 분포하고 있다. 우리나라 연안에는 Zostera속 5종, Phyllospadix속 2종, 하구종인 Ruppia martima와 아열대성 잘피인 Halophila nipponica의 9종이 자생하고 있음이 보고되었다(Lee and Lee 2003; Kim et al. 2009). 잘피서식지는 다양한 어족자원들의 산란장, 치어의 생육지 및 서식처를 제공하고(Huh and Kitting 1985; Hovel et al. 2002), 수중의 영양염을 제거하여 수질을 정화하고 연안과 하구에서 중요한 생태적 기능을 발휘하고 있다(Thomas and Cornelisen 2003). 

그러나 1960년대 이후 인위적 요인인 매립, 어로활동, 준설, 해안선 정비, 부영양화와 자연적 요인인 질병, 폭풍, 표류성 해조류 등으로 인하여 세계적으로 잘피 서식지가 급격히 감소하였고(Short and Wyllie-Echeverria 1996), 우리나라에서는 1970년대 이후 매립, 준설과 급격한 부영양화 등으로 인하여 절반 이상의 잘피 군락이 훼손되었다고 보고되고 있다(Lee and Lee 2003). 2007년 정부에서는 개체수가 현저하게 감소하고 있는 종으로, 학술적 경제적 가치가 높으며 국제적으로 보호가치가 높은 해양생물 46종을 보호대상해양생물로 지정하여 관리하기 시작하였으며, 이 중 Zostera속 4종(Z. marina, Z. caulescens, Z. caespitosa, Z. asiatica)과 Phyllospadix속 2종(P. japonicus, P. iwatensis)의 잘피가 포함되어 있다(해양수산부 2007).

Lee and Lee (2003)는 우리나라 연안의 잘피 자생지를 55~70 km² 로 추정하였으나, 그 분포 현황에 대한 정보는 여전히 부족한 실정이다. 현재까지 잘피의 분포 현황이 조사된 곳은 남해안의 동대만, 북동부 광양만, 섬진강 하구와 득량만으로 약 12km² 의 잘피 서식지가 확인되었다(강 등 2006; 김 등 2008a; 김 등 2009, 2010). 따라서, 효율적인 보호대상해양생물의 관리와 보존을 위해서는 생물종의 분포 현황의 파악이 우선적으로 필요할 것이다(강 등 2006; 김 등 2008a; 김 등 2009, 2010). 

수생식물의 분포를 조사하기 위해서 다이빙을 통한 직접적인 잠수조사, 항공촬영, 수중 비디오카메라, 수중음향탐사방법과 위성촬영까지 다양한 방법들이 활용되고 있다(Bulthus 1995; Mumby et al. 1997; 강 등 2006; Schultz 2008). 항공 촬영과 위성 촬영은 주로 조간대 조사에 활용되고 있으며, 수중음향 탐사방법을 조하대에 시행하고는 있으나 해조류와의 구분이 명확하지 않을 수 있다(McKenzie et al. 2001). 제주도와 추자도에 자생하는 잘피의 경우 서식 수심이 비교적 깊고, 해조류가 풍부한 암반지역에 근접하여 분포하므로 비교적 많은 노동력과 시간이 필요하지만 본 조사에서는 GPS를 활용한 직접적인 잠수조사를 채택하였다(김 등 2009, 2010). 

제주도는 우리나라 남단의 가장 대표적인 섬으로, 제주도 동북 연안에 자생하는 거머리말의 생태적 특성은 보고되고 있으나(Lee 2007), 잘피의 분포 현황에 대한 자료가 매우 부족하다. 특히, 제주시에 속한 가장 넓은 섬인 추자도에 자생하는 잘피에 대해서는 종과 서식 현황에 대한 자료는 전무한 실정이다. 본 연구에서는 제주도와 추자도에 자생하는 잘피의 종 조성, 분포 면적, 형태 및 생물량 조사와 서식지의 환경 조사를 통한 잘피의 서식 현황을 파악하고자 한다. 

재료 및 방법

1. 잘피 자생지 분포면적 및 종 조성

제주도와 추자도의 잘피 현황을 파악하기 위하여 잘피의 자생 유무를 지역 어촌계원들의 설문조사를 통해 2011년 6월에 파악하였고, 자생하고 있는 지역의 종 조성, 분포 면적, 형태 및 생물량 조사와 서식지의 환경 조사를 2011년 7월에 조사하였다(Fig. 1). 잘피의 분포 면적은 GPS (Garmin 60 CSx, Taiwan)를 이용하여 조사하고, GPS에 기록된 위도와 경도를 토대로 어장관리 프로그램(해양수산부 2003)의 전자지도를 통해 잘피가 차지하는 분포 면적을 추정하였다(김 등 2009, 2010). 조사지역에서 자생하고 있는 잘피의 종조성은 직접 잠수하여 시료를 채취한 후 실험실에서 확인하였다(Fig. 1, S1~S10). 

Fig. 1. Seagrass survey area. Seagrasses observed in dotted area in Jeju Island (A~F) and Chuja Island (G~I). Stational points (S1~S10) indicate sampling sites for morphology, density and biomass of seagrasses and environmental factors.

2. 형태, 밀도 및 생물량

잘피의 형태조사는 6개체 이상을 채취하여(Fig. 1, S1~S10) 얼음이 채워진 쿨러에 보관한 후 실험실에서 잎의 수, 잎의 폭, 엽초의 길이 및 지상부의 길이 등을 측정하였다(Lee et al. 2005; 국토해양부 2011). 밀도는 20cm×20 cm의 방형구(n=4) 내에 자생하는 개체수를 측정하였다(Fig. 1, S1~S10). 방형구 내 잘피의 지상부와 지하부를 모두 채취하여 얼음이 채워진 쿨러에 보관하여 실험실로 이동하였고 담수로 부착생물 및 퇴적물 등을 제거한 후, 지상부와 지하부로 분리하여 60℃에서 항량으로 될 때까지 건조 한 후 각각의 건중량을 측정하였고(n=4), 이를 토대로 단위 면적 당 생물량(g DW m^-2 )을 계산하였다(Lee et al. 2005; 국토해양부 2011). 

3. 잘피 자생지의 환경특성

수온과 염분 농도는 현장에서 수질측정기(YSI 85)로 측정하였다. 해수의 영양염 농도를 측정하기 위해 해수는 150 mL의 시료병(n=4)으로 해수를 채수하였다(Fig. 1, S1~S10). 퇴적물 공극수의 영양염을 측정하기 위해 아크릴 코어(내경 9 cm×높이 13 cm)로 퇴적물을 채취하여(n=4) 밀봉한 후 얼음이 채워진 쿨러에 보관하여 실험실로 이동하였고, 퇴적물을 8,000 rpm에서 20분간 원심분리한 후 공극수를 채취한 후 분석하였다(Fig. 1, S1~S10). 해수와 퇴적물 공극수의 암모늄염, 질산염+아질산염, 인산염의 농도는 흡광광도법으로 측정하였다(국토해양부 2010).

4. 통계분석

해수와 퇴적물 공극수의 영양염, 잘피의 형태, 밀도와 생물량 자료는 normality와 homogeneity of variance를 검정한 후 one-way ANOVA를 이용하여 정점에 따른 차이의 유의성을 검사하였다. 통계분석은 SPSS 10.1을 이용하였으며, 모든 측정치는 평균(mean)과 표준오차 (SE)로 나타내었다. 

결 과

1. 잘피 자생지 분포 면적 및 종 조성

제주도에서는 동북해안에서만 거머리말(Z. marina)이 출현하고 있었는데 가장 넓은 거머리말 자생지는 평균수심 4~5m에서 시흥리와 오조리로 연결되어 나타났으며, 200,000m² 의 면적으로 조사되었다. 다음으로 넓은 자생지를 이루고 있는 지역은 종달리(10,278 m²), 오조리(9,788m²), 하도리의 토끼섬(7,118 m²)과 북촌리의 다려도(5,814 m²) 순으로 나타났으며, 제주도의 거머리말 자생지는 238,572m²로 조사되었다(Table 1, Fig. 2A~F). 추자도는 상추자도와 하추자도로 나누어지는데 수거머리말(Z. caulescens), 포기거머리말(Z. caespitosa)과 거머리말로 3종의 잘피가 출현하였다. 상추자도의 대서리에는 수거머리말 자생지(3,064 m²)와 거머리말 자생지(498m²)가 출현하였고, 영흥리에는 수거머리말(6,649m²)과 포기거머리말(1,870m²)이 자생하고 있었다. 하추자도의 예초리에는 11,503m²의 수거머리말 자생지가 평균 수심 5~6m에서 나타나 추자도에서 출현하는 잘피 3종 중수거머리말 서식지가 가장 넓게 분포하고 있었다(Table 1, Fig. 2G~I). 

Table 1. Seagrass species, distributional area, morphology, density and biomass of the seagrasses occurred in Jeju and Chuja Islands. Seagrass survey was conducted in July 2011. Depth was expressed as MSL (mean sea level). ND means not found

Fig. 2. Mapping of distributional areas of the seagrass species in Jeju Island (A~F) and Chuja Island (G~I).

2. 형태, 밀도 및 생물량

거머리말의 형태적 특성을 살펴보면 평균 개체의 길이와 엽초의 길이는 각각 32.1~80.1 cm, 6.5~13.4 cm이며, 평균 잎의 폭은 6.5~10.6mm의 범위로 정점 간 유의한 차이가 보였다(P<0.005, Table 1, Fig. 3A, B, D). 개체당 평균 잎의 수는 4.6~5.0개로 정점별 유의한 차이는 나타나지 않았다(P=0.164, Table 1, Fig. 3C). 추자도에 자생하는 수거머리말의 평균 개체의 길이와 엽초의 길이는 각각 82.4~128.4 cm, 21.7~28.8 cm, 평균 잎의 폭은 12.2~15.3mm이며 정점별 유의한 차이가 나타났고(P<0.005, Table 1, Fig. 3E, F, H), 잎의 수는 4.7~5.0개의 범위로 정점별 유의한 차이는 나타나지 않았다(P=0.286, Table 1, Fig. 3G). 포기거머리말의 평균 개체의 길이와 엽초의 길이는 각각 83.0 cm와 15.1 cm이고, 평균 잎의 수와 폭은 각각 4.6개와 7.2mm이었다(Table 1, Fig. 3I~L).

Fig. 3. Morphological characteristics of the seagrasses occurred at the study sites in Jeju and Chuja Islands. Shoot height (A, E, I), sheath length (B, F, J), numbers of leaves (C, G, K) and leaf width (D, H, L).

거머리말 영양지의 평균 밀도는 112.5~362.5 shoot m^-2 로서 정점 3에서 가장 높았다(P<0.005). 거머리말생식지의 평균 밀도는 0~25.0 shoot m^-2 로서 정점 1과 정점 6에서는 생식지가 발생하지 않았으며, 정점 간 유의한 차이는 나타나지 않았다(P=3.331, Table 1, Fig. 4A). 수거머리말 영양지의 평균 밀도는 131.3~218.8 shoot m^-2 로서 정점 9에서 가장 높았다(P<0.005, Table 1, Fig. 4B). 정점 9의 포기거머리말 영양지의 평균 밀도는 78.0 shoot m^-2 로서 생식지는 나타나지 않았다(Fig. 4C). 

Fig. 4. Shoot density of the seagrasses occurred at the study sites in Jeju and Chuja Islands. Z. marina (A), Z. caulescens (B) and Z. caespitosa (C).

잘피 종의 단위면적당 평균 생물량은 거머리말의 경우에 지상부는 49.4~263.0 g DW m^-2 , 지하부는 27.3~100.4 g DW m^-2 , 총 생물량은 84.5~363.4 g DW m^-2 로 정점 6에서 가장 낮았고 정점 3에서 가장 높았다(P<0.005, Table 1, Fig. 5A~C). 수거머리말의 경우에 지상부는 93.5~199.7 g DW m^-2 , 지하부는 21.4~80.7 g DW m^-2 , 총 생물량은 137.0~280.4 g DW m^-2 로 정점 9에서 가장 높았다(P<0.005, Table 1, Fig. 5D~F). 포기거머리말의 경우에 지상부는 61.2 g DW m^-2 , 지하부는 7.6 g DW m^-2 , 총 생물량은 68.8 g DW m^-2 이었다(Table 1, Fig. 5G~I). 

Fig. 5. Above ground biomass (A, D, G), below ground biomass (B, E, H) and total biomass (C, F, I) of Z. marina, Z. caulescens and Z. caespitosa at the study sites in Jeju and Chuja Islands.

3. 잘피 자생지의 환경 특성

조사지역의 수온은 18.6~22.5℃, 염분은 32.2~33.3 psu이었다. 조사지역의 해수 영양염류 중 암모늄염과 인산염은 각각 1.1~6.0 μM과 0.2~0.9 μM 범위, 아질산염+질산염은 1.7~2.9 μM 범위로 정점별 유의한 차이가 나타났다(P<0.005, Fig. 6A~C). 퇴적물 공극수의 영양염류 중 암모늄염과 인산염은 각각 58.2~243.0 μM와 1.0~10.7 μM 범위였으며, 아질산염+질산염은 1.1~4.6 μM 범위이었고 정점별 유의한 차이가 나타났다(P<0.005, Fig. 6D~F). 

Fig. 6. Water column and sediment pore water nutrient concentrations at the study sites. Water column ammonium (A), phosphate (B) and nitrate+nitrite (C), and sediment pore water ammonium (D), phosphate (E) and nitrate+nitrite (F).

고 찰

본 조사 결과 제주도와 추자도의 잘피 자생 면적(0.26 km²)은 남해안의 득량만 (5.1 km²), 북동부 광양만 (4.05 km²)이나 섬진강 하구(1.84 km²)의 자생지에 비해 매우 좁았다. 남해안의 경우 굴곡이 심한 리아스식 해안으로수심이 낮고 조류의 흐름이 비교적 완만하여 거머리말 속의 잘피들이 넓게 서식하기 유리한데 비해(Lee and Lee 2003), 제주도 주변해역은 단조로운 해안선의 형태를 띄고 있으며, 조류(water current)의 직접적인 영향을 받으며 수심이 깊은 외해로 곧바로 연결되어 (정 등 2000) 잘피의 자생에 제한을 받을 수 있다. 이러한 영향으로 오조리에서 조천리에 이르는 제주도 동북연안과 하추자도의 북쪽에 위치한 예초리와 상추자도의 동쪽에 위치한 대서리와 영흥리에서만 잘피가 자생한 것으로 판단된다. 

잘피의 형태적 특성, 밀도와 생물량은 종과 서식환경에 따라 다양하게 나타날 수 있다(Dennison and Alberte 1982; Udy and Dennison 1997; Livingston et al. 1998; Bradley and Stolt 2006). 잘피의 성장은 광합성에 필요한 수중 광량에 의존하며, 수중광량은 수심이 증가할수록 용존 및 부유입자와 플랑크톤 등의 영향으로 기하급수적으로 감소한다 (Widemann and Bannister 1986; Gallegos et al. 1990). 거머리말은 서식환경에 따라 차이가 있으나 표층광의 약 20%를 요구하며(Lee et al. 2007), 얕은 수심(1.3m)에 자생하는 거머리말이 깊은 수심(5.5 m)에 자생하는 거머리말보다 개체의 길이와 성장속도가 높았다(Dennison and Alberte 1982). 우리나라 남해 연안의 거머리말 자생지는 대부분 얕은 수심(조간대~3m)에서 발달되어있는데 비해(강 등 2006; 김 등 2008a; 김 등 2009, 2010), 본 조사지역에서 대부분의 거머리말 자생지는 비교적 깊은 수심(4~5m)에서 출현하고 있었다. 

퇴적물의 입도 조성도 거머리말의 성장에 중요한 영향을 미칠 수 있다(Short 1987; Bradley and Stolt 2006). 니질의 퇴적물은 조류의 흐름이 완만한 만에 주로 형성되어 지상부와 지하부의 성장을 촉진시켜 잘피 개체의 길이, 잎의 폭과 지하경의 성장이 증가하는데 비해, 사질의 퇴적물은 조류의 흐름이 비교적 빠른 곳에 발달되며 개체의 길이나 잎의 폭이 감소된다(Short 1987; Livingston et al. 1998; Bradley and Stolt 2006). 본 조사 장소의 거머리말 자생지(93.5~95.8%, unpublished data)의 사질 함량은 우리나라 남해 연안의 거머리말 자생지의 사질 함량(39.9~93.4%; 박 등 2005; 김 등 2008b; 김 등 2009, 2010)보다 높게 나타났다. 

수층과 퇴적물 공극수내의 질소, 인 등과 같은 적정한 영양염의 농도도 잘피의 성장에 영향을 미친다(Murray et al. 1992; Udy and Dennison 1997). 제주도와 추자도 조사장소의 해수 영양염류 중 암모늄염, 인산염, 아질산염+질산염 농도는 각각 1.1~6.0 μM, 0.2~0.9 μM, 1.7~2.9 μM 범위로서 비슷한 시기에 조사된 남해안의 대표적 거머리말 자생지인 섬진강 하구와 득량만과 유사하고, 퇴적물 공극수의 영양염류 중 암모늄염, 인산염, 아질산염+질산염 농도는 각각 58.2~243.0 μM, 1.0~10.7 μM, 아질산염+질산염은 1.1~4.6 μM 범위로서 득량만과 유사하였다(김 등 2009, 2010). 

제주도와 추자도의 거머리말은 모든 조사정점의 평균 개체 길이가 32.1~80.1 cm로서 비슷한 시기에 측정된 득량만과 섬진강 하구와 비교하면 매우 짧게 나타났다(김 등 2009, 2010). 거머리말의 지상부, 지하부 및 총 생물량은 각각 49.4~263.0 g DW m^-2 , 27.3~100.4 g DW m^-2, 84.5~363.4 g DW m^-2으로 유사한 시기에 조사된 득량만, 섬진강 하구, 가막만 및 진동만보다 낮은 값을 보였다(김 등 2008b; 김 등 2009, 2010). 이는 조사지역의 거머리말 자생지가 우리나라 남해연안의 거머리말 자생지에 비해 사질함량이 높은 깊은 수심에서 출현하고 있기 때문으로 판단된다. 

제주도와 추자도에 자생하는 거머리말의 평균 영양지 밀도는 112.5~362.5 shoot m^-2 로 남해안의 거머리말 자생지와 유사하게 나타난데 비해 생식지 밀도는 0~25.0 shoot m^-2로 매우 낮게 조사되었다. 남해안에 자생하는 거머리말 생식지의 밀도는 서식지에 따라 차이가 있으나, 영양 번식이 우세한 앵강만에서는 13 shoot m^-2, 종자발아로 유식물의 출현이 높은 동대만에서는 57 shoot m^-2로 조사되었으며(이 등 2005a), 진동만의 생식지 밀도는 45 shoot m^-2로 대규모 적조의 영향으로 훼손된 잘피 자생지가 종자 발아로 성장한 유식물의 정착으로 회복되었다(Lee et al. 2007). 제주도 거머리말 자생지의 생식지 밀도는 정점 3을 제외하면 0~12 shoot m^-2으로서 남해안에 자생하는 거머리말 보다 낮았고, 특히 가장 서식면적이 넓은 정점 1에서 생식지가 출현하지 않은 것은 추후 상세한 생태 조사가 요구된다.

우리나라 연안에 자생하는 거머리말의 생태 정보는 최근 활발히 연구되고 있는데 비해, 수거머리말과 포기거머리말의 자료는 매우 부족한 실정이다(Lee et al. 2005; 이 등 2005a; 이 등 2005b). 추자도에 자생하는 수거머리말의 평균 개체의 길이는 82.4~128.4 cm로서 득량만과 유사하고(김 등 2009), 율포만 보다는 짧았다(이 등 2005b). 추자도 영흥리에 자생하는 포기거머리말의 평균 개체의 길이는 83.0 cm로서 율포만과 유사하였다(이 등 2005b). 본 조사 결과 추자도에 분포하고 있는 수거머리말과 포기거머리말의 서식 면적은 확인되었으나, 계절 경향이 뚜렷한 온대성 수역에 자생하는 이들 종의 계절적인 조사가 추후 필요할 것으로 생각된다. 

전 지구적인 해양의 가치를 화폐로 나타낸 Costanza et al. (1997)에 의하면 연간 1 ha당 해양의 총 가치는 $577 ha^-1  yr^-1, 잘피 생태계의 가치는 $19,004 ha^-1 yr^-1로 보고하고 있다. 또한, 잘피 자생지의 경제적 가치를 상업 및 휴양시설, 폭풍으로의 보호기능 등을 고려하여 산출하면 1에이커의 면적당 연간 $9×10³ ~$28×10³ 의 경제적 효과가 있는 것으로 평가하고 있고(Texas Parks and Wildlife Department 1999), 이 값을 우리나라에 적용시 득량만은 135~420억원(김 등 2009), 섬진강 하구가 49~153억원(김 등 2010)의 경제적 가치로 추정 환산 되었으며, 제주도와 추자도에 자생하는 잘피 자생지의 경제적 가치로 환산하면 제주지역 잘피 자생지는 연간 6~20억원으로 추정해 볼 수 있다. 따라서 제주지역 잘피 자생지는 경제적 가치뿐만 아니라 높은 생산성을 유지하는데 중요한 기능을 담당하고 있으며, 우선적으로 밝혀진 잘피분포 현황(강 등 2006; 김 등 2008a; 김 등 2009, 2010) 등과 마찬가지로 제주지역 잘피 분포 현황을 보고함으로서 잘피 자생지 보존과 관리에 중요한 자료로 제공될 것으로 판단된다. 

적 요

제주도와 추자도에 자생하는 보호대상해양생물인 잘피자생지의 서식 현황을 조사하기 위해 2011년 7월 GPS를 활용하여 서식면적을 기록하였고, 직접적인 잠수 조사로 서식 현황을 확인하였다. 잘피가 자생하는 곳은 해수와 퇴적물 공극수의 영양염 분석과 함께 분포 면적, 종조성, 형태적 특성, 밀도와 생물량을 조사하였다. 추자도에는 3종의 거머리말속 잘피(거머리말, 수거머리말, 포기거머리말)가 출현한 것에 비하여 제주도에는 거머리말 한 종이 동북연안에서만 서식하고 있었다. 제주도의 거머리말 서식면적은 238,572m² 이고, 추자도의 잘피 서식면적은 23,584m²로 수거머리말이 21,216m², 포기거머리말이 1,870m², 거머리말이 498m²를 차지하고 있었다. 제주도와 추자도의 거머리말은 조간대부터 조하대 평균 수심 5m까지 출현하였다. 추자도의 포기거머리말과 수거머리말은 각각 조하대 평균 수심 3~4m와 4~6m에서 출현하였다. 

사 사

이 논문은 2011년도 해양생태계 기본조사로 수행된 연구결과입니다. 조사에 협조해 주신 제주도와 추자도의 어촌계원께 감사드립니다.