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남해 EEZ 골재채취단지의 주요 광구는 3H, 3I, 4E 및 4G 이며, 4개 광구의 면적은 10.96 km²이다(Fig. 1). 골재채취단지는 2008년에 최초로 지정되어, 2009년부터 2017년까지는 3H, 3I 광구와 4E, 4G 광구에서 격년제로 채취하였다.

Fig. 1. 
Map showing the station used in the review.

2013년부터 2017년까지 연도별 골재채취량을 살펴보면, 2016년에 가장 많고 2017년에 가장 적었으며, 4G 광구가 11,554,275 m³으로 최대 채취량을 보이며, 다음으로 4E, 3I, 3H 광구 순으로 나타났다(Table 1).

본 연구에서는 2013년 6월부터 2017년 11월까지 남해 EEZ에 수행된 대형저서동물 조사 자료를 인용하여 분석하였다(Table 2). 대형저서동물 채집은 Smith-McIntyre 그랩(표면면적: 0.1 m²)을 이용하여, 정점별 2회씩 반복 채집하였다. 채집된 퇴적물은 망목(mesh size) 1 mm인 체로 저서생물을 분리 후, 현미경을 이용하여 가능한 종 수준까지 동정하여 종별 서식밀도 및 생체량을 측정하였다.

문헌에 제시된 조사 정점 중 시계열 파악이 가능한 정점은 총 6개 정점이었으며, 이 중 1개 정점은 골재채취로 인한 영향을 받지 않은 대조구 정점, 그 외 5개 정점은 골재채취로 인한 영향을 받은 영향 해역으로 설정하였다(Fig. 1).

대조구 정점으로 선정한 C-1은 채취단지 서측에 위치하고 있으며, 영향해역으로 선정한 5개 정점 중 I-1과 2는 4E 광구, I-3과 4는 4G 광구에 위치한 정점으로 2008년에 채취를 시작하여 홀수연도에 휴식년제, I-5는 3I 광구에 위치한 정점으로 2010년에 후반부터 채취를 시작하여 짝수연도에 휴식년제를 도입한 특징을 나타내고 있다(Table 3).

분석 자료의 신뢰성과 대표성을 확보하기 위해서 출현 종에 대한 표준화와 일원화 작업을 선행하였다. 종명은 현재까지도 신종 추가와 기존 종명 및 분류체계가 변화하고 있는 만큼 동일한 분류 기준(World Register of Marine Species(WoRMS, 2018년)으로 기존 종명을 수정 또는 보완한 후 분석을 수행하였다.

단변량 지수인 출현종수, 서식밀도 및 생체량에 대한 대조구 정점과 영향해역 간 시간적 변동 특성 및 영향해역 내 채취기와 휴식년 간 공간적 변동 특성을 파악하였다.

단변량 지수 및 종다양도지수(H′)(Shannon and Weaver[1963])의 통계적 유의성을 파악하기 위하여 각 자료의 정규성 검증(Normality test) 후, 95% 신뢰구간을 기준으로 정규성 분포를 따르는 자료는 모수분석인 독립표본 T 검정, 비정규성 자료는 비모수분석인 Mann-Whitney 검정을 수행하였으며, 통계분석은 SPSS ver. 18을 이용하였다.

대형저서동물군집의 시·공간적 특성을 파악하기 위하여 집괴분석(Cluster analysis) 및 다차원척도법(MDS, non-metric multidimensional scaling)을 실시하였다. 종별 서식밀도 자료는 square root로 변환하여 이를 바탕으로 정점 간 유사도의 측정(Bray-Curtis similarity) 후, 유사도 지수 행렬로부터 각 그룹을 연결(group average method)하였다(Bray and Curtis[1957]). 구분된 정점군의 특징종(기여종)을 파악하기 위해서 SIMPER(similarity percentage) 분석을 실시하였으며(Clarke[1993]), 군집 간 유의성 검증은 one-way ANOSIM (Analysis of similarities) 분석을 수행하였으며, 다변량 지수 분석은 통계프로그램 PRIMER ver. 6을 이용하였다.

2013년 6월부터 2017년 11월까지 남해 EEZ에서 출현한 대형저서동물은 총 579종이었다.

출현종수는 21-134종의 범위로 평균 76±24종이었으며, 대조구정점은 평균 92±21종, 영향해역은 평균 72±23종으로 대조구 정점이 영향해역보다 유의적으로 높은 출현종수를 보였다(p<0.05). 서식밀도는 210-3,806 indiv.m^-2의 범위로 평균 1,478±845 indiv.m^-2이었으며, 대조구 정점의 서식밀도는 평균 1,760±744 indiv.m^-2, 영향해역 서식밀도는 평균 1,422±856 indiv.m^-2으로 유의적 차이가 나타나지 않았다(p>0.05). 생체량은 2.5-269.9 gWW m^-2의 범위로 평균 39.6±53.2 gWW m^-2이었으며, 대조구 정점의 생체량은 평균 88.1±78.7 gWW m^-2, 영향해역 생체량은 평균 29.8±40.5 gWW m^-2으로 대조구 정점이 영향해역보다 유의적으로 높은 생체량을 보였다(p<0.05). 종다양도지수는 2.36-4.24의 범위로 평균 3.59±0.46이었으며, 대조구 정점은 평균 3.90±0.20, 영향해역은 평균 3.53±0.47로 대조구 정점이 영향해역보다 유의적으로 높은 종다양도지수를 보였다(p<0.05)(Fig. 2, 3).

Fig. 2. 
Temporal fluctuation of univariate index (a, b, c) and species diversity (d) on the macrobenthic community.

Fig. 3. 
Spatial fluctuation of univariate index (a, b, c) and species diversity (d) on the macrobenthic community between control site and impact area (mean ± S.D.)

남해 EEZ에서 출현한 대형저서동물의 서식밀도 점유율을 고려하여 4종을 선정하였으며, 4종은 모두 환형동물에 속하는 다모류이었다(Table 4).

다모류에 속하는 버들갯지렁이류(Mediomastus californiensis)가 7.0%, 민얼굴갯지렁이(Spiophanes bombyx)가 6.3%, 집갯지렁이류(Onuphis spp.)가 4.5%, 민숭대나무갯지렁이(Maldane cristata)가 3.5%의 점유율을 나타내었다.

대조구 정점에서 Onuphis spp.는 꾸준하게 높은 서식밀도를 보였으며, M. cristata는 2013년 11월을 시작으로 2014년 9월에 430 indiv.m^-2까지 증가한 이후에 급격히 감소하여, 영향해역과 유사한 수준을 보였다(Fig. 4).

Fig. 4. 
Temporal and spatial fluctuation of each dominant species using abundance data.

영향해역에서 M. californiensis는 매년 반복적인 큰 변동 폭을 보인 반면, S. bombyx는 2015년 8월에 가장 높은 서식밀도를 보인 이후 급격히 감소하는 경향을 나타내었다(Fig. 4).

시·공간적 조합으로 구성된 40개의 대형저서동물 군집의 유사도를 파악하기 위하여 집괴분석과 다차원척도법을 적용하였다. 집괴분석 결과, 전체 군집은 유사도 기준 42% 수준에서 3개의 군집으로 구분되었다(Fig. 5, 6). 대조구 정점은 대부분 계절에 상관없이 하나의 그룹을 형성하였고(Group A), 영향해역 역시 하나의 그룹(Group B)을 이루었으며, 그 외 영향해역 일부분에서 나머지 그룹(Group C)으로 구분되어졌다.

Fig. 5. 
Dendrogram of cluster analysis using abundance data.

Fig. 6. 
MDS ordination plot using abundance data.

다변량분석에서 확인된 군집의 유사도에 기여하는 종 및 기여율을 파악한 결과, Group A는 환형동물 다모류의 Onuphis spp.와 M. cristata, 절지동물 주걱벌레붙이류(Kalliapseudidae spp.)가 각각 3.0% 이상의 기여율을 나타났다. Group B는 환형동물 다모류의 M. californiensis, Onuphis spp.와 S. bombyx가 각각 2.5% 이상의 기여율을 나타냈다. Group C는 절지동물 단각류 Byblis spp.와 Cheiriphotis spp., 환형동물 다모류의 Onuphis spp.가 각각 3.0% 이상의 기여율을 보였다(Table 5).

서식밀도 기준 남해 EEZ 대형저서동물 군집은 계절에 관계없이 골재채취 여부에 따라 대조구 정점과 영향해역으로 구분되어졌으며, 이는 ANOSIM 분석결과에서도 유의한 차이를 보였다(global test R=0.528, p<0.01).

2013년부터 2017년까지 광구 별 출현종수는 3I 광구는 평균 78±24종, 4E 광구는 평균 73±20종, 4G 광구는 평균 69±18종의 출현종수를 나타내었으며, 광구 간 유의적인 차이는 없었다(p>0.05). 광구 내 시기 간 변동성을 살펴보면, 3I 광구는 2014년, 4E, 4G 광구는 2013년에 가장 높았으며, 3I 광구는 2015년, 4E 광구는 2016년, 4G 광구는 2014년에 가장 낮은 평균 출현종수를 나타내었다(Fig. 7). 모든 광구에서 휴식년제를 적용한 시기에 채취기보다 상대적으로 높은 출현종수를 보이고 있었으나, 4G 광구에서만 통계적으로 유의적 차이가 있는 것으로 분석되었다(p<0.05).

Fig. 7. 
A comparison of univariate index on the macrobenthos community from 2013 to 2017 (yellow box : dredging period).

서식밀도는 3I 광구는 평균 1,669±717 indiv.m^-2, 4E 광구는 평균 1,456±722 indiv.m^-2, 4G 광구는 평균 1,264±609 indiv.m^-2의 서식밀도를 나타내었으며, 광구 간 유의적인 차이는 없었다(p>0.05). 광구 내 시기 간 변동성을 살펴보면, 3I 광구는 2013년과 2014년에 높고, 4E, 4G 광구는 2013년에 가장 높았다. 3I 광구는 2015년, 4E 광구는 2016년, 4G 광구는 2014년에 가장 낮은 평균 서식밀도를 나타내었다(Fig. 7). 모든 광구에서 휴식년제를 적용한 시기가 채취기보다 상대적으로 높은 서식밀도를 보였으나, 4G 광구에서만 통계적으로 유의적 차이가 있는 것으로 분석되었다(p<0.05).

생체량은 3I 광구는 평균 19.1±11.8 gWW m^-2, 4E 광구는 평균 26.3±25.6 gWW m^-2, 4G 광구는 평균 38.7±40.0 gWW m^-2의 생체량을 나타내었으며, 광구 간 유의적인 차이는 없었다(p>0.05). 광구 내 시기 간 변동성은 3I 광구는 2014년, 4E, 4G 광구는 2013년에 가장 높았다. 3I, 4G 광구는 2017년, 4E 광구는 2015년에 가장 낮은 평균 생체량을 나타내었다(Fig. 7). 모든 광구에서 채취기와 휴식년제에 따른 유의적 차이가 없는 것으로 분석되었다(p>0.05).

광구 별 휴식년제 도입에 따른 대형저서동물의 변화 경향을 파악하기 위하여 서식밀도 점유율을 고려한 상위 5종의 우점종을 변동경향을 분석하였다(Table 6). 모든 광구에서 높은 점유율을 나타낸 분류군은 환형동물에 속하는 다모류이었으며, 절지동물에 속하는 단각류가 4G와 3I 광구에서 각 1종씩 출현하였다. 이들 우점종의 점유율은 광구별로 22.6-30.7%를 차지하였다.

다모류인 M. californiensis와 S. bombyx는 모든 광구에서 높은 점유율을 기록하였으며, M. californiensis는 채취기에 5.6-17.7% 범위로 높은 점유율, S. bombyx는 휴식년에 7.2-11.6% 범위로 높은 점유율을 보였다. 단각류에 속하는 넓적다리붙은꼬리옆새우(Gammaropsis (Segamphopus) utinomii)와 육질꼬리옆새우붙이과류(Siphonoecetes spp.) 또한 채취기보다 휴식년에 다소 높은 점유율을 보였다(Table 6).

모든 광구에서 높은 점유율을 기록한 M. californiensis와 S. bombyx의 시기별 점유율을 살펴보면, M. californiensis는 채취시에 점유율이 증가한 반면, S. bombyx는 휴식년에 점유율이 증가하는 경향성을 나타내었다(Fig. 8).

Fig. 8. 
Temporal fluctuation of percentage of primary species (Mediomastus californiensis and Spiophanes bombyx) using abundance data (yellow box : dredging period).

광구 별 채취기와 휴식년 간 상위 우점종의 변화는 없으나 채취기에 따른 종 별 점유율은 차이가 나타나는 것으로 분석되었다.