서 론
조사항목 및 조사방법
조사지점과 조사항목
조사대상 석호 개황
통계분석
결 과
환경특성
수질환경의 특성
동물플랑크톤 군집구조
동물플랑크톤 종과 환경요인과의 상관관계
고 찰
동물플랑크톤의 군집구조 변화
관리방안
결 론
서 론
석호생태계는 담수와 해수의 유입 규모의 차이에 따라 수질환경이 급변하는 불안정한 수생태계이고 반폐쇄적인 호소이다. 석호생태계에서 생물군집구조는 해수와 담수의 기여 정도에 따라서 계절변화를 보인다(Hwang et al., 2010). 석호는 담수 및 해양 생물뿐만 아니라 회유성 어류에게도 서식 및 성장 그리고 산란을 위해 제공되는 인큐베이터로써 중요한 공간이고 철새들의 종착지 또는 경유지로도 이용되기 때문에 생태학적인 가치가 크다(Hong et al., 2023, 2024; Shan et al., 2013).
동해안에 분포하는 석호들은 국내에서 유일한 자연호소로 알려져 있다. 이들 동해안 석호생태계의 변화는 7번 국도의 건설과 더불어 시작되었고, 자연적 지형변화를 야기하는 유입하천의 특성변화, 석호 말단에서 보여지는 사구지형 및 유역의 토지이용의 변화 등 물리적인 영향이 누적된 결과이다(Lee et al., 2006). 일부 석호들에서는 농경지에 농업용수를 공급하기 위한 목적으로 해수의 침해를 방지하기 위해 연안과 석호 사이에 수문을 설치하기도 하였다(Ko, 2005). 그 결과 수리수문학적인 특성, 수질환경 변화 및 생물이동단절 등 기수호인 석호의 자연적인 기능이 약화되거나 예측하지 못한 환경문제로 이어져 왔다.
하구에 위치하는 석호의 수질환경은 연안 사구를 통해 석호의 바닥층으로 침투 또는 직접적인 조수간만에 의한 해수의 침투와 내륙 유역에서 석호로 유입하는 담수의 유입 등과 밀접한 관련성을 가진다(Yoon and Woo, 2015). 석호의 수질 환경요인 중, 특히 염분도는 시기별 해수와 담수의 상대적인 유입량의 차이에 따라 결정되고, 시·공간에 따른 생물군집의 구조적인 변화의 요인이 되기도 한다(Huh et al., 2017). 이러한 생물군집의 변화를 야기시키는 또 다른 요인 중 하나로, 국내 동해안 석호에서는 강한 바람에 의한 수괴 교란이 발생될 시 심층의 혐기적인 환경 및 염분성층이 표층부로 확산되면서 생물폐사 현상이 발생하는 사례가 있다(Heo et al., 2011).
석호생태계에 대한 보전적 가치와 관련한 국민의 인식이 함양되고 이들 석호가 제공하는 생태계서비스를 현명하게 이용하기 위한 지자체의 노력 또한 확산되고 있다. 하지만 석호생태계를 현명하게 지속적으로 이용하기 위한 대책수립은 일관성이 없는 가운데 석호생태계와 관련한 모니터링과 생물의 서식지와 관련한 연구조사는 간과되어온 측면이 크다.
기존에 석호와 관련한 대다수의 연구는 지형변화와 더불어 수질학적인 측면에서 석호를 평가하기 위한 조사 목적에 초점을 맞추어 왔다(Heo et al., 2004; Lee et al., 2006). 일부 생물과 관련한 연구는 동·식물플랑크톤의 군집구조, 수산자원인 어류의 군집구조 및 분포 특성을 파악한 바가 있다(Cho and Park, 1969; Choi et al., 2007; Pyen, 1984).
최근 강원특별자치도 출범과 더불어 석호 주변 개발사업이 가속화될 우려가 표면으로 부상하고 있는 상황에서 국내 유일한 자연호소에 대한 보전 복원 및 이용 등 경제적인 가치평가에 대한 필요성이 커지고 있다. 따라서 동해안 석호들을 대상으로 특히, 인위적인 간섭 이후 과거의 지형 및 수질환경에 비해 현저하게 변화된 지금의 석호들에 대한 생태계 변화상, 특히 석호를 이용하는 생물자원의 관리적인 측면에서 생물상에 대한 모니터링은 필수적인 항목이다(Lee et al., 2015; Park et al., 2014a, 2014b).
동물플랑크톤은 수생태계에서 저차소비자이면서 상위소비자의 에너지 매개자로서 먹이연쇄에서 중요한 영양단계에 위치할 뿐만 아니라 수질 및 수리수문학적인 서식환경변화를 신속하고 간단히 판단하기에 효과적인 생물지표로 여겨진다(Winder and Jassby, 2011). 석호생태계에서 동물플랑크톤의 분포 특성은 염분도의 영향과 밀접한 관련을 보이고 더불어 먹이환경과도 관련성을 갖고 있다. 그럼에도 불구하고 석호생태계를 대상으로 동물플랑크톤 군집의 차이를 비교하고 고찰한 연구는 거의 수행된 바가 없다(Cho and Park, 1969; Cho et al., 1975; Heo et al., 2011; Hong et al., 1969; Lee and Kwak, 1987).
그나마 동물플랑크톤과 관련한 국내외 연구는 대부분 연안에 분포하는 동물플랑크톤을 대상으로 진행되었을 뿐으로 석호내 동물플랑크톤의 군집구조와 관련한 연구는 극히 드물다(Jeong et al., 2022). 더욱이 국내 동물플랑크톤과 관련한 연구들은 정수생태계이면서 자연호소인 석호들에서는 거의 연구된 바가 없지만, 유수생태계이면서 기수역인 한강 하구에서 동물플랑크톤의 종조성 및 분포 범위를 파악한 연구사례는 있다(Kim, 2017).
동해안을 따라 공간 분포하는 석호생태계를 이해하고 훼손된 이들을 복원하고 보전하기 위한 방안을 마련하기 위해서는 수질환경요인과 결부시켜 동물플랑크톤 군집구조 및 상위소비자에게로 이어지는 물질이동 경로를 파악하고 이들의 시공간적인 분포 특성을 이해할 필요성이 있다.
본 연구는 지형 및 수리수문학적인 차이를 갖는 대표적인 석호들을 대상으로 동물플랑크톤 군집구조의 차이를 파악하고 비교 및 고찰함으로써 석호생태계를 이해하고 보전관리하기 위한 방안을 마련하기 위한 목적으로 수행하였다.
조사항목 및 조사방법
조사지점과 조사항목
조사대상지는 동해안에 위치하는 석호들 중 지형적인 차이를 가지면서 수리수문학적인 차이를 보이는 화진포호, 영랑호 그리고 경포호를 선정하여 수행하였다. 조사기간은 화진포호(2021년 5월부터 2022년 3월), 영랑호와 경포호(2022년 11월에서 2023년 10월)이며 석호별 각각 4회에 걸쳐 수행하였다. 조사시기 및 지점은 경포호와 화진포호에서는 각 석호별로 유입수의 영향을 받는 지점과 호소 중앙 그리고 해수의 영향을 받는 지점 등 각각 3개소를 선정하였다. 다만 영랑호의 경우는 2023년에 호소를 횡단하는 400 m 인공부도가 설치되어 있어, 인공부도를 기준으로 상류부와 하류부에 각각 2개의 지점인 총 4개소를 선정하였다.
수리수문학적인 자료로는 강수량(속초 기상청)과 해수위(2012-2023년 해양정보시스템)를 수집하였고, 이는 조사대상 석호들의 수질 및 동물플랑크톤 군집구조에 대한 이해를 돕기 위해 활용하기 위함이다.
수질조사는 현장에서 계절조사를 수행하였고, 다항목측정기(YSI-556mps)을 이용하여 수온, 염분도 및 용존산소농도를 측정하였다. 수심이 낮은 경포호는 측정결과를 본문에 제시하였고 영랑호와 화진포호는 수심에 근거하여 수층별 조사 결과를 측정하여 제시하였다. 측정지점은 각 호수마다 종적으로 3개 지점을 선정하여 실시하였다(Fig. 2).
동물플랑크톤 조사 또한 선박을 이용하여 호내를 종단하여 수질측정 지점에서 현장조사를 하였다. 동물플랑크톤 시료는 망목 60 µm인 동물플랑크톤 네트를 이용하여 수심에 따라 수직 또는 수평끌기를 하여 현장에서 농축한 폴리병에 넣은 후 최종농도 4%의 중성 포름알데하이드용액으로 고정하였다. 분석은 광학현미경(Nicon Eclipse Ci, Japan) 40-100배 하에서 농축시료 중 1 mL를 취해 S-R 챔버(Sedgwick-Rafter Chamber)로 옮겨 동정 및 계수하였다. 현존량은 단위부피(L)당 개체수로 환산하였다.
조사대상 석호 개황
조사대상 각 석호들은 1개소 이상의 유입하천과 연결되어 있고 지리적으로 석호 말단부는 동해안과 연접하여 있다. 석호내로 유입된 물은 호내 수위증가 및 수압이 커지는 특정시기에 동해안으로 배수되는 석호생태계에서만 볼 수 있는 갯터짐현상이 나타난다.
영랑호의 주요 유입하천은 장천이고, 석호 말단부는 동해안과 개방수로로 연결되어 있다(Fig. 1). 영랑호는 2001년 하구의 수문을 철거하면서 해수 유입에 의한 영향에 노출되기 시작하였고, 또한 수질개선의 일환으로 2002년까지 호소바닥을 준설한 바가 있다(Table 1).
Table 1.
Hydrological characteristics and drainage basin utilization of the three lagoons
경포호는 경포천의 수로를 변경하는 수질개선을 위한 사업을 진행한 바가 있다. 1991년부터 1998년까지 퇴적물 준설을 하였고 그 사이 1995년에는 호안정비를 하였다(Table 1). 2004년에는 하구의 수문을 철거하였다. 2004년부터 2013년까지는 수질정화습지, 생태습지 및 가시연습지의 조성 등 사업을 수행한 바가 있다. 특히, 2004년 경포호 하구 경호교 아래 수중보를 철거한 이후에는 해수의 유입 증가로 호내 염분도가 높아지고 해조류의 번식이 빈번해지고 있다(Kwak et al., 2015).
화진포호는 남한에서 최대 규모의 석호이지만 또한 수심이 낮은 석호로, 남호와 북호가 좁은 수로로 연결되어 있어 수평적 혼합이 극히 제한적인 석호이기도 하다. 매년 석호 말단부에는 연안류에 의해 사구지형이 형성되는 지형적인 변화를 겪기 때문에 담수와 해수가 각각 호내 체류하면서 수질환경에 미치는 영향 기간이 길며 수온이 증가하는 시기에는 화학성층이 강하게 형성되기도 한다(Heo et al., 2004; 2011).
본 연구대상 석호들의 수리수문학적인 특성은 분명하다. 화진포호는 추계에 반복적으로 자연적인 갯터짐 현상이 일어나는 석호로 해수의 직접적인 호내 유입은 시기적인 제한을 받는 반면, 영랑호와 경포호는 사구가 형성이 되는 구간에 인공배수로를 개설한 이후 호내로의 해수 유입이 연중 자유로운 개방 석호가 되어 있다(Huh et al., 2017; Park et al., 2014a, 2014b; Pyen, 1984).
동해안 석호는 유입하천으로부터의 유량이 감소하는 시기에는 연안 해수위의 증가로 인해 호내로의 해수 유입이 직간접적으로 일어나기 때문에 강수량이 많은 시기를 제외하면 평수기에는 석호 수역이 높은 염분도의 수질환경을 보인다(Pyen, 1984).
이러한 유입하천의 지리적인 위치의 차이는 수리수문학적인 영향 및 수질 뿐만 아니라 생물군집구조에도 직간접적인 영향을 주는 요인으로 작용할 것으로 판단된다.
통계분석
조사 기간 출현한 동물플랑크톤과 환경요인들과의 상관관계를 분석하기 위해 정준대응분석(Canonical Correspondence analysis; CCA)을 수행하였다. 정준대응분석은 서로 다른 두 데이터세트의 변동을 가장 잘 설명하는 변수를 찾는 다변량 서열법이다. 여기서 두 데이터세트는 서로 비선형관계를 가지며, 종 군집은 환경요인에 의해 결정된 방향을 따라 가우스분포를 갖는다고 가정한다(Ter Braak, 1987). 정준대응분석의 결과는 2차원 그래픽 형식으로 요약할 수 있으며, 종 분포의 정준대응 점수와 환경 매개변수를 나타내는 벡터를 그래프상에 함께 반영할 수 있다. 그래프 상에서 환경변수 벡터 끝에 가까이 위치한 종 샘플은 해당 환경변수와 가장 높은 상관관계를 가진다(KOVACH and Spicer, 1996).
정준대응분석은 Python Scikit-bio 0.6.0 라이브러리에서 제공하는 cca 함수를 사용하였다. 정준대응분석에 대한 통계적 유의성 검정은 Python statsmodels 0.14.1 라이브러리에서 제공하는 anova_lm 함수를 사용해 일원분산분석(ANOVA)을 수행하였다. 모든 통계적 유의성은 p-value < 0.05를 만족할 때 유의성이 있다고 판단하였다. 정준대응분석의 결과에 대한 그래픽 요약은 Python Matplotlib 3.8.2 라이브러리에서 제공하는 plt 함수와 ellipse 함수를 사용해 표현하였다. 모든 분석 과정은 Ubuntu 22.04, Python 3.12.0 환경에서 수행하였다.
결 과
환경특성
동해안에서 해수면은 춘계인 3월과 5월에 사이에 가장 낮아지고 하계인 8월과 9월에는 높은 해수면에 도달한 이후 점진적으로 다음 해 춘계까지 지속적으로 낮아지는 양상을 매년 반복한다(Fig. 2). 속초 기상대 강수량 자료에 의하면 강수량은 해수면이 낮아지는 8월 또는 9월에 peak를 보였다. 강수량은 2021년에는 총 1,199 mm가 내렸고 2022년에는 총 1,637 mm가 내렸으며 2023년에는 총 1,568 mm로 나타났다. 조사기간 100 mm 이상이 내린 시기는 2022년 8월과 9월로 각각 110.9 mm, 119.4 mm가 내렸고 2023년 8월 368.7 mm가 내렸다. 결과적으로 석호내 수압이 가장 높아지는 시기는 8월과 9월 사이이며 이 시기에는 해수면이 낮아지기 시작하는 기간에 속한다.
수질환경의 특성
석호별로 조사기간 수온과 용존산소농도 그리고 염분도를 측정하였다(Fig. 3, Fig. 4). 다만 경포호는 수심이 낮아 표층 자료인 반면 영랑호와 화진포호는 수심별 측정 결과를 제시하고 있다. 영랑호와 경포호의 평균 수온은 각각 0.6°C-26.3°C(평균 14.3 ± 8.6°C), 5.5°C-27.0°C(평균 15.5 ± 9.1°C)의 범위를 보였고, 화진포호에서는 9.5°C-30.7°C(평균 22.1 ± 6.9°C)의 범위를 보였다. 용존산소농도는 영랑호와 경포호에서 각각 1.9 mg/L-14.4 mg/L(평균 9.0 ± 2.7 mg/L), 7.9 mg/L-15.1 mg/L(평균 11.7 ± 2.9 mg/L)의 범위를 보였고, 화진포호에서는 1.2 mg/L-18.6 mg/L(평균 7.7 ± 4.7 mg/L)의 범위를 보였다.
이들 석호에서 수온은 계절에 따라 변동을 보이나, 종적으로 지점 사이의 차이는 크지 않았다. 용존산소농도 역시 수온변동과 비슷한 양상을 보였다.
조사기간 평균 용존산소농도는 지형적으로 해수의 유통이 수월한 경포호와 영랑호가 남호와 북호 사이가 수로에 협소해져 있는 화진포호에 비해 상대적으로 높았다. 용존산소농도의 수직적인 변화를 비교한 결과, 영랑호의 경우에는 수온이 높아지는 시기인 7월에 2 m 수심부근에서 낮아지는 반면, 화진포호는 수온이 높아지는 7월에 비해 수온이 낮아지는 10월에 낮았다. 이는 영랑호에 비해 화진포호가 호내 수체가 안정화되어 있기 때문에 보여지는 차이로 판단된다.
본 조사에서 이들 석호의 염분도를 비교하였다(Fig. 3, Fig. 4). 영랑호와 경포호의 평균 염분도는 각각 0.6‰-31.6‰(평균 27.1 ± 5.8‰), 13.8‰-25.5‰(평균 22.3 ± 3.3‰)의 범위를 보였고, 화진포호에서는 6.0‰-27.6‰(평균 12.3 ± 7.2‰)의 범위를 보였다. 영랑호와 경포호에서의 염분도는 시기와 지점별 차이가 거의 없었으나, 화진포호에서는 시기에 따라 지점별 차이를 보였다. 다시 말해서, 영랑호와 경포호는 해수의 직접적인 유출입으로 인해 수체 전반에 걸쳐 높은 값을 지속적으로 유지하는 석호인 반면, 화진포호는 동해안으로부터 해수의 영향을 직접적으로 받는 북호가 높은 염분도를 보이고 남호에서는 다소 낮은 농도를 유지하였다.
표층에서 낮고 심층으로 이행하면서 높아지는 염분도의 수직적인 구배는 화진포호에서 분명하게 확인되었다. 유입 하천을 통한 담수 유입의 영향이 커지는 7월과 9월 사이에 화진포호(북호)에서는 영랑호나 경포호와는 달리 표층과 심층 사이에 염분성층이 분명하게 형성되었다. 이와 같은 현상은 최근 영랑호나 경포호에서는 확인되지 않은 현상으로, 두 석호는 연중 개방수로를 통해 해수 유입이 자유로운 상태이기 때문으로 판단된다. 한편 화진포호의 경우 좁은 수로로 연결되어 있는 남호와 북호 모두 9월에는 염분성층이 수심 1 m 부근에서 강하게 형성되었다. 화진포호에서 염분성층이 뚜렷하게 나타나는 이유는 동해안 연안류에 의해 형성된 자연적인 사구지형의 바닥을 통한 해수의 호내로의 확산과 유역으로부터 담수 유입의 증가에 의한 영향으로 판단된다. 특히, 강우 시기에 종적으로 표층과 심층 사이의 염분도 차이는 석호의 말단부인 연안에 가까운 지점에서 수직적 구배가 더욱 뚜렷하였다.
동물플랑크톤 군집구조
조사 석호들에서 동물플랑크톤 출현종수는 경포호가 21종으로 가장 많았고 영랑호와 화진포호에서는 각각 19종, 14종이 확인되었다(Fig. 5). 시기별로는 공통적으로 10월에 증가하는 양상을 보였고, 3월과 특히 수온이 증가하는 7월에 급격하게 감소하였다. 석호별 현존량 역시 1월 또는 10월에 상대적으로 높았으며, 영랑호에서 70-530 ind./L(275 ± 230 ind./L)로 가장 많았고, 경포호(25-322 ind./L(146 ± 126 ind./L)) 그리고 화진포호(25-322 ind./L(44 ± 255 ind./L) 순으로 적었다(Fig. 5).
석호별 동물플랑크톤 군집내 분류군별 상대적인 점유율을 비교한 결과, 영랑호의 경우, 요각류 13종(69%)과 윤충류 1종(5%)으로, 요각류가 우세한 군집구조를 보였다. 경포호와 화진포호에서는 윤충류에 의한 점유율이 각각 11종(53%), 8종(57%)으로 가장 높았고 요각류는 각각 5종(24%), 3종(21%)으로 나타났다(Fig. 6).
이들 석호들에서 볼 수 있는 동물플랑크톤 군집구조는 기수성 동물플랑크톤과 담수성 동물플랑크톤 사이의 점유율의 차이이다. 영랑호에서는 담수성 동물플랑크톤과 기수성 동물플랑크톤의 상대적인 비율이 22.2%, 77.8%인 반면, 경포호에서는 각각 80.0%, 20.0%, 그리고 화진포호에서는 71.4%, 28.6%로 나타났다(Fig. 7). 영랑호는 동물플랑크톤 분류군에서 주로 해수성 동물플랑크톤인 요각류의 점유율이 높은 반면, 경포호와 화진포호에서는 상대적으로 담수성 동물플랑크톤에 속하는 소형 윤충류의 점유율이 높은 동물플랑크톤 군집구조를 보였다. 그럼에도 불구하고 이들 호소에서 시기별 우점종으로 출현한 동물플랑크톤은 공통적으로 해수성(또는 기수성) 동물플랑크톤으로 확인되었다.
영랑호에서는 기수성인 Paracyclopina nana(1월)가 우점하였고 그 외의 조사시기에는 요각류 유충단계인 Nauplius로 나타났으며 담수성 동물플랑크톤 종의 출현은 없었다. 이와 달리, 경포호와 화진포호에서는 우점종 중에서 윤충류인 Synchaeta stylata가 포함되었고 그 외의 시기에는 각각 다모류인 Polydora sp.(5월)와 Nauplius(10월), 화진포호에서는 Nauplius(5월)와 기수성인 Sinocalanus tenellus(3월)가 우세하였다.
동물플랑크톤 종과 환경요인과의 상관관계
연구기간 동안 관측된 환경요소와 동물플랑크톤 군집구조의 변동 사이의 관계를 알아보기 위해 정준대응분석(canonical correspondence analysis, CCA)을 실시하였다(Fig. 7). 첫 번째 정준대응계수는 전체의 62.7%를 설명하였고, 두 번째 정준대응계수가 전체의 37.3%를 설명하여, 두 정준대응계수가 전체의 대부분을 설명 가능하였다.
석호별 동물플랑크톤 종 출현 양상을 보면, 영랑호의 동물플랑크톤 군집은 경포호의 군집에 대부분 포함되어 있으며, 비교적 중앙에 밀집되었다. 화진포호의 군집은 다른 두 군집을 포함하면서도 1사분면과 3사분면으로 넓게 분포하는 양상을 보였다(Fig. 7). 통계적 유의성 판단을 위한 일원분산분석 결과, 모든 수질변수에 대해 유의수준 95%에서 통계적으로 유의한 것으로 확인되었다(Table 2).
Table 2.
CCA based on one-way ANOVA
df | SSQ | MSQ | F | PR (> F) | |
Conductivity | 1 | 4.53 | 4.53 | 16.38 | < 0.05 |
Dissolved Oxygen | 1 | 14.01 | 14.01 | 50.65 | < 0.05 |
Temperature | 1 | 1.73 | 1.73 | 6.24 | < 0.05 |
Salinity | 1 | 1.53 | 1.53 | 5.52 | < 0.05 |
pH | 1 | 5.24 | 5.24 | 18.93 | < 0.05 |
Error | 30 | 8.30 | 0.28 |
환경요인의 기울기는 그래프의 중심을 기준으로 DO는 Axis1과 Axis2에 대하여 양의 상관관계를 보여 1사분면에 분포한 종들은 높은 DO에서 분포하는 종이며, 3사분면에 분포한 종은 대체로 DO에 의한 내성을 보이는 종으로 판단된다. 2사분면과 4사분면의 종은 DO의 농도와는 상관성이 떨어지는 것으로 보인다. 1사분면에 속한 종들은 Canthcamtus sp., Eurytemora pacifica, Brachionus angularis, Brachionus budapestinensis, Brachionus calyciflorus, Filinia longiseta, Keratella cochlearis, Keratella cochlearis var. tecta, Keratella quadrata, Polyarthra vulgaris, Synchaeta stylata, Paramecium sp., Tintinnopsis cratera 등 13종이 해당되었다.
전기전도도와 수온은 Axis1과 Axis2에 대하여 음의 상관관계를 보여 DO와는 상반된 결과를 보이고 있다. 이에 해당하는 종은 Centropyxis aculeata, Difflugia corona, Conochiloides coenbass, Conochilus unicornis, Sapphirina sp., Penilia avirostris, Podon leuckartii, Evadne sp., Euterpina sp., Balanus sp., Acartia steueri, Acartia sp., Acartia ohtsuka, Oithona vivida 등 요각류 미성숙단계 개체를 제외한 총 14종이 확인되었다.
pH는 Axis1에 대해서는 양의 상관관계를, Axis2에 대하여는 음의 상관관계를 보였다. 4사분면의 종은 pH가 높을 때 출현하는 종으로, 2사분면의 종은 pH가 다소 낮을 때 출현하는 것으로 판단되며, 1사분면과 3사분면의 종은 pH와는 특별한 상관관계가 없는 것으로 판단된다. Trichocerca cylindrica, Trichocerca capucina, Monostyla sp., Brachionus plicatilis, Paracyclopina nana, Sinocalanus tenellus, Amphibalanus sp. 등 7종이 해당되었다.
염분도는 Axis2와는 상관 없이 Axis1에 대하여 음의 상관관계를 보여 2, 3사분면에 분포한 종은 높은 염분도에서 출현하며, 1사분면과 4사분면의 종은 낮은 염분도에서 출현하는 종으로 판단된다.
염분도에 양의 상관관계를 보인 종들은 Arcella vulgaris, Difflugia corona, Centropyxis aculeata, Difflugia corona, Conochiloides coenbass, Conochilus unicornis, Polydora sp., Craspedacusta sp., Evadne sp., Balanus sp., Podon leuckartii, Penilia avirostris, Acartia ohtsuka, Acartia steueri, Acartia sp., Euterpina sp., Oithona davisae, Oithona vivida, Sapphirina sp., Tortanus sp., 요각류 미성숙단계 개체를 제외한 총 20종이 확인되었다.
본 연구결과 수질환경변화가 가장 심한 석호는 화진포호이고 가장 변화가 크지 않고 동물플랑크톤 군집내 종조성 변화가 안정된 석호는 영랑호로 판단되었다. 석호내 동물플랑크톤 군집에 영향을 미치는 환경요인은 출현 종에 따라 다소 차이가 있지만, 본 연구에 제시된 모든 환경요인이 영향력을 가지는 것으로 나타났다. 그 중 동물플랑크톤 종 조성에 가장 많은 영향을 미치는 요인은 염분도인 것으로 확인되었다(Fig. 7).
고 찰
본 연구는 국내 유일한 자연호소인 석호를 대상으로 동물플랑크톤 군집구조의 특성과 수질환경요인과의 관련성을 파악함으로써 석호생태계의 변화를 이해하고 예측 관찰하기 위한 정보를 도출하기 위해 수행되었다.
연구 대상 석호들은 주변 유역을 관통해 유입하는 하천의 지리적인 위치에 있어 차이가 있고 석호의 지형 또는 하구의 지형구조의 차이를 보이는 반폐쇄적인 생태계이다. 이러한 지리지형의 구조적인 특성이 이들 석호의 수질환경 및 수리수문학적인 특성에 반영될 뿐만 아니라 동물플랑크톤의 군집내 종조성에도 영향을 주어 시공간적인 차이를 보이는 것으로 파악되었다.
조사기간 수온과 용존산소농도는 담수호소의 계절변동 양상을 보였고, 지점 사이의 종적인 차이는 뚜렷하지 않았다. 반면 염분도의 경우에는 이들 석호 간에 하구 지형의 구조적인 차이와 관련을 보였다. 영랑호에서 가장 높은 평균 염분도를 보였고, 경포호 그리고 화진포호 순으로 낮았다. 또한 영랑호와 경포호에서의 염분도는 시기와 지점별 차이가 거의 없었으나, 화진포호에서는 북호와 남호를 나누는 좁은 수로 때문에 10월 전후 북호와 남호 사이에 지점 간 차이를 보였다. 이와 같은 결과는, 석호의 지형적인 구조, 유입하천의 지리적인 위치 또는 석호 하구에 형성된 사구의 개방형태와 관련이 있는 것으로 판단된다.
국내 동해안에 분포하는 자연석호들에서 갯터짐 현상이 일어나는 시기는 일반적으로 석호 내의 수위 및 수압이 높아지고 해수면이 하강하는 시기이다(Pyen, 1984). 또한 이 시기는 국내에서는 강우가 집중되는 시기로, 일반적으로 인위적인 간섭이 거의 없는 석호는 갯터짐 현상이 발생하기 직전까지는 염분도가 지속적으로 감소하지만 갯터짐 이후에는 해수의 유입으로 염분도가 증가하는 양상을 보인다(Pyen, 1984).
동물플랑크톤의 군집구조 변화
본 연구에서 이들 석호에서 공통적인 특징은 동물플랑크톤의 출현 종수와 현존량은 해수위의 증가가 있는 하절기에 적고, 해수위가 낮아지는 10월에 뚜렷한 증가를 보인다는 점이다(Fig. 5). 이는 해수 유입이 있는 직후에는 각 석호의 동물플랑크톤 종조성 및 현존량의 변동에 직접적인 영향으로 작용하는 주요 환경요인임을 시사한다. 또한 10월 이전에는 담수성 동물플랑크톤 위주의 종조성을 보이나 해수 유입이 있는 직후에는 해수성 동물플랑크톤의 유입에 의해 석호내 동물플랑크톤 종조성이 다양해지고 일시적이나마 현존량이 급증하는 것으로 보여진다.
하구의 사구지형이 훼손된 영랑호와 경포호 그리고 사구지형이 보전되어 있는 화진포호 사이에 동물플랑크톤 군집구조를 비교한 결과, 영랑호에서는 70% 이상을 요각류에 속하는 종들의 점유율이 높은 반면, 경포호와 화진포호에서는 각각 30%, 31%로 낮은 점유율을 보였고, 오히려 윤충류와 같은 소형동물플랑크톤에 의한 기여가 큰 석호들임이 확인되었다. 이와 같은 결과는, 앞에서 언급한 바와 같이 석호들에서 동물플랑크톤 군집구조의 차이를 유발하는 환경요인이 유입하천의 지리적인 위치 또는 석호 하구의 사구지형의 상태에 따라 결정되기 때문으로 사료된다(Cho and Park, 1969; Hong et al., 1969).
본 연구에서 영랑호에서는 해수성(또는 기수성) 동물플랑크톤이 89%에 이르렀고, 화진포호와 경포호에서는 각각 79%, 52%로 확인되었다. 영랑호가 해수성 동물플랑크톤 군집구조를 연중 유지하고 있는 반면, 화진포호와 경포호는 담수성 동물플랑크톤의 출현이 확인되고 있다. 특히, 경포호에서 출현하는 종의 상당수는 담수 또는 기수역에서 일반적으로 출현하는 종을 포함하고 있다. 영랑호와 경포호는 비슷한 호형과 사구지형이 개방된 배수로를 통해 동해안과 연결되어 있다는 지형적인 공통점을 가지고 있음에도 불구하고 영랑호와 경포호 사이에 동물플랑크톤 군집구조의 차이가 뚜렷한 원인은 사구지형이 보전되어 있는 화진포호와 다른 또 다른 환경적인 요인이 존재함을 시사한다.
영랑호와 경포호의 경우 각각 장천과 경포천에서 수변 습지로 물을 우회시켜 석호내로 유입되는 수량은 한정적 환경으로, 석호내는 전반적으로 해수의 영향을 크게 받는 석호 환경구조이다. 영랑호와 비슷한 환경구조임에도 불구하고 경포호에서 담수성 동물플랑크톤이 일정 시기에 출현하는 결정적인 원인은 영랑호에서는 없는 석호 말단부를 통해 추가적인 담수 공급에 의한 유입 영향이 있기 때문으로 판단된다.
결과적으로, 이들 석호 사이의 동물플랑크톤 군집구조의 차이는 석호내로 유입하는 하천수로의 지리적인 위치가 두 석호의 수질환경의 차이, 특히 염분도의 차이를 나타내고 있는 것으로 판단된다.
과거 영랑호의 염분도는 1960년대-2002년 사이에는 담수에 가까운 수환경이었다(Cho and Park, 1969; Lee and Kwak, 1987). Lee and Kwak(1987)은 1986년 6월-8월 사이의 염분도가 0.78‰-1.94‰로 보고한 바가 있다. 또한 영랑호의 염분도는 2010년 1월부터 4월 사이에 2.24-9.15‰를 보여 현재의 평균 염분도와는 현저한 차이를 보이고 있으며 이는 과거 영랑호가 해수에 의한 직접적인 영향이 크지 않았던 석호생태계를 유지하고 있었음을 시사한다. 또 다른 조사 결과 역시, 2008년 이전에는 영랑호에서 평균 염분도는 0.3-38.9(9.5 ± 7.6) 범위를 보였고 2014-2016년 기간 중에 조사한 결과에서는 28.5‰(± 1.4)-32.1‰(± 0.4) 범위로 현재와 비슷한 염분도 수준으로 바뀌었음이 확인되었다(Huh et al., 2017).
과거 염분도가 높지 않았던 영랑호의 동물플랑크톤 종조성은 Daphnia pulex, Diaphanosoma brachyurum, Bosmina longirostris, Mesocyclops leuckrti, Cyclops vicinus, Asplanchna priodonta, Conochhilus unicornis, Difflugia sp., Filinia longiseta, Monostyla closterocerca 그리고 Keratella cochlearis 등 일반적으로 담수호소에서 주로 출현하는 종조성을 보였다(Cho and Park, 1969).
영랑호와 달리 경포호와 화진포호는 복수의 유입하천을 갖고 있는 반면, 영랑호는 한 개의 유입하천이 있고 우회수로를 통해 석호내로 유입되며 유역면적 또한 적은 상태이다(Table 1).
본 연구 결과는 영랑호의 경우 과거 담수성 동물플랑크톤에 의한 군집구조를 유지하던 석호생태계에서 석호내 염분도가 높아진 석호생태계로 변화되면서 현재에는 해수성(또는 기수성) 동물플랑크톤에 의한 군집구조로 변화된 상태임을 확인할 수 있었다. 반면 경포호와 화진포호의 경우에는 해수성(또는 기수성) 동물플랑크톤 이외에 담수생태계 뿐만 아니라 낮은 염분도에서도 서식이 가능한 해수성(또는 기수성) 동물플랑크톤이 혼재되어 있는 군집구조를 형성하고 있는 상태임을 알 수 있다(Hong et al., 1969).
이러한 변화는 동해안 석호들을 대상으로 어류군집의 변화를 조사한 결과에서도 분명히 드러나고 있다(Hong et al., 2024; Pyen, 1984). 그들은 현재 일부 동해안 석호들의 어류군집이 전반적으로 해수성 어종의 점유율이 높아지고 있는 현상을 근거로 기수호에서 담수호로 변화해가는 자연적인 습성천이에 대한 역천이 현상이 있다고 언급한 바가 있다. 더욱이 본 연구와 같은 시기에 식물플랑크톤 군집을 조사한 결과에 의하면, 영랑호내에서 99종이 확인되었고 이들 출현종 중에서 약 95% 이상이 기수 및 해수종으로 확인되었다.
본 연구 결과는 석호 하구의 지형과 유입하천의 지리적인 차이는 석호내 수질환경을 좌우하는 요인이 되고 동·식물플랑크톤의 군집구조를 결정할 뿐만 아니라 상위소비자인 어류군집의 조성에도 영향을 미칠 수 있다는 기존의 연구결과를 지지한다(Hong et al., 2024; Lee et al., 2014).
동물플랑크톤의 경우 같은 석호내에서는 공간적인 분포와 관련하여서는 분명한 차이가 확인되지 않았음에도 불구하고 각 석호별 비교에서는 동물플랑크톤의 군집구조의 차이가 확인되었고 이와 같은 차이는 염분도의 직접적인 영향으로 판단되었다.
향후 동물플랑크톤 군집구조에 대한 활용방안으로 동물플랑크톤은 짧은 시간에 변동하는 수질환경변화를 반영할 수 있는 분류군 중 하나로, 물 흐름에 의존할 뿐 이동성이 크지 않으며 체내 환경 및 먹이환경 변화에 대한 정보를 축적하는 생물지표이다. 석호생태계에 대한 관리방안을 모색하거나 복원계획 시 예측 및 저감을 위한 기초 정보를 제공해 줄 수 있는 가정 효과적인 생물지표이라 할 수 있다(Winder and Jassby, 2011).
관리방안
일반적으로 석호에서는 유입하천의 지리적인 위치와 석호 말단부에 형성되는 사구지형의 유무에 따라 생물군집의 계절적인 변동 및 공간적인 분포가 결정되는 것으로 판단된다. 하지만 석호 이용에 대한 국민적 관심이 커지고 수질환경개선 및 주변 토지이용을 위한 개발압력이 증가하면서 석호생태계를 둘러싼 예상하지 못한 부정적인 문제점에 직면하게 되었다.
국내 유일의 자연호소인 석호에 대한 정밀한 연구조사가 없는 가운데 무작위적인 관광지개발 및 훼손에 대한 국민적인 우려가 커지고 있다. 특히, 유역의 토지이용 변화 및 석호내 인공구조물의 설치 등은 향후 석호내 물 흐름 및 유기물의 석호 내 퇴적을 증가시킬 수 있는 직접적인 요인이 될 수 있는 요인으로 판단되며 이들 요인으로 인한 석호생태계가 지속가능할 수 있도록 보전되면서 현명하게 이용될 수 있는가에 대한 사전 및 사후 정밀평가의 필요성을 요구받게 된다.
현재 영랑호를 횡단하여 설치되어 있는 부교는 유입하천을 통해 운반되는 유기물의 석호 내 퇴적물의 증가와 물 흐름의 방향을 변화시키는 잠재적인 환경요인으로 부각될 수 있다.
본 조사기간에 석호들에서 용존산소농도의 고갈현상은 직접적으로 확인되지 않았으나 수온이 높아지는 7월과 9월 사이에 저서성대형무척추동물 및 어류의 서식에 영향을 줄 수 있는 저포화시기가 전 구간에서 확인된 바가 있다. 이전 연구에서는 영랑호의 경우, 중앙부와 말단 지점 바닥층에서 혐기적인 환경이 존재하는 것으로 알려져 있다(Huh et al., 2017).
본 연구를 통해 영랑호의 경우, 하구가 항시 개방되어 있어 석호의 가장 특징적인 수리수문학적인 특성을 좌우하는 사구지형이 사라진 상태이다. 또한 유입하천 말단에는 영랑호 수변 습지를 경유하도록 하는 우회수로가 개설되어 있어 수질 및 수리수문학적인 교란이 있는 상황이다. 그 결과 유입하는 담수 및 담수성 동물이 석호내 미치는 영향은 극히 미미한 것으로 판단된다. 더욱이, 부교 설치로 인한 추가적인 물흐름의 변화는 향후 유입하천을 통한 지속적인 유기물 퇴적이 유입하천 또는 습지 말단부와 부교 구조물 사이 구간에서 증가될 것으로 예상된다.
영랑호의 수리수문학적인 환경변화는 부교 상류구간에서 매년 퇴적되어 있는 유기물이 석호 하구를 통해 동해안까지 배출되지 못하는 환경이 반복되고 지속되는 상황이 발생할 것으로 예상된다. 이는 부교를 지탱하는 하부 구조물의 협소한 간격과 밀도가 낮은 담수의 표층 흐름이 부교 상류부에서 차단되고 부교 하류부에서는 자연석호에서 일반적으로 나타나는 염분성층이 소멸됨에 따른 석호 내 수직적이고 종적인 생물의 서식 분포를 변화시키는 요인으로 작용할 것으로 판단된다. 또한 침전물의 이동이 부교로 인한 저해로 수변 식생의 호내 확장에 따른 석호 지형의 변화의 요인으로 작용할 가능성도 예상된다.
이와같이 부교 상류와 하류 사이에 수체의 원활한 흐름 및 수직·수평적인 순환이 방해받고 유역으로부터 유입되는 침전물의 퇴적층이 부교 상류부에서 형성되는 환경조건에서 수온이 증가하는 시기에는 현재 부교 인근 수심 3 m 전후 수심에서 확인되고 있는 혐기적인 환경이 앞으로 가속화되거나 지속기간이 길어지는 환경이 되어 수생생물의 분포에도 악영향이 우려된다.
본 연구에서 영랑호의 지점 간의 비교는 제시하지 않았으나 부교를 중심으로 가장 많은 출현종수를 보였고 석호 말단 지점에서 가장 적은 출현종수를 확인할 수 있었다. 다만 현존량에 있어서는 오히려 유입수의 영향을 받는 지점에서 가장 많은 현존량을 보였다. 이는 유입수 지점이 수체의 흐름이 가장 안정적인 공간으로 동물플랑크톤이 선호하는 환경임을 시사한다.
결 론
본 연구는 동물플랑크톤 군집구조의 특성을 파악하기 위해 수리수문학적인 특성이 서로 다른 동해안 석호인 화진포호, 영랑호, 경포호를 대상으로 조사를 수행하였다. 본 조사대상 석호들의 동물플랑크톤 군집구조는 염분도와 밀접한 상관성을 보였다. 담수성 동물플랑크톤과 해수성 동물플랑크톤 각각의 점유율을 비교한 결과, 영랑호와 경포호 그리고 화진포호에 출현하는 동물플랑크톤 군집구조는 뚜렷한 차이를 보였다. 결론적으로, 석호내로 유입하는 하천의 지리적 위치와 석호 말단부의 사구지형은 석호생태계에서 동물플랑크톤 군집구조를 결정하는 중요한 환경인자인 것으로 판단된다.