서 론
육상에 인접한 연안해역은 유기탄소 및 기초생산을 지 탱할 수 있는 각종 영양염이 많은 양으로 유입되어, 생물 해양학은 물론 환경해양학적으로도 흥미로운 영역이다 (Hopkinson et al. 2005;Cloern et al. 2014). 또한 육상에서 유입된 다양한 물질은 해양의 이화학적 작용은 물론 생물 작용에 의해 희석되거나 이동되면서 활발하게 혼합되기 때문에 무생물학 및 생물학적 환경인자의 농도구배가 크 며 (Hoshiai 1964;McLusky 1993), 식물플랑크톤을 포함한 생물군집의 패치분포 (Haury et al. 1978)는 물론 생지화학 적 반응도 다양하다. 뿐만 아니라 일사량 및 강수량과 같 은 기상인자와 조석 등의 해수 유동에 의해 생물의 시·공 간적 분포와 계절천이도 크며 (Trigueros and Orive 2000;Yoon 2016b), 풍부한 영양염 공급으로 상대적으로 세포크 기가 큰 종에 의해 식물플랑크톤 군집이 형성되는 것이 알 려진다 (Cloern 2018).
한국 남해는 쓰시마난류, 중국대륙연안수, 한국고유연 안수 및 여름에는 황해저층 냉수괴 등 다양한 수괴 영향 을 받을 뿐만 아니라, 이들 수괴에 의한 연안전선이 명확 하게 형성되는 곳으로, 각 수괴의 확장 정도에 따라 매우 복잡한 해양환경을 나타낸다 (Beardsley et al. 1985;Yang and Kim 1991;Cho and Kim 1994;Lee 1999). 또한 남해 동 부해역은 낙동강, 남강 및 섬진강 등의 상대적 대형 하천 을 통해 육수 유입이 원활하지만, 서부해역은 내만해역에 중·대형 하천 등이 존재하지 않아 영양염이 양자강 희석 수 및 한국고유수 등 외부에서 유입되는 환경 특성을 나타 낸다 (Cho and Kim 1984;Yang et al. 1995;Yoon 1999). 또한 남해의 내만해역을 대상으로 한 기초생물 해양학적 연구 는 매우 다양하지만 (Yoon 2011, 2017), 광역적인 남해 전 해역을 대상으로 하는 식물플랑크톤 군집 등 생물해양학 적 연구는 상대적으로 빈약하다.
때문에 이 논문은 이른 여름 광역적인 남해를 대상으로 실시한 현장조사의 결과에서 식물플랑크톤 군집의 특이 적인 분포형상이 관찰되어, 그의 분포 양상과 분포를 발생 시키는 인자을 규명하여 남해의 생물해양학적 환경특성 을 고찰하고자 하였다.
재료 및 방법
이른 여름 남해 연안해역의 식물플랑크톤 분포특성을 파악하기 위해 2018년 6월말에서 7월 중순에 남해 동부 거제도 구조라 연안에서 서부 완도 충도 연안까지 11개 해 역을 대상으로 조사하였다 (Fig. 1). 조사 해역은 편의상 전 라남도 연안해역인 완도, 고흥 및 여수 손죽도, 안도 해역 을 서부해역으로 여수 오천동, 남해 금포 해역을 중부해역 으로, 그리고 경상남도 거제 구조라 및 저구리, 통영 연대 도, 사천 신수도 해역을 동부해역으로 구분하여 표현하였 다. 그리고 각 조사해역에서 0.5~1.0 mile 간격으로 3개 정 점을 설정하여 표층과 저층 (해저표층퇴적층에서 1~2 m 위의 수층)의 해수를 채수하여 분석하였지만, 유사한 환경 특성을 가지고 있어 이들 값을 평균하여 하나의 해역으로 표현하였다. 조사는 소형선박을 이용하여 반돈채수기 (용 량 3 L)로 해수 500 mL를 채수하여, 현장에서 루골용액을 2%가 되도록 첨가하여 표본을 고정하였고, 루골용액의 광 분해를 차단을 위해 표본병은 알루미늄포일로 차광하였 다. 차광된 표본은 실험실에서 메스실린더를 이용 각 단계 에서 최소 48시간 정치시켜 500 mL→100 mL→50 mL→10 mL의 농축단계를 거쳐 50배 농축하였다 (OSC 1986).
검경은 pipetman으로 농축시료 0.1 mL를 가로 및 세 로로 1.0 mm 간격의 계선이 들어 있는 계수판 (Rigosha, No. 5608-C)에 커버글라스를 한 다음 미분간섭장치 (DIC)가 장착된 광학현미경 (Nikon, Eclipse 80i)을 이 용, 100X~400X 배율로 종의 동정과 계수를 실시하는 정 량 및 정성분석을 실시하였다. 식물플랑크톤 종 동정은 Cupp (1943), Chihara and Murano (1997), Tomas (1997), Hallegraeff et al. (2010) 및 Omura et al. (2012) 등의 문헌과 다양한 분류논문을 참고하였다. 그리고 최근 식물플랑크 톤 분류 및 분류체계는 다양한 기술의 발달로 급격하게 변 화되고 있어, 종명 및 분류체계는 World Register of Marine Species (WoRMS, www.marinespecies.org)의 현 시점을 기 준으로 정리하였다.
또한 식물플랑크톤 군집구조 특성을 분석하기 위한 생 태지수는 출현종과 현존량자료를 이용하여 종 다양성지 수 (Hʹ) 및 우점도지수 (D)를 정점별로 다음 계산식에 준 하는 Primer program을 이용 계산하였다.
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Pi : i번째 종의 점유율
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우점도지수 : D=(Y1+Y2)/Y (McNaughton 1968)
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Y : 총세포수, Y1과 Y2 : 첫째와 둘째 우점종 세포수
결 과
1. 종조성
이른 여름 남해 연안해역에서 관찰된 식물플랑크톤 종은 56속 105속으로 비교적 다양하였지만, 공간별로는 46.9 ±7.4 (평균±표준편차, 이하 같음)의 변동 폭을 보였 다. 분류군별은 규조류가 31속 55종으로 52.4%의 점유율 을, 와편모조류는 18속 42종으로 40.0%, 규질편모조류가 3속 4종으로 3.8%, 유글레나조류가 1속 1종으로 0.9%, 그 리고 담수산 녹조류가 3속 3종으로 2.9%의 점유율을 보 여 규조류 및 와편모조류의 점유율이 상대적으로 높았다 (Fig. 2).
해역별로는 거제 구조라 해역은 총 30속 51종에, 규조 류가 19속 30종으로 60.0%, 와편모조류가 8속 17종으로 34.0%, 규질편모조류가 2속 3종으로 4.0% 그리고 유글레 나조류가 1속 1종으로 2.0%의 점유율을 보였고, 거제 저 구리 해역은 총 31속 54종에, 규조류가 19속 33종으로 61.1%, 와편모조류가 8속 16종으로 29.6%, 규질편모조류 가 3속 4종으로 7.4%, 그리고 유글레나조류가 1속 1종으로 1.9%의 점유율을 나타내었다 (Fig. 3). 통영 연대도 해역은 총 29속 57종에, 규조류가 18속 34종으로 59.6%, 와편모조 류는 9속 20종으로 35.1% 그리고, 규질편모조류가 2속 3종 으로 5.3%의 점유율을, 사천 신수도 해역은 총 26속 52종 에, 규조류가 18속 34종으로 65.4%, 와편모조류는 7속 14 종으로 26.9%, 규질편모조류가 2속 3종으로 5.8%, 그리고 유글레나조류가 1속 1종으로 1.9%의 점유율을 나타내었 다 (Fig. 3). 남해 금포 해역은 총 34속 53종에, 규조류가 22 속 32종으로 60.4%, 와편모조류가 6속 14종으로 26.46%, 규질편모조류가 2속 3종으로 5.7%, 그리고 유글레나조류 가 1속 1종으로 1.8%, 그리고 담수산 녹조류가 3속 3종으 로 5.7%의 점유율을, 여수 오천동 해역은 총 29속 47종에, 규조류가 17속 26종으로 55.3%, 와편모조류가 8속 16종으 로 34.1%, 규질편모조류가 3속 4종으로 8.5%, 그리고 유글 레나조류가 1속 1종으로 2.1%의 점유율을 보였다 (Fig. 3). 여수 안도 해역은 총 31속 47종에, 규조류가 17속 26종으 로 58.0%, 와편모조류가 10속 16종으로 32.0%, 규질편모조 류가 3속 4종으로 8.0%, 그리고 유글레나조류가 1속 1종 으로 2.0%의 점유율, 여수 연도 해역은 총 26속 39종에, 규 조류가 15속 25종으로 64.1%, 와편모조류가 8속 11종으로 28.2%, 그리고 규질편모조류가 3속 3종으로 7.7%의 점유 율을 나타내었다 (Fig. 3). 여수 손죽도 해역은 총 24속 34 종에, 규조류가 17속 24종으로 71.4%, 와편모조류가 5속 7 종으로 20.0%, 그리고 규질편모조류가 2속 3종으로 8.6% 의 점유율을, 고흥 외나로도 해역은 총 26속 38종에, 규 조류가 18속 29종으로 66.0%, 와편모조류가 6속 8종으로 21.0%, 그리고 규질편모조류가 2속 2종으로 5.3%의 점유 율을 보였고, 완도 충도 해역은 총 28속 44종에, 규조류가 18속 29종으로 65.9%, 와편모조류가 8속 12종으로 27.3%, 그리고 규질편모조류가 3속 3종으로 6.8%의 점유율을 나 타내었다 (Fig. 3).
즉 남해 연안에서 동부해역은 50종 이상으로 상대적으 로 다양한 종이 출현하지만, 서부해역은 30~40대의 출현 종수로 상대적 낮은 종수를 보였다. 이를 서부의 충도에서 동부의 구조라까지 단순하게 회귀분석을 하면 Y=2.75× +33.0 (r=0.814)의 유의적인 관계식이 성립되어 남해의 서부에서 동부해역으로 진행할수록 식물플랑크톤 출현 종수가 증가하였다 (Fig. 3). 그리고 식물성 편모조류의 구 성 비율도 해역에 따라 차이를 보여 여수 오천동 등 중앙 부 해역에서 상대적으로 높고, 서쪽 해역에서 낮은 경향 을 보였지만, 동부해역이 서부해역보다 높은 경향을 나타 내었다 (Fig. 3). 다만 제시된 회귀분석의 결과에서 정점 사 이의 거리는 등 간격이 아니라는 것에 주의가 필요하다 (현종량에서도 동일).
2. 식물플랑크톤 현존량
이른 여름 남해 연안해역의 세포밀도로 표현된 식물플 랑크톤 현존량은 표층에서 고흥 외나로도 해역의 최솟값 5.5 cells mL-1에서 사천 신수도 해역의 최댓값 593.2 cells mL-1의 범위로 변화하여, 137.5±173.9 cells mL-1의 변동 폭으로 평균보다 표준편차가 커, 해역적 차이가 매우 크 게 나타났다. 해역별로는 구조라 표층은 전체 세포밀도 가 87.7 cells mL-1에 대해 규조류가 77.0 cells mL-1로 87.8% 의 점유율을, 식물성 편모조류는 10.7 cells mL-1로 12.2% 의 점유율을 보였고, 저층은 69.9 cells mL-1에 대해 규조 류가 62.5 cells mL-1로 89.4%의 점유율을 나타내었다 (Fig. 4). 저구리 표층은 109.2 cells mL-1에 대해 규조류가 103.5 cells mL-1로 94.8%의 점유율을, 저층은 120.7 cells mL-1에 대해 규조류가 116.4 cells mL-1로 96.4%의 점유율을 보였 고, 연대도 표층은 249.7 cells mL-1에 대해 규조류가 237.7 cells mL-1로 95.6%의 점유율을, 저층은 168.8 cells mL-1에 대해 규조류가 157.2 cells mL-1로 93.1%의 점유율을 나타 내었다 (Fig. 4). 신수도 표층은 전체 세포밀도가 596.1 cells mL-1에 대해 규조류가 589.1 cells mL-1로 98.8%의 점유 율을, 저층은 144.1 cells mL-1에 대해 규조류가 142.0 cells mL-1로 98.5%의 점유율을 보여, 남해 동부해역은 규조류 에 의한 세포밀도 점유율이 88% 이상의 높은 비를 나타내 었다 (Fig. 4). 그러나 금포 표층은 56.2 cells mL-1에 대해 규 조류가 38.8 cells mL-1로 69.0%, 식물성 편모조류가 17.4 cells mL-1로 29.0%의 점유율을 보였고, 저층은 105.6 cells mL-1에 대해 규조류가 101.3 cells mL-1로 95.9%의 점유율 을 보였으며, 오천동 표층은 243.8 cells mL-1에 대해 식물 성 편모조류가 148.1 cells mL-1로 60.7%의 점유율로 규조 류 39.3%보다 높았고, 저층은 159.8 cells mL-1에 대해 규 조류가 124.7 cells mL-1로 78.0%의 점유율을 보여, 식물성 편모조류의 점유율이 높은 특징을 보였다 (Fig. 4). 그렇지 만 안도 표층은 92.7 cells mL-1에 대해 규조류가 88.2 cells mL-1로 95.1%의 점유율을, 저층은 46.1 cells mL-1에 대해 규조류가 45.3 cells mL-1로 98.3%의 점유율을 보였고, 연 도 표층은 31.4 cells mL-1에 대해 규조류가 28.6 cells mL-1 로 91.1%의 점유율을, 저층은 27.9 cells mL-1에 대해 규조 류가 27.5 cells mL-1로 97.4%의 점유율을 보였으며, 손죽도 표층은 20.7 cells mL-1에 대해 규조류가 19.4 cells mL-1로 93.7%의 점유율을, 저층은 19.2 cells mL-1에 대해 규조류가 18.7 cells mL-1로 97.2%의 점유율을 보여, 남해 동부해역보 다 더 높은 90% 이상의 규조류 점유율을 나타내었다. 또한, 고흥 외나로도 표층은 5.5 cells mL-1에 대해 규조류가 3.5 cells mL-1로 63.6%의 점유율을, 저층은 11.2 cells mL-1에 서 규조류가 10.2 cells mL-1로 91.1%의 점유율을 보여 가 장 낮은 세포밀도를 나타내었다 (Fig. 4). 충도 표층은 19.7 cells mL-1에 대해 규조류가 16.3 cells mL-1로 82.7%의 점유 율을, 저층은 29.6 cells mL-1에서 규조류가 26.9 cells mL-1 로 90.9%의 점유로 중앙부 해역을 제외한 동부 및 서부해 역의 식물플랑크톤 현존량은 규조류에 의해 크게 지배되 는 특성을 나타내었다 (Fig. 4).
식물플랑크톤 현존량은 출현 종수에서 관찰되는 서부 에서 동부해역으로 규칙적으로 증가하는 모습은 관찰되 지 않았지만, 남해 금포 해역을 경계로 서부와 동부해역으 로 구분하여 회귀분석을 하면, 모두 높은 상관계수로 여 수 오천동에서 완도 충도 해역까지는 Y= -39.8X -70.3 (r= -0.819)의 완만한 감소를 나타내는 반면, 사천 신 수도에서 거제 구조라 해역까지는 Y= -166.8X+677.8 (r= -0.915)로 매우 급격하게 감소하는 경향을 나타내었 다 (Fig. 4).
3. 우점종 및 우점율
이른 여름 남해 연안해역의 식물플랑크톤 군집에서 5% 이상의 우점율을 나타내는 우점종은 부영양화 해역 의 지표종 (Iizuka 1985)으로 알려진 중심규조 Skeletonem costatum-ls가 오천동과 충도를 제외한 해역에서 우점 출현 하였고, 기타 우점종은 해역에 따라 많은 차이를 나타내었 다 (Table 1).
구조라 표·저층은 4종의 우점종이 출현하여, 표층에서 우상규조 Nitzschia sp./small type 및 S. costatum-ls가 32.3% 와 17.9%의 우점율을, 와편모조류 Tripos fusus 및 중심규조 Chaetoceros affinis가 각 6.9%와 5.9%의 우점율을 보였으며, 저층은 Nitzschia sp./small type 및 S. costatum-ls가 29.1%와 17.1%, Ch. affinis 및 T. fusus가 10.9%와 7.9%의 우점율로 우점 출현하였다 (Table 1). 저구리는 표층 5종, 저층 4종 의 우점종으로 표층은 S. costatum-ls, 중심규조 Chaetoceros curvisetus 및 Leptocylindrus danicus가 13.2~13.9%의 낮은 우점율, Ch. affinis와 중심규조 Eucampia zodiacus가 9.0% 와 7.3%의 우점율을, 저층은 S. costatum-ls와 L. danicus가 22.0%와 14.0%, Ch. curvisetus, Ch. affinis가 9.9%와 8.0%의 우점율을 보였으나, 표층의 E. zodiacus는 우점 출현하지 않았고, 연대도 표·저층은 3종의 우점종으로 표·저층 우 상규조 Pseudo-nitzschia sp. 및 S. costatum-ls가 표층 12.8% 와 10.0%, 저층 13.6%와 12.1%의 낮은 우점율로 우점하였 으며, Nitzschia sp./small type이 표·저층에서 8.5%와 9.8% 의 우점율을, 신수도 표·저층은 3종의 우점종으로 표층 에서 Ch. curvisetus, S. costatum-ls가 29.3% 및 23.9%, 저층 에서 27.7% 및 27.8%의 우점율을 보였으며, Chaetoceros radicans가 표·저층에서 9.4%와 5.7%로 우점하였다 (Table 1). 금포는 표층 4종, 저층 3종의 우점종으로 표·저층에 서 S. costatum-ls가 20.8%과 43.1%의 우점율로 최우점하였 고, 표층은 기타 Pseudo-nitzschia sp.와 T. fusus가 각 18.6% 및 12.8%, Ch. affinis가 5.4%의 우점율을, 저층은 표층 Ch. affinis 대신 Ch. curvisetus가 우점율 11.9%를 보였으나, T. fusus는 1.9%로 우점율이 감소하였다 (Table 1). 오천동은 표층 4종, 저층 2종의 우점종으로 표층에서 유독와편모 조류 Gymnodinium catenatum이 우점율 41.0%로 극우점 하였고, 와편모조류 Scrippsiella trochoides 및 Prorocentrum triestinum이 11.9%와 6.0%의 우점율을, L. danicus가 5.0%의 우점율을 보였으나, 저층은 G. catenatum의 우점율이 18.8% 로 감소하였고, 표층에서 우점한 2종의 와편모조류의 우점 율은 1% 대로 낮아졌으며, L. danicus가 우점율 7.7%로 표 층보다 다소 증가하였다 (Table 1). 안도는 표층 2종, 저층 3 종의 우점종으로 표·저층에서 S. costatum–ls가 각 47.6%와 48.8%의 우점율로 극우점하였고, Ch. curvisetus가 11.9%와 10.6%, 그리고 L. danicus가 저층에서 6.4%의 우점율을, 연 도는 표·저층 3종의 우점종으로 S. costatum-ls가 35.9%와 45.1%로 극우점하였고, Ch. curvisetus가 7.2%와 12.5%, 그리 고 L. danicus가 5.3%와 4.5%로 우점하였다 (Table 1). 손죽 도는 표·저층 3종의 우점종으로 중심규조 Stephanophyxis turris 및 S. costatum-ls가 표층 28.4%와 28.7%, 저층 25.6% 와 37.0%의 우점율로 표층과 저층에서 최우점종과 차우점 종으로 교차하였고, L. danicus가 표층과 저층에서 8.4%과 11.1%의 우점율로 출현하였다 (Table 1). 외나로도는 표· 저층 4종의 우점종으로 표층에서 L. danicus와 T. fusus가 17.1%와 12.2%의 우점율을, S. costatum-ls와 Nitzschia sp./ small type이 9.8%와 6.1%, 저층은 S. costatum-ls가 우점율 16.1%로 최우점하였으며, 표층의 L. danicus와 T. fusus는 우 점율 6.3%와 4.8%로 감소하였으며, 표층에 우점 출현하지 않은 우상규조 Thalassionema nitzschioides가 5.4%의 우점율 로 출현하였다 (Table 1). 충도는 표층 8종, 저층 5종의 우점 종으로 다양한 우점종이 출현하여, 표층에서 규조류 7종과 와편모조류 Tripos furca, T. fusus가 약 5%의 우점율을, 저 층은 Nitzschia sp./small type이 10.4%, L. danicus, Proboscia alata, Pseudo-nitzschia pungens, St. turris 등이 우점율 5% 전 후의 출현하였지만, 표층의 우점 와편모조류는 우점율 2% 수준으로 감소하였다 (Table 1).
다만 남해 서부해역인 손죽도, 외나로도 및 충도는 식물 플랑크톤 전체 세포밀도가 매우 낮아, 출현세포의 조그마 한 변화에도 5% 이상의 우점율을 나타내는 등, 우점종이 식물플랑크톤 군집을 대표하는 종으로 의미 부여가 어려 운 특징을 보였다.
4. 생태지수
이른 여름 남해 연안해역의 식물플랑크톤 군집 특성을 표현하는 생태지수에서 표층 다양도 지수는 현존량이 낮 은 외나로도 해역에서 최솟값 2.320에서 연대도 해역의 최 대값 3.491의 범위로 변화하여, 2.674±1.101의 변동 폭을 나타내었다. 해역적으로 경상남도 연안해역인 동부에서 3.0 이상의 높은 값으로 군집 안정도가 큰 것에 반해, 전라 남도 해역인 서부에서는 안도의 3.055를 제외하면 3.0 이 하의 지수로 군집 안정도가 다소 낮은 특성을 보였다. 표 층 우점도 지수도 외나로도 및 충도 해역에서 0.338로 최 솟값을 보이는 것에서 안도 해역에서 최댓값 0.671의 범위 로 변동하여, 0.503±0.121의 변동 폭으로 중앙부 해역에 서 우점도 지수가 높은 반면 서부 및 동부의 저구리 해역 에서 낮은 지수를 보였다 (Fig. 5). 저층은 손죽도 해역에서 최솟값 2.059에서 연대도 해역에서 최댓값 3.437의 범위 로 변화하여, 표층과 같이 동부해역에서 높고, 서부해역에 서 낮은 지수값을 나타내었다. 저층 우점도 지수도 표층과 유사하여 외나로도 및 충도 해역에서 0.330으로 최솟값을 보였고, 안도에서 0.672의 최댓값의 범위로 변동하여, 중앙 부 해역인 신수도, 금포, 오천동 및 손죽도 해역에서 0.6 이 상의 높은 지수를 나타내었다.
또한 다양도와 우점도 지수 사이의 관계에서 상대적으 로 다양한 종의 출현 및 높은 세포밀도를 보였던 동부해역 은 명확한 역의 관계를 나타내고 있는 것에 반해, 출현 종 수 및 세포밀도가 낮았던 서부해역 및 특정 종에 의해 극 우점 되었던 중앙부 해역은 두 지수 사이에 분명한 관련성 이 관찰되지 않았다 (Fig. 5).
고 찰
남해 연안해역은 각 조사해역의 환경특성, 즉 육지에서 부터 조사해역까지 거리 차이, 내만해역에 하천의 존재 는 물론 대규모 임해공업단지의 조성 등 서로 다른 특성 을 가지고 있어 단순하게 비교·평가할 수는 없지만, 남해 라는 유사성을 기초로 하여 분석하였다. 이른 여름 남해 연안해역의 식물플랑크톤 군집에서 출현이 확인된 105종 은 서해 및 동해 일부해역에 비하면 낮은 값이라 할 수 있 지만 (Choi 2011;Shin 2013;Yoon 2017), 상대적으로 다양 한 종조성을 보이는 것으로 판단되었다 (Yoon 2011), 그러 나 분류군별 구성비는 국내 연안해역의 식물플랑크톤 군 집은 연중 규조류에 의해 높은 점유율을 나타내고 있는 것 (Choi 2011)에 반해, 와편모조류를 포함한 식물성 편조 조류의 구성비가 높은 특징을 보였다. 이러한 결과는 국 내 연안해역에서도 고수온기에 와편모조류 출현 종수가 증가하여 (Yoon et al. 1992;Yoon and Go 1994;Yoon 1995, 2011), 온대해역 식물플랑크톤 군집의 계절변화 및 고수 온기에 규조류에서 와편모조류로 우점종이 천이 되는 현 상 (Parsons et al. 1984)이 관찰되었다. 그러나 고수온기 개 방된 온대해역과 내만 및 연안해역에서 식물플랑크톤 종 천이를 유발시키는 원인은 서로 다른 특성을 보이기에 (Yoon 1989), 단순한 결과 비교에 큰 의미를 부여할 수는 없다.
이른 여름 남해 연안해역의 식물플랑크톤 세포밀도는 일반적으로 국내 연안에서 관찰될 수 있는 수준이지만 (Yoon 2011), 서부해역의 10 cells mL-1 이하의 세포밀도 는 남해 연안에서는 매우 낮은 수준이라 할 수 있다. 그렇 지만 이례적인 수준은 아니며 (Yoon 2011), 국내에서 상 대적으로 빈영양 특성을 보이는 동해의 세포밀도에서는 0.1 cells mL-1의 수준도 어렵지 않게 관찰된다 (Choi 2011;Yoon 2016a).
이른 여름 남해 연안의 식물플랑크톤 군집에서 우점종 은 오천동 및 충도 해역을 제외한 해역에서 부영양화 지표 종 (Iizuka 1985;Yoon 1995)인 Skeletonema costatum-ls가 해 역에 따라 우점율의 차이는 있지만 우점 출현하였고 (Yoon 2011), 오천동 해역을 제외한 금포에서 손죽도까지의 중 앙부 해역에서 최우점종으로 출현하여, 주변의 대규모 임 해공업단지 및 도시의 영향을 받는 것으로 판단되었다. 또 구조라 해역은 우상규조 Nitzschia sp./small type이 최우점 하는 이례적 현상이 관찰되었다 (Choi 2011). 해역별로는 오천동 해역에서 최우점한 Gymnodinium catenatum은 여름 남해 중앙부 해역에서 높은 세포밀도로 출현하는 것이 보 고되었으며 (Yoon 2017), 태평양 동부해역을 포함한 다양 한 연안해역에서 대규모 적조를 발생시켜 해양생물에 커 다란 피해를 발생시키는 종으로 보고되는 유해생물이다 (Band-Schmidt et al. 2010;Quijano-Scheggia et al. 2012). 또 한 거제 저구리 표층에서 낮은 우점율로 출현한 Eucampia zodiacus는 남해 중앙부 해역에서 늦가을에서 초봄까지 극 우점하는 종 (Yoon 2017)으로 일본 연안해역의 김 양식장 에서는 겨울에 적조를 발생시켜 김과 심한 영양경쟁으로 김 변색 등 품질을 악화시키는 유해적조생물종 (Nishikawa et al. 2007)으로 고수온기에 남해에서 우점하는 것은 다소 이례적이다. 그리고 손죽도 해역에 Stephanopyxis turris가 차우점종으로 출현한 것 역시 다소 이례적이다. 이 종은 전 세계의 연안에 광범위하게 분포하는 종이지만 (Ferrario et al. 2012), 국내에서 우점 출현하는 사례는 잘 알려져 있 지 않다. 그러나 기타 우점 출현하는 대부분 종들은 국내 남서 해역에서 계절과 해역에 따라 어렵지 않게 우점 출 현하는 종이다 (Yoon 2011). 그리고 오천동 등 와편모조류 에 의해 우점되는 해역에서 표층과 저층의 세포밀도에 큰 차이를 보이는 것은 와편모조류의 일부 연직이동에 따른 결과로 볼 수 있었다 (Olli 1999;Gerbersdorf and Schubert 2011).
일반적으로 빈영양 해역은 소형세포인 피코플랑크톤 이 우점하지만, 영양염 공급이 원활한 연안해역은 대형세 포의 식물플랑크톤이 우점하며 (Cloern 2018), 이러한 연 안해역의 대표적 종 (key bloom species)으로 기수성 규조 류, Cerataulina pelagica, Dactyliosolen fragilissimus, 와편모조 류, Heterocapsa triquetra, Prorocentrum cordatum 등 및 규조 류 Chaetoceros, Coscinodiscus, Skeletonema 및 Thalassiosira 속이 알려지고 있다 (Carstensen et al. 2015). 그리고 이른 여름 남해에서 우점한 종을 S. costatum-ls (like species)로 표현한 것은 20세기 말까지 Skeletonema 속은 S. costatum 단일 종으로 보고되었으나, 21세기에 들어 전자현미경 을 이용한 미세구조 관찰 및 분자생물학적 연구에 의해 Skeletonema 속은 단일종이 아닌 복수의 종으로 구성된다 는 제안 이후 (Zingone et al. 2005;Sarno et al. 2007;Smayda 2011), 32종으로 세분화 되었다. 그러나 최근 분류학적 재 검토로 S. barbadense, S. costatum 및 S. stylifera 3종 이외 29 종에 대해서는 아직 종명이 확정되지 않았다 (WoRMS, http://www.marinespecies.org). 또한 국내에서 우점 출 현하는 것으로 보고되는 S. costatum는 우리나라를 포함 한 동북아시아 해역에서 많은 양으로 출현하지 않는 것 이 보고되는 (Yamada 2013) 등, 불확실한 점이 많아 이 논 문에서는 기존문헌의 S. costatum으로 분류된 종을 포함하 여 Skeletonema 속의 모든 종을 S. costatum-ls로 정리하였다 (Yoon 2015).
이른 여름 남해 연안해역의 생태지수는 국내의 다른 해 역과 비교하여 상대적으로 높은 다양도 지수와 낮은 우 점도 지수를 보이는 것으로 판단되었다 (Shin 2013). 식물 플랑크톤 군집에서 남해 서부해역과 동부해역에서 출현 종수, 현존량, 우점종, 생태지수 등에서 많은 차이를 보이 는 이유를 파악하기 위해 식물플랑크톤 표본채집과 동시 에 측정된 수온, 염분 (YSI Pro DSS) 자료를 이용하여 T-S diagram 분석을 실시하였다. 결과 남해 중앙부 해역의 남 해애서 출현 종수와는 달리 낮은 현존량을 보이는 것은 남해 금포해역의 표층은 매우 낮은 염분농도에 의해 15.5 이하의 σt를 나타내고 있어 (Fig. 6A), 주변해역에 비해 낮 은 세포밀도를 보이는 것으로 판단되었다 (Hoshiai 1964;Vigil et al. 2009;Bazin et al. 2014). 그리고 Fig. 6A의 오른쪽 에 밀집하여 분포한 해역을 확대하여 살펴보면 (Fig. 6B), 남해 연안해역에서 식물플랑크톤 출현 종수 및 현존량이 높은 동부해역은 금포 및 신수도 해역의 표층을 제외하면 모두 서부해역보다 낮은 수온으로 22.0 이상의 σt로 밀집 된 분포를 보이는 반면, 서부해역은 동부해역에 비해 높은 수온으로 넓은 σt 범위로 분산된 특징을 보였다. 상대적으 로 낮은 σt를 나타내는 해역은 금포, 신수도 및 오천동 등 남해 중앙부 해역으로 내만에 섬진강과 남강 등 대형 하천 이 존재한다. 그러나 식물플랑크톤 군집의 변동은 다양한 물리·화학적인 무생물 환경인자는 물론 포식압 등의 생물 학적 인자까지 고려한 종합적인 고찰이 필요하기에, 단순 한 T-S diagram에 의해 전체 내용을 평가하기는 어렵다.
남해의 연안해역의 조사가 동시에 이루어지지 않고, 동 부해역은 6월 28일에서 7월 9일까지, 서부해역은 7월 12 일에서 7월 19일 사이에 실시되었다. 때문에 수온, 염분 분 포가 지리적 특성에 의한 것인지? 아니면 외부인자에 의 한 것인지를 평가하기 위해 기상청에서 제공한 지상관 측자료 (http://www.weather.go.kr/weather/climate/past_ table.jsp)를 이용하여 각 해역의 조사 당일을 포함한 1주 일 이전의 강수량을 검토하였다. 결과 2018년 6월 25일에 서 7월 7일 사이 남해안은 100 mm 이상의 강수가 있었으 며, 조사시점으로 보면 남해 동부해역은 조사시점에 통영 연대도가 127.6 mm에서 거제 구조라는 220.5 mm까지 매 우 높은 강수량을 기록한 반면, 남해 서부해역은 5.0 mm 이하이거나 전혀 강수량이 기록되지 않았다 (Fig. 7). 특 히 남해 금포 해역은 조사 당일 179.5 mm의 강수가 있었 던 것으로 나타났다. 즉 남해의 해역에 따른 수온, 염분의 차이는 기상요인에 의해 발생하는 것으로 해석되었다. 연 안해역은 육상을 통한 물리·화학적인 환경인자의 원활 한 공급 등으로 인근 해역과 이들 인자의 농도구배가 크며 (McLusky 1993), 식물플랑크톤 군집 등의 생물학적 인자 는 외부에서 공급되는 영양염 등 물리·화학적 무생물 환 경 인자에 따른 시·공간적 변동 폭이 매우 큰 특성을 보였 다 (McLusky 1993;Trigueros and Orive 2000).
제공된 자료를 이용한 주성분분석은 SPSS 프로그램을 이용하여 누적기여율 70%를 기준으로 계산한 (Yoon 1989, 2016a) 결과는 Z=3.395Z1+1.875Z2+1.237Z3 (누적기여 율 81.3%)로 제2주성분까지 누적기여율은 65.9%를 나타 내었다. 인자부하량 (Fig. 8A)과 득점분포 (Fig. 8B)에 의한 해역별 구분 및 특징은 높은 강수량으로 낮은 염분을 보이 지만, 비교적 다양한 출현 종수를 나타내는 남해 금포 해 역 (그룹 I), 높은 다양도 지수와 높은 강수량을 보이고 있 음에도 일정한 염분을 유지하는 거제 구조라, 거제 저구 리, 통영 연대도 및 사천 신수도의 남해 동부 연안해역 (그 룹 II), 상대적으로 높은 염분농도에 낮은 강수량을 보이면 서 단조로운 출현 종수를 보이는 여수 안도, 여수 연도, 여 수 손죽도, 완도 충도 및 고흥 외나로도의 남해 중앙부에 서 서부 연안해역 (그룹 III), 그리고 유독 와편모조류에 극 우점 되는 산단 인근의 여수 오천동 해역 (그룹 IV)으로 구 분되어, 앞에서 설명한 내용들과 일치하는 결과를 나타내 었다 (Fig. 8).
이러한 결과로부터 이른 여름 남해 연안해역의 식물플 랑크톤 군집의 공간분포는 강수에 의해 육상에서 유입되 는 영양염 공급의 차이에 따라 서로 다른 결과를 나타내 는 것으로 판단되었다. 즉 경상남도 연안인 동부해역 및 중앙부 여수 오천동 해역은 내만해역에 위치하는 낙동강, 남강, 섬진강 등의 대형하천을 통해 영양염 공급이 원활한 반면 (Hoshiai 1964;McLusky 1993), 서부해역은 내만에 대 형하천이 존재하지 않고 있을 뿐만 아니라 낮은 강수량으 로 내만에서 공급되는 영양염 공급이 원활하지 않으며, 양 자강 희석수 및 서남해의 한국연안고유수 확장으로 영양 염이 공급되는 부분이 크다는 기존의 연구결과 (Cho and Kim 1994;Yang et al. 1995;Lee 1999)와도 유사한 내용이 라 할 수 있었다.
적 요
남해 연안해역에서 이른 여름 식물플랑크톤 군집의 분 포특성을 파악하기 위해 2018년 6월말에서 7월 중순까지 11개 해역을 대상으로 실시하였다. 결과 출현한 식물플랑 크톤 출현 종은 56속 105종으로 규조류가 52.4%, 와편모조 류가 40.0%, 기타 편모조류가 7.6%였다. 현존량은 표층에 서 5.5~593.2 cells mL-1로 변화하여, 출현종과 현존량 모두 동부해역에서 높고, 서부 해역에서 낮은 특정을 나타내었 다. 식물플랑크톤 군집은 남해 금포, 여수 오천동 및 고흥 외나로도 해역을 제외하면 규조류에 지배되는 특성을 보 였으며, 우점종은 여수 오천동과 완도 충도를 제외하면 중 심규조 Skeletonema costatum-like species (ls)에 의해 우점되 었다. 그러나 오천동 해역은 유독와편모조류 Gymnodinium catenatum에 의해 극우점되었고, 남해 금포 및 외나로도 해 역은 와편모조류 Tripos fusus에 의해 12% 이상의 우점율을 나타내었다. 이른 여름 남해 연안해역의 식물플랑크톤 군 집의 공간분포는 강수량 등 영양염류 공급에 크게 지배되 고 있는 것으로 판단할 수 있었다.