1. 서 론
연안 양식은 사료 및 배설물 형태의 유기물을 저층에 국 지적으로 농축시킨다. 이로 인해 양식장 저층 연질 퇴적물 은 다양한 시간, 공간 규모로 생지화학적 변화를 일으켜 교 란이 심각하게 발생되며(Jung et al., 2013) 이와 같은 현상은 어류 가두리 양식장에서 가장 뚜렷하게 나타난다(Hall et al., 1990). 그러나 사료의 직접적인 공급이 없는 수하식 패류 양 식장의 경우에도 양식생물의 분과 위분, 그리고 시설물에서 탈락한 동물체, 양식장 시설물로 인해 잉여 유기물이 발생되 며 이 역시 저층의 오염도를 가중시킨다(Crawford et al., 2003).
장기간의 양식장 운영으로 인해 오염물질이 가중된 양식 장 저층의 퇴적물 개선을 위한 방법에는 퇴적물 준설 및 정 화처리, 어장에 개선물질을 투입 하는 등의 직접적인 방법 이 있다. 이러한 방법은 어업인의 자부담이 크고, 어장 정화 선 건조, 개선장비 등의 구입 등에 과다한 비용이 예상된다. 그러나 양식장에 휴지기를 주는 것은 자연적인 정화능력에 의해 어장의 개선을 유도하는 방법으로 퇴적물의 회복을 돕 고 어장의 지속가능한 사용을 보장한다(Black et al., 2008;Beveridge, 1987;Pereira et al., 2004). 양식활동으로 인해 오염 된 저층 퇴적물의 회복을 위해 양식장에서의 휴지기 설정은 빈번히 사용되고 있으며, 휴지기 설정은 양식장의 장기간 운영을 가능하게 하였다(Black et al., 2008;Carroll et al., 2003;Macleod et al., 2006).
양식 활동이 양식장 주변 퇴적환경에 미치는 영향을 알아 보기 위해 생물 군집의 시공간 변화와 퇴적물 화학적 생태 를 조사한 연구가 계속 진행되어져 왔으며, 특히 양식장의 휴지기와 관련된 연구는 스코틀랜드(Gowen et al., 1990), 노 르웨이(Johannessen et al., 1994), 캐나다(Pohle et al., 2001) 등에 서 수행된 바 있다. 그러나 이러한 연구는 주로 어류 양식장 에서 연구가 수행되어, 패류 양식장에서의 휴지기 관련 연 구는 여전히 부족하다. 어류 양식장의 연구는 휴지기 이후 저층 퇴적 환경이 회복되는 결과를 보인 연구(Ritz et al., 1989;Johannessen et al., 1994)와 회복이 보이지 않은 연구가 있었다(Gowen and Bradbury, 1987;Karakassis et al., 1999;Pohle et al., 2001).
양식장에서 교란된 퇴적층의 회복은 양식장이 없는 인근 해역의 퇴적물 상태나 양식 활동 이전의 퇴적물 상태로 돌 아가는 것을 의미한다(Aguado-gimenez et al., 2012;Keeley et al., 2014). 양식장 저층 퇴적물이 회복되는 속도와 정도는 교 란 정도를 결정하는 요소 즉, 유기물의 축적량, 양식장 운영 기간 및 강도, 해역의 물리적 특성, 퇴적물의 특성 등에 따 라 달라질 수 있다(Macleod et al., 2006;Brooks et al., 2004;Norkko et al., 2006;Zhulay et al., 2015). 양식장 저층 퇴적물의 회복여부는 퇴적물의 산화환원전위(Eh), pH, 총유기탄소 (TOC) 등의 화학변수를 이용하여 모니터링하는 방법과, 대 형저서동물 군집변화를 통한 생물학적 모니터링 방법으로 감지할 수 있으며(Macleod et al., 2006;Black et al., 2008), 대형 저서동물 군집구조는 유기물 오염에 관한 가장 최적의 지시 자중 하나로 회복의 검증에 빈번히 사용되고 있다(Carroll et al., 2003;Pereira et al., 2004). 대형저서동물군집의 회복은 Pearson and Resenberg의 천이 모델을 따르는데, 교란시에는 r- 전략의 생활사를 갖는 기회종이 우점하여 다양성이 낮은 군 집이 형성되지만 회복이 진행되면서 점차 k-전략의 생활사 를 갖는 종들이 우점하는 다양성이 높은 군집으로 천이한 다. 여러 연구에서 양식장의 휴식기 이후 대형저서동물 군 집의 완전한 회복에는 짧게는 몇 달에서(Ritz et al., 1989;Brooks et al., 2004) 길게는 몇 년이 걸릴 수 있음이 보고되었 다(Karakassis et al., 1999).
국내 패류양식장은 대부분 전남과 경남에 집중되어 있고 양식장의 밀집도가 상당히 높은 편이다. 양식장 대부분이 위치 변동 없이 최소 20 ~ 30년 이상 장기간 운영되고 있어 (KOSIS, 2015), 양식장 저층의 건강도는 매우 악화되어 있다. 연구지역인 통영은 수심이 10 m 미만인 해역이 많고, 주변의 많은 섬들로 인해 파랑이 적다. 해수 유통이 원활하고, 영양 염류의 공급이 풍부하여 양식업이 상당히 발달되어 있는데 (Jang et al., 2015), 어류와 패류 양식이 집중되어 있다(KOSIS, 2015). 그러나 수십년간의 장기적인 양식장 운영으로 인해 대규모 적조가 반복적으로 발생하는 등, 해양 오염이 심각 한 것으로 보고된 바 있다(Kang et al., 2003). 특히 양식장 주 변은 설치된 양식 시설물로 인해 조류 소통이 원활하지 않 은 상태에서 양식생물의 배설물과 폐사한 양식생물의 잔해 등이 저층에 집적되어, 저층의 오염이 심각한 상태로 보고 되고 있다(Choi et al., 2017).
연구 대상인 통영 굴 양식장은 생산량의 감소를 이유로 약 700 m 정도 떨어진 위치로 이전하였다. 따라서 기존에 양 식장이 위치한 해역이 휴식기간이 주어진 경우와 같은 조건 일 수 있을 것으로 판단하여 연구 정점으로 선정하였다. 본 연구는 양식시설물 또는 양식활동이 있고 없음에 따라 발생 하는 환경의 교란과 회복과정을 저서동물의 변화를 통해 파 악하고자 하였다.
2. 재료 및 방법
2.1 연구 지역
본 연구는 경남 통영시 용남면의 수도와 경남 거제시 사 등면의 가조도 사이에 위치한 굴양식장과 그 주변 해역에서 수행되었다. 연구 대상인 굴양식장은 장기간 운영으로 인한 생산량 저하로, 기존 시설물에서 약 700 m 정도 이격된 위치 로 이동하였고, 이에 따라 본 연구는 굴양식장 시설물의 철 거와 신설 시점을 중심으로 발생하는 저서다모류 군집구조 와 저서생태계의 건강도의 변화를 양식장 환경의 회복이라 는 측면에서 살펴보고자 하였다. 조사정점은 굴양식장 시설 이 철거되어 휴지기가 설정된 정점(FF: fallowing farm)과 새 롭게 양식장이 조성된 정점(NF: new farm), NF와 인접한 비 교대상의 정점(CF: comparable farm), FF 정점과 CF 정점 사이 에 양식시설이 설치되어 있지 않은 정점(Con1: control 1), 그 리고 양식시설 밀집해역을 벗어난 정점(Con2: control 2)까지 총 5개 정점으로 구성하였다(Fig. 1). 굴양식장의 철거와 신 설은 모두 2016년 6월 중에 이루어졌고, 현장조사는 2016년 7월부터 2018년 9월까지 진행하였으며, 2017년 6월까지 1년 간은 매월, 그리고 그 이후에는 계절조사로 진행하였다. 단, Con2는 2016년 11월에 새로 조사 정점에 포함하였다.
연구 정점이 포함된 진해만은 여름철 빈산소수괴가 빈번 히 발생하고 있으며, 빈산소수괴의 형성이 굴의 주요 폐사 원인으로 알려져 있다(NFRDI, 2012). 본 연구지역의 조사 정 점과 조사시기가 일부 중복되는 Sim et al.(2020)의 연구에서 측정한 용존산소 농도는 평균 1.35 ~ 9.57 mg/L 범위였으며, 여름철 빈산소수괴가 관측되었다.
2.2 퇴적물 유기물 분석 및 저서동물 분석
퇴적물 시료는 표면적 0.05 ㎡의 van-Veen grab을 사용하여 정점 당 6회 반복 채집하였으며, 1회분은 표층퇴적물의 지화 학적 특성 분석용으로, 그리고 5회분은 저서다모류 군집 분 석용으로 사용하였다. 퇴적물의 지화학적 특성과 관련하여 총유기탄소량(TOC, mg/g dry wt.), 총질소량(TN, mg/g dry wt.), 산휘발성황화물(AVS, mg/g dry wt.), 강열감량(IL, %), 화학적 산소요구량(COD, mg/g dry wt.) 등 5가지 항목을 측정하였다. 각 변수들에 대한 분석은 해양환경공정시험기준(MOF, 2013) 에 준하여 측정하였다. TOC와 TN은 동결 건조시킨 시료에 1N HCl 10 mL를 첨가하여 탄산염을 제거 하고, 건조된 시료 를 분말하여 CHN 원소 분석기(Perkin Elmer, model 2400)로 측정하였다. AVS는 발생관에 약 1 g의 습시료 퇴적물과 황산 1 ml를 넣은 후 검지관에 흡수되는 황화수소(H2S)의 양으로 측정하였다. IL은 약 5 g의 퇴적물을 110℃에서 24시간 건조 한 후, 550℃에서 2시간 강열하여 전과 후의 무게 차이로 계 산하였다. COD는 퇴적물 내 유기물을 강산화제인 과망간산 칼륨(KMnO4)으로 산화시켜 소모되는 양에 대응하는 산소량 을 측정하여 분석하였다. 측정된 환경변수 중 TOC는 어장환 경평가기법 적용에 활용하였고, TN을 제외한 4가지 항목은 퇴적물 특성 변화를 파악하는데 사용하였으며, 퇴적환경과 저서다모류 군집 구조의 상관성 분석에 5가지 항목을 모두 활용하였다.
2.3 자료분석
동물군의 분류와 종 동정과정을 통해 얻어진 저서다모류 자료에 대해서는 단변량 분석과 다변량 분석을 통해 군집의 구조적 특성을 시·공간적 변화 측면에서 파악하였으며, 저서 생태계 건강도 파악을 위해 어장환경평가 기법(국립수산과 학원 고시 제 2020-15호)을 적용하여 어장환경의 회복 정도 를 알아보았다. 단변량 분석을 위한 생태지수로서 출현종수, 개체밀도, 다양도지수를 활용하였으며, 상위 10순위 우점종 에 대한 시·공간적 분포 변화를 분석하였다. 저서 다모류 군 집구조 파악을 위해 로그 변환된 생물 개체수 자료에 대해 Bray-Curtis 유사도 지수를 구하고 그 결과 만들어진 유사도 행렬에 기초하여 다차원척도법(MDS)을 적용하였다. 다차원 척도법에서 구분된 군집의 유의성을 검증하기 위해 one-way ANOSIM 평가를 실시하였다. 환경변수와 저서다모류 군집구 조와의 상관성을 알아보기 위해 주좌표분석(PCO, Principal Coordinates analysis) 분석을 수행하였으며(Gower, 1966). 모든 통계분석은 Primer 패키지(ver. 6)를 이용하여 수행하였다.
각 정점에서 저서생태계 건강도평가를 위해 어장환경평 가등급을 산출하였다. 어장환경평가를 위한 지수에는 국립 수산과학원에서 개발한 저서동물지수(Benthic Health Index, BHI)와 총유기탄소량을 활용하였다(국립수산과학원 고시 제 2020-15호). 저서동물지수의 계산식은 다음과 같다.
여기서, N은 각각 그룹의 개체수를 나타내며, N1은 낮은 유기물농도에서 높은 밀도로 출현 또는 출현빈도와 밀도가 낮은 종, N2는 유기물 농도와 상관없이 고른 분포를 하는 종, N3은 비교적 높은 유기물농도에서 높은 밀도로 출현하 는 종, N4는 계절적으로 무생물역이 발생하는 해역에서 높 은 밀도로 출현하거나 높은 유기물 농도에서 출현하는 종이 속한다.
산출된 저서동물지수와 총유기탄소값은 Table 1과 같이 점수화하여 4개의 등급으로 구분하였으며, 1등급은 유기물 오염이 없는 상태, 2등급은 유기물 오염의 초기 상태, 3등급 은 유기물 오염이 상당히 진행된 상태, 4등급은 유기물 오염 이 심각한 상태를 나타낸다. 어장환경평가와 관련된 구체적 인 절차와 방법은 국립수산과학원 고시 제 2020-15호의 방법 에 준하였다(NIFS, 2020).
3. 결과 및 고찰
3.1 퇴적물 특성의 시간변화
퇴적물에서 유기물 오염과 관련된 4가지 변수인 총유기탄 소량(TOC), 산휘발성황화물(AVS), 강열감량(IL), 퇴적물산소 요구량(COD)의 시공간 변화를 측정하고(Fig. 2, Table 2), 정 점과 조사 시기에 따라 이원분산분석을 수행하였다. 먼저 각 변수의 정점간 차이는 유의하였다(p<0.01). 사후분석 결과 TOC는 조사 정점이 세 개의 그룹으로 나뉘었다. 대조 정점 인 Con2가 가장 낮은 평균값을 나타내었고, 비양식장 정점 인 Con1과 FF가 하나의 그룹으로 묶였으며, 양식장 정점인 NF와 CF가 TOC 평균값이 가장 높은 그룹으로 나타났다. AVS와 IL은 두 개의 그룹을 이루었으며, 비양식장 정점인 Con2, Con1, FF가 유사한 수준으로 평균값이 낮았고, 양식장 정점인 NF와 CF가 평균값이 높았다. COD는 세 개의 그룹으 로 구분되었으며 Con2에서 평균값이 가장 낮았고, Con1, FF, CF가 동일 집단으로 Con2보다 평균값이 높았으며, NF가 가 장 높은 평균값을 나타내었다. 퇴적물 특성은 비양식장 정 점인 FF, Con1, Con2와 양식장 정점인 NF, CF가 구분되어 양 식장 유무에 따른 차이를 나타내었다.
퇴적물 특성은 조사시기에 따라서는 통계적으로 유의미 한 차이를 나타내지 않았다. 시간에 따른 변화를 살펴보면, FF에서 TOC는 휴지기 직후 감소하였지만 이후 초기값 이하 의 농도에서 계절변동을 보이며 증가와 반복을 감소하였다 (Fig. 2a). AVS와 COD는 휴지기 직후 감소하다가 약 1년 이후 증가하였으며, IL은 약 20개월 이후에 증가하였다(Fig. 2b-d). 양식장 휴지기와 관련된 기존 연구에서 휴지기 이후 양식장 에서 유출되는 영양염의 양이 감소하여 인근 해역 퇴적물이 지화학적으로 회복되는 것을 보고하였다(Pereira et al., 2004). 본 연구해역에서도 양식장에 휴지기가 주어진 FF에서 휴지 기 직후 유기물 오염 변수가 일시적으로 급감하는 양상을 나타내었다. 그러나 이후 일부 항목이 다시 증가하는 경향 을 보였다. Moore and Rodger(1991)는 양식장 중단이후 표층 퇴적물은 회복되는 경향을 보이지만 표층하퇴적물은 장기 간 오염된 상태가 지속됨을 확인하였으며, 추가적인 영향이 주어졌을 때 오염되지 않은 퇴적물에 비해 더 큰 교란 반응 이 나타날 수 있음을 보고하였다. 본 연구해역에서 여름철 발생한 빈산소수괴(Sim et al., 2020)가 저층에 집적된 유기물 의 영향과 더해져 유기물 오염의 증가에 영향을 준 것으로 판단된다. 양식장 정점인 NF와 CF에서는 유기물 오염 항목 이 조사 시기에 따라 변화폭이 컸으며, 특히 AVS의 변화가 컸다(Fig. 2c). AVS는 양식장이 설치된 직후 크게 증가하였고 약 2개월 이후부터 감소하는 경향을 보였으나, 12개월 이후 에는 매 조사시기마다 큰 폭으로 변화하였다. Hargrave et al.(1993)의 연구에서는 양식장에서 유기물의 영향을 감지하 기 위한 화학변수들은 조사하였고, 화학 변수 중에 총황화 물, 저층산소와 이산화탄소의 교환, 그리고 산화환원전위가 유기물의 영향을 민감하게 감지하는 것으로 나타났다. 본 연구 정점인 NF의 경우에도 양식장 설치 직후의 유기물 증 가의 영향을 AVS가 비교적 잘 나타내고 있었다(Sim et al., 2020).
연구해역에서 측정한 유기물 오염 변수를 기존에 연구된 양식장의 값과 비교하였다. 비양식장 정점인 FF, Con1, Con2 의 TOC(21.9 ~ 35.0 mg/g)는 여수 가막만의 수하식 패류 양식 장의 대조정점(6.0 mg/g) 보다 상당히 높았으며, 고성, 자란만 패류양식장 인근의 대조정점(17.8 ~ 18.4 mg/g) 보다도 높았다 (Park et al., 2017). 양식장 정점인 NF, CF의 TOC(26.6 ~ 45.0 mg/g) 또한 가막만 패류 양식장(6.7 ~ 10.55 mg/g)과 고성, 자란만 양 식장(16.95 ~ 25.05 mg/g)보다 높았다(Park et al., 2017). AVS는 양식장의 유무와 관련 없이 연구지역에서 산출된 농도(0.05 ~ 1.22 mg/g)가 가막만이나 고성, 자란만의 AVS 농도(0.00 ~ 0.78 mg/g)보다 높았다. 기존 조사된 값과 연구지역의 값을 비교해 보았을 때, 연구해역의 퇴적환경은 대조정점까지 전 반적으로 상당히 오염된 상태였다.
조사 해역의 5개 정점에서 분석된 퇴적물 특성은 양식장 정점과 비양식장 정점으로 구분되어 양식활동의 영향을 확 인하였다. 다만, 양식장정점과 비양식장의 정점은 변화의 폭 은 다르지만 증가와 감소하는 시기가 유사하였다. 이것은 조사정점이 위치한 진해만 해역의 특성, 즉 여름철 발생하 는 빈산소층과, 장기간에 걸친 양식장운영과 높은 양식장 밀집도, 낮은 수심 그리고 여러 섬들로 닫힌 지형적 구조등 이 조사해역의 저층 퇴적환경의 회복과 오염에 영향을 미치 고 있는 것으로 판단된다.
3.2 저서다모류 군집의 생태지수
연구 지역에서 출현한 다모류의 월평균 종수는 FF는 3±1 ~ 19±2 종/0.05㎡, NF는 1±1 ~ 22±3 종/0.05㎡, CF는 2±2 ~ 22±5 종 /0.05㎡, Con1은 2±1 ~ 18±1 종/0.05㎡, Con2는 7±1 ~ 26±3 종/0.05㎡ 범위였다(Fig. 3). 이원분산분석 결과, 다모류의 출현종수는 조사시기별, 정점별 평균값의 차이가 유의하였으며, 조사시 기와 정점 간의 상호작용도 유의하였다(p<0.01). 사후 다중비 교 결과, 조사시기별 출현종수의 분포양상은 2016년 8월에서 10월 사이에 출현종수가 현저히 낮았고, 11월 이후 점차 증 가하여 5월에 피크를 이루고 이후 다시 감소하는 양상이었 으며, 계절변화를 보이며 증가와 감소를 반복하였다. 이러한 경향은 5개 정점 모두에서 공통적으로 관찰되었다. 출현종 수의 정점별 분포 양상은 FF와 Con1이 가장 낮았고, NF와 CF 정점이 유사한 수준을 보였으며, Con2가 가장 높았다.
출현한 다모류의 월평균 개체밀도는 FF는 356±168 ~ 3,220±1,074 개체/㎡, NF는 12±18 ~ 7,080±2,856 개체/㎡, CF는 76±83 ~ 5,340±2,031 개체/㎡, Con1은 240±173 ~ 3,956±893 개체/ ㎡, Con2는 1,544±200 ~ 4,652±741 개체/㎡였다(Fig. 4). 이원분 산분석 결과, 다모류의 개체밀도 역시 조사시기별, 정점별 평균값의 차이가 유의하였으며, 조사시기와 정점 간의 상호 작용도 유의하였다(p<0.01). 전반적으로 여름철 동안 개체밀 도가 급격히 감소하였고 늦가을부터 봄철까지 서식밀도가 크게 증가하는 경향을 보였다. 개체밀도의 사후 다중 비교 결과, 조사시기별 개체밀도는 조사 직후인 2016년 7월부터 10월까지의 여름철 시기동안 가장 낮았고, 2017년과 2018년 여름철이 뒤를 이었으며, 2017년 1월 ~ 5월과 2018년 3월이 가 장 높았다. 그 외의 집단군은 위의 3개의 그룹과 구분되었 다. 개체밀도의 정점별 평균값의 집단군은 2개의 그룹을 이 루었으며, FF와 Con1이 유사한 수준이었고, 나머지 세 개 정 점이 유사한 수준이었다. 두 개의 집단군 중 평균값은 후자 가 유의하게 높았다. 개체밀도의 시·공간 분포결과, 비양식 장 정점이 시·공간상의 변동폭이 상대적으로 작았으며, 양식 장 정점이 조사시기별 평균값의 차이가 크고, 각 시기별 정 점의 반복채집표본 간에도 편차가 컸다. 또한, 양식장 정점 에서는 2016년 8월부터 2016년 10월 사이에 일부 반복 채집 표본 중 다모류가 전혀 채집되지 않는 경우가 있었다. 다만, 굴양식 시설물의 철거와 설치 이후 FF와 NF에서 시간에 따 른 개체밀도의 변화는 Con1 또는 CF와 비교하였을 때 특이 점이 관찰되지는 않았다. 각 정점에서 다양도는 늦여름부터 가을철까지 감소하고 겨울부터 봄까지 증가하는 계절 변동 을 보였다. 특이한 점은 NF에서 2016년 9월 가장 낮은 다양 도로 양식 시설물 이동 설치 후 일시적으로 크게 낮은 다양 도 값을 보였다(Fig. 5).
3.3 저서다모류 우점종의 변화
각 정점에서 개체밀도 상위 10순위 종을 대상으로 한 우 점종 변화를 살펴보면, FF는 출현한 다모류 64종 중 상위 10 개종이 전체밀도의 92.3 %를 차지하였다(Fig. 6a). 1순위 우점 종은 Paraprionospio patiens로 어장환경평가 시 등급 4에 해당 하는 종이다. 유기물 부하가 높은 양식장의 대표 우점종으 로, 특히 낮은 산소 농도에 내성이 강해 낮은 산소농도에서 는 수층에 유생단계로 머물러 있다가 산소농도가 회복되면 퇴적물에 착저하여 빈산소 환경 직후 서식밀도가 급격히 증 가하는 것으로 알려져 있다(Powers et al., 2001). FF에서 여름철 서식밀도가 감소하였고 가을부터 겨울까지 높은 밀도로 출 현하였다. 2순위 우점종은 어장환경평가 시 등급 3에 속하는 Lumbrineris longifolia로 니질이 우세한 혼합 퇴적상이나 빈산 소수괴에서도 출현하는 잠재적 유기물 지시종이다(Lim and Hong, 1997;Jung et al., 2007). P. patiens의 우점도가 감소하는 여름철에 L. longifola의 우점도가 증가하는 경향을 보였으며, 개체밀도의 증가는 2018년 이후 뚜렷하였다. 3순위 우점종은 어장환경평가 시 3등급에 해당하는 Sigambra tentaculata로 여 름철에 낮고 봄철에 비교적 높았지만 다른 우점종들에 비해 서는 비교적 연중 고른 밀도분포를 나타냈다. S. tentaculata는 유기물 오염과 직접적인 관련이 적은 종으로 알려져 왔으 나, 일부 연구에서는 유기물 함량이 높은 해역에서 높은 개 체 밀도로 출현한 바 있다(Lim, 1993;Jung, 1998;Jung et al., 2002). 4순위 우점종은 어장환경평가 시 4등급에 해당하는 Prionospio pulchra로 연중 낮은 밀도로 분포하였으나 2017년 5월에 일시적으로 밀도가 크게 증가하였다. 이들 종 이외에 Aricidea assimilis만이 연중 출현 빈도가 높았으며, 나머지 종 들은 특정 계절에만 출현하였다. FF에서는 유기물 함량이 높은 해역에서 높은 개체밀도를 보이는 오염지표종 및 기회 종들이 상위 우점종으로 출현하여, FF의 저층 오염도가 매 우 심각한 상태임을 나타내었다.
NF에서는 총 77종이 출현하였으며, 상위 10개종이 전체 밀도의 91.5 %를 차지하였다(Fig. 6b). NF의 1순위 우점종은 어장환경평가 시 4등급에 해당하는 Capitella capitata였으며, 2016년 11월부터 2017년 4월까지 집중적으로 출현하였고 여 름철에는 서실밀도가 크게 감소하거나 출현하지 않았다. 그 러나 양식장 설치 약 1년 이후인 2017년 가을과 겨울철에는 2016년에 비해 서식밀도가 크게 감소하였다. 이종은 Pearson and Rogenberg 모델에서 유기물이 급격히 증가하는 시기에 우점하는 종으로, 특히 오염이 매우 심한 해역이나 가두리 양식장 바로 아래에서 매우 높은 밀도로 출현하였다(Pearson and Rogenberg, 1978;Seo et al., 2015). 2순위 우점종은 L. longifolia로 양식장 설치 직후인 2016년 7월에 우점종으로 출 현하였으나, 양식장 설치 1개월 이후부터 2017년 2월까지 출현하지 않거나 매우 낮은 밀도로 출현하였고 이후 서식 밀도가 증가하였다. 3순위 우점종은 P. patiens로 NF에서 L. longifolia의 서식밀도가 감소한 시기에 증가하는 경향을 보 였다. 4순위 우점종은 어장환경평가 시 4등급에 해당하는 Schistomeringos rudolphi로 2016년 12월 이후 밀도가 증가하여 2017년 4월에 가장 높은 밀도를 보였으며, 여름과 가을에는 출현하지 않거나 밀도가 매우 낮았으며, 2018년 조사에서는 출현하지 않았다.
CF에서는 총 84종이 출현하였으며, 상위 10개종이 전체 밀도의 89.1 %를 차지하였다(Fig. 6c). CF의 상위 10순위 우점 종의 조성과 종별 순위는 같은 양식장 정점인 NF와 유사하 였다. 1순위 우점종은 C. capitata였으며, 2016년 11월부터 2017년 4월까지 높은 밀도로 출현하였고, 여름철과 가을철에 는 출현하지 않거나 밀도가 매우 낮았다. 2순위 우점종은 L. longifolia로 2017년 6월에 가장 높은 개체밀도로 출현하였으 며, 늦여름부터 겨울까지는 밀도가 매우 낮았다. 3순위 우점 종은 어장환경평가 시 4등급에 해당하는 P. pulchra로 평균밀 도는 2016, 2017년 12월과 2016년 6월에 밀도가 높았으며, 그 외의 시기에는 밀도가 낮았다. 4순위 우점종은 S. rudolphi로 2016년 12월부터 밀도가 증가하여 2017년 4월에 피크를 이룬 후 다시 감소하여 여름과 가을 사이에는 거의 출현하지 않 았다.
Con1에서는 총 58종이 출현하였으며, 상위 10개종이 전체 밀도의 약 93.5 %를 차지하였다(Fig. 6d). Con1의 상위 3개 우 점종은 FF와 동일하였고 유사한 경향을 나타내었다. P. patiens 가 최우점종으로 나타났으며, 여름철 밀도가 낮고 겨울철에 높은 밀도를 나타내었다. 2순위 우점종인 L. longifolia는 2017 년 여름철 이후 증가하였으며, 3순위 우점종인 S. tentaculata 는 FF와 유사하게 연중 밀도편차가 작았다. 4순위 우점종은 어장환경평가 시 2등급에 해당하는 Praxillella affinis로 봄철 에 출현하였으며, 그 외 시기에는 출현하지 않았다. 그 외의 우점종들은 봄철에만 일시적으로 출현하는 양상을 보였다.
Con2에서는 총 77종이 출현하였으며, 상위 10개종이 전체 밀도의 86.3 %를 차지하였다(Fig. 6e). Con2 정점의 1순위 우점 종은 L. longifolia였으며, 총 개체수에 대한 점유율은 43.8 %로 높은 밀도로 출현하였다. Con2에서는 비양식장 정점인 FF, Con1과 달리 L. longifolia가 연중 우점하였다. 2순위 우점종은 P. patiens로 조사 초반에는 개체밀도가 높지 않았으나 조사 후반 특히 2018년 9월 밀도가 급격히 증가하였다. 3순위 우 점종은 A. assimilis로 조사 초기부터 2017년 9월까지 높은 밀 도로 연중 출현하였으나, 2017년 12월 이후에는 출현하지 않 았다. 4순위 우점종은 P. affinis로 FF, Con1과 유사한 출현 패 턴을 보였다. 그 외의 우점종은 밀도의 변화는 있으나 여름 에 감소하고 겨울에 증가하기 시작하여 봄철 최대 개체밀도 를 보이며 연중 출현하였다.
출현 우점종의 시공간 변화를 살펴보면, 비양식장 정점인 FF와 Con1의 우점종 변화가 유사하였고, 양식장 정점인 NF와 CF의 우점종 변화가 유사하였다. Con2를 제외하고 비양식장 정점과 양식장 정점 모두 어장환경평가시 4등급에 해당하는 종이 최상위 우점종으로 출현하였는데, 비양식장 정점에서 는 P. patiens가, 양식장 정점에서는 C. capitata가 우점하여 양 식장 존재 유무에 따라 최상위 우점종의 차이가 있었다.
3.4 어장환경평가에 따른 어장 건강도 진단
어장환경평가 기법을 적용하여 연구지역의 저서생태계 건강도 평가를 실시하였다(Table 3). 양식장 정점인 NF와 CF 에서 저서동물지수(BHI)는 전 조사시기에 50 이하의 값으로 3점 또는 4점의 값을 보였으며, 4점의 값을 보이는 경우가 더 많았다. TOC의 경우에는 두 정점 모두 대부분의 시기에 유기물 오염 4점에 해당하는 25.01 mg/g dry wt.를 상회하는 값을 보였다. 비양식장 정점 중 지리적으로 매우 인접한 FF 와 Con1의 경우에도 저서동물지수는 전 시기동안 3점 또는 4점에 해당하는 값을 보였다. 두 정점의 TOC도 조사 시기 동안 거의 전 시기에 4점에 해당하는 값을 나타내었다. 패류 양식장 밀집해역에서 다소 떨어진 Con2의 경우는 전 조사시 기 동안 저서동물지수 및 총유기탄소량이 3점에 해당하는 값을 보였다. 정점별로 어장환경평가 최종등급을 살펴보면, 연중 3등급을 나타낸 Con2를 제외하면 모두 3등급과 4등급 사이를 오갔으며, 양식장의 유무를 떠나 가을에서 봄 사이 에 4등급을 그리고 여름철에 3등급을 나타내었다. 조사기간 평균으로 보았을 때, Con2만 3등급, 나머지 정점들은 모두 4 등급에 해당하였다.
3.5 저서다모류 군집의 다변량 분석
패류양식장 및 비패류양식장 정점들의 군집구조 비교를 위해 다차원척도법(MDS)을 적용하고 이를 이차원평면에 도 식하였다(Fig. 7). 먼저, 양식장 정점과 비양식장 정점은 이차 원평면의 중앙 수평축(가상)을 기준으로 위아래로 명확하게 구분되었다(Fig. 7a). 다만, 조사 초기인 2016년 6월부터 2016 년 10월까지의 정점들은 넓게 산포하면서 서로 겹치는 부분 이 있었지만 나머지 시기의 정점들은 양식장과 비양식장의 구분이 뚜렷하였다. 이러한 차이를 보다 세부적으로 알아보 기 위해 정점별로 도식해보았다(Fig. 7b). 그 결과, 비양식장 정점인 FF와 Con1이 유사한 위치에 서로 겹쳐 혼재하는 양 상이었으며, 마찬가지로 양식장 정점인 NF와 CF가 같은 양 상을 보였다. 5개 정점 중 Con2만이 다른 정점들과 겹치지 않고 명확히 구분되는 양상을 보였다. one-way ANOSIM 분석 을 통해 조사 정점 사이의 유의성을 검증한 결과 FF와 Con1, NF와 CF가 유의한 차이를 나타내지 않았다(Table 4). FF와 Con1은 방향성과 시기별 정점의 위치 등이 매우 유사한 것 으로 나타났다. 다만, 통계적으로 유의하지는 않으나 FF의 시기별 군집구조의 변화가 Con1에 비해 조금 더 컸다. 비양 식장의 정점을 대표하여 FF 정점에서 시간에 따른 변화를 살펴보면 양식장이 철거된 조사 직후에 변화폭이 컸으며, 여름철은 조사시기마다 군집의 변화가 큰 것으로 나타났다 (Fig. 7c). 양식장정점인 NF와 CF에서 시간에 따른 군집구조 의 변화양상 역시 시기별로 두 정점의 위치가 유사하였다. 대표로 NF에서의 변화를 살펴보면 여름철 군집의 변화가 크 고, 계절변화가 나타났다(Fig. 7d). 전체적으로 양식장과 비양 식장 모두 겨울에서 초봄까지는 변화의 폭이 작은 반면, 여 름과 가을 사이에 변화의 폭이 컸다는 공통점이 있었으며, 이러한 현상은 양식장에서 더 명확하게 관찰되었다.
양식장 및 비양식장 정점의 군집구조 형성에 영향을 미친 환경요인에 대해 알아보기 위해 PCO(Principal coordinates analysis) 분석을 적용하였다(Fig. 8). PCO분석에 사용된 환경 자료는 TOC, IL, AVS, COD 이외에 TN을 추가하였다. 1축과 2축의 설명력은 각각 31.83 %, 18.51 %로 높은 편이었으며, 10 개축의 설명력이 90 %를 넘어 전반적으로 군집의 구조적 특 성은 단순한 것으로 나타났다. 현장 조사를 통해 측정된 5개 의 유기물 오염 관련 항목들은 양식장에서 더 유의한 요인 으로 나타났으며, 이 중에서 가장 큰 영향을 미치는 변수는 산휘발성황화물(AVS)이었다. AVS는 빈산소 환경에서 높은 농도를 보이는 혐기성 분해 산물로(Sim et al., 2020), 패류양 식장 저서동물 군집구조의 편차가 큰 시기(여름부터 가을) 에 높은 값을 보였다.
3.6 저서동물 분석을 통한 휴식기간에 따른 양식장 환경의 회복성 진단
본 조사에 포함된 패류양식장 및 비패류양식장 정점들은 전반적으로 적은 출현종수, 단순한 종조성, 일부 종에 의한 극우점 등을 특징으로 하는 비교적 단순한 군집구조를 보였 다. 또한 어장환경평가의 결과에서 알 수 있듯이 유기물 오 염이 상당히 또는 심각하게 진행되어 있는 상태에서 형성되 고 유지되는 군집으로 판단되었다. 어장환경평가 등급은 전 반적으로 차이가 없었지만 양식장의 유기물 함량이 조금 더 높았으며, 이러한 차이가 종조성에 반영되고 있었다. 즉 양식 장의 최우점종은 C. capitata였고, 비양식장의 최우점종은 P. patiens이었다. 각각의 서식처에서 5순위 이내에서는 유사한 종조성을 보이지만 그 이하의 순위부터는 종조성에서 차이 를 보였고, 여름부터 가을까지 저서동물군집이 극히 빈약해 지는 특성은 동일하였다. 그러나 연중 변화의 폭은 패류양 식장에서 더 크게 나타났다. 양식시설의 철거와 설치에 따 른 저서동물군집의 변화는 군집구조의 계절적 변화 폭이 전 반적으로 크게 나타나는 해역이었기 때문에 뚜렷하게 가려 낼 수 없었다. 다만, 다변량분석의 기초가 되는 유사도지수 를 살펴보면, FF에서 시설물이 철거된 2016년 7월에 Con1과 의 유사도가 48 % 수준으로 낮은 편이었지만 한 달 정도 지 난 2016년 8월에는 Con1과의 유사도가 85 % 수준으로 급상 승하고 이후 유사한 수준을 유지하여 시설물이 철거된 후 군 집의 구조가 빠르게 변화하였음을 알 수 있었다. 반면, NF와 CF를 동일한 기준으로 비교했을 때, 새롭게 양식 시설물이 설치된 NF에서는 CF와의 유사도가 설치 시점을 기준으로 급 격하게 낮아지거나 높아지는 변화를 관찰할 수 없었다.
양식장 시설물의 철거 후 환경의 회복이라는 측면에서 봤 을 때 본 해역의 문제점 중의 하나는 FF의 군집구조가 Con1 에 빠르게 근접하기는 하였지만 본 조사지역 자체가 해류의 순환이 원활하지 않은 양식장 밀집 해역으로 해역 전반이 유기물 오염에 상시 노출되어 있는 상태였기 때문에 시설물 을 철거하였다 하더라도 Con1의 상태 이상으로는 호전될 수 없었다는 점이다. 따라서 시설물의 철거 후 FF가 Con1 정점 의 상태로 급격히 진행은 되었지만 회복을 관찰할 수 있는 시기는 조사 초기 한 달 정도의 시간이었다.
본 연구에서는 양식장 휴지기 이후의 저층 퇴적환경 변화 와 회복의 정도를 시간의 변화에 따라 알아보고자 하였다. 연구해역인 진해만은 유기물이 과다하게 집적되어 있고 지 역 특성상 여름철 빈산소수괴가 발생하여 휴지기 이후 회복 이라는 측면을 논의하기에는 부족하였다. 추후 다른 양식환 경이나, 다양한 품종의 양식장의 비교 연구가 필요할 것으 로 판단된다.
