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ISSN : 1229-3431(Print)
ISSN : 2287-3341(Online)
Journal of the Korean Society of Marine Environment and Safety Vol.31 No.1 pp.51-59
DOI : https://doi.org/10.7837/kosomes.2025.31.1.051

The Long-Term Variations of Theora lata in Semi-enclosed Gwangyang Bay, Korea

Jung-Ho LEE*†
*Professor, Anyang University
†leejh@anyang.ac.kr, 032-930-6035
January 22, 2025 February 24, 2025 February 25, 2025

Abstract


The purpose of this study was to analyze the long-term density variation of the dominant species Theora lata in Gwangyang Bay, where industrial complex expansion has led to a continuous inflow of pollutants, and to examine its correlation with benthic environmental factors. To investigate the benthic habitat conditions and population density variations of T. lata, 23 seasonal field surveys were conducted between February 2008 and July 2012. Sampling was concentrated around Myodo, and 17 stations were selected, including areas influenced by the inflow of the Seomjingang River. The mean organic matter content across all stations was 8.74±1.41%, with the highest value of 13.62% recorded at Station 1 in July 2013. The total acid volatile sulfide (AVS) concentration averaged 0.44±0.49 mgS/g-dry, peaking at Station 1 in October 2008. The mean density of T. lata across Gwangyang Bay was 106±140 ind./m², with the highest recorded abundance of 2,445 ind./m² at Station 12 in April 2008. Although variations in organic matter content and AVS concentration were observed, statistical analysis showed no significant correlation between these factors and T. lata density. Seasonal fluctuations in T. lata density were evident, with population peaks in spring, followed by a sharp decline from summer onward. Overall, the variation in habitat density of the opportunistic species Theora lata appeared to be more significantly influenced by water environmental factors than by sedimentary environmental factors.


Gwangyang Bay , Theora lata , AVS , Long-Term variation , Benthos

반폐쇄성 광양만에 서식하는 아기반투명조개(Theora lata)의 장기변동

이정호*†
*안양대학교 교수

초록


본 연구의 목적은 산업단지 증가로 인해 오염물질이 지속적으로 유입되는 광양만에서 우점종으로 분포하는 아기반투명조개 (Theora lata)의 장기적인 밀도 변동을 분석하고 저서 환경 요인과의 상관관계를 파악하고자 한다. 또한 아기반투명조개(Theora lata)의 생태학적 지위를 파악하는데 기초자료로 활용하고자 한다. 광양만에서 저서환경과 아기반투명조개의 밀도 변동을 알아보기 위하여 2008년 2월부터 2012년 7월까지 계절별로 총 23회 현장 조사를 수행하였다. 조사정점은 묘도를 중심으로 정점을 선정하였고 섬진강이 유입되는 해역도 포함하여 총 17개 정점을 선정하였다. 유기물 함량(LOI)을 전체 평균 8.74±1.41%이였으며, 최대값은 2013년 7월에 정점 1번에서 13.62%가 나타났다. 산 휘발성 황화물(AVS)량을 전체 평균 0.44±0.49 mgS/g-dry이였으며, 2008년 10월에 정점 1번에서 가장 높은 값을 보였다. 광양만에서 채집된 아기반투명조개(Theora lata)의 평균 서식밀도는 106±140 개체/m2 이였고 2008년 4월에 정점 12에서 2,445 개체/m2 가장 많이 출현하였다. 저서환경인 산 휘발성 황화물과 유기물 함량은 아기반투명조개간의 상관관계를 보면 통계적으로 유의미한 차이는 나타나지 않았다. 정점별로 아기반투명조개의 서식밀도에 대한 계절변동 양상을 보면 봄철에 모든 정점에서 서식밀도가 높게 출현하고 있으나 여름철부터 급격하게 감소하는 경향이 나타났다. 종합적으로 기회종인 아기반투명조개의 서식 밀도 변동은 퇴적물 환경 요인 보다는 수층 환경 요인의 영향을 상대적으로 더 크게 받은 것으로 판단된다.


광양만 , 아기반투명조개 , 산 휘발성 화합물 , 장기변동 , 저서생물

    1. 서 론

    광양만은 반폐쇄성(Semi-enclosed) 내만으로 북쪽으로는 섬진강이 유입되며, 서쪽으로는 여수반도 있고 동쪽으로는 남해도로 둘러싸인 해역이다(KORDI, 2003;Kim, 2010;Bae et al., 2014). 또한 1960년대부터 호남정유공장(1969년), 여천화학단지(1970년대), 율촌산업단지 및 광양컨테이너부두(2000년대), 묘도 준설토 투기장(2010년대) 등 다양한 산업단지와 시설이 확충되었다. 이를 위해 연안에 인접한 해역에서 매립과 준설공사를 진행되었다(Won and Go, 1975;Kim, 2007;Lee et al., 2021). 그리고 섬진강에서 유입되는 퇴적물 입자들이 하류에 쌓이면서 삼각주가 형성된 해역이었으나 1982년 광양제철소를 착공 이후 대규모 매립과 연안 개발이 진행되면서 지형뿐만 아니라 해양의 퇴적환경도 급격하게 변화시켰다(Shin and Koh, 1990;Lee, 2007). 지금도 광양만 해역은 준설과 매립이 진행 중이며, 현재의 해안선은 거의 직선화 형태로 변화하였다.

    국가산업단지 조성이 시작되기 전, 광양만에서는 수산자 원인 백합, 꼬막, 굴, 김 등의 양식장이 활발히 운영되었으며, 조간대와 조하대에서 다양한 자연산 패류가 채집되었다. 또한, 광양만은 비교적 높은 생물다양성도 유지하고 있었다 (Won and Go, 1975;Choi and Koh, 1984). 그러나 산업단지 조성 이후 준설과 매립뿐만 아니라 다양한 오염물질들이 해양으로 유입되면서 수질 및 퇴적환경이 변화하였고, 이에 따라 저서생태계도 상당한 영향을 받아 생물다양성의 변화, 서식밀도 감소 등의 생태적 변화가 진행되고 있다(Park et al., 1984;Wui et al., 1993;Lee et al., 1998).

    광양만의 저서생태계 연구는 다른 해역에 비해 비교적 활발하게 이루어져 왔으며, 특히 저서동물 군집과 서식환경간의 상관관계 분석 및 저서다모류의 장기적인 변동 양상에 대한 연구가 지속적으로 수행되어 왔다(Choi and Koh, 1984;Shin and Koh, 1990;Jung et al., 1995;Jung et al., 1997; Choi et al., 2003; Lee, 2007;Kim, 2007;Kim, 2010). 그러나 광양만에 서 우점종으로 출현하는 아기반투명조개(Theora lata)에 대한 연구, 특히 장기적 변동에 관한 연구는 미비한 실정이다 (Choi et al., 2003; Kim 2010).

    아기반투명조개(Theora lata)는 니질 함량이 높은 연안 퇴적환경에서 주로 서식하는 저서성 이매패류(Bivalvia)로, 섭식기작은 퇴적물식자(Deposit feeder)로 분류된다. 이 종은 퇴적물 내 유기물을 섭취하는 과정에서 해수층으로 용존 무기질의 용출을 발생시켜 주변의 다른 저서생물의 서식밀도와 군집 구조에 영향을 주고 있다(Yamada and Kayama, 1987;Lim et al., 1995). 또한 이 종은 유기물 함량이 비교적 높은 해역에서 넓게 분포하는 기회종(Opportunistic species)으로 보고되어 있으며, 환경 변화에 대한 내성이 높은 특성을 가지고 있다. 특히, 여름철 빈산소(Hypoxia) 발생이나 퇴적상의 변화에 따라 서식밀도가 급격히 변화하는 경향이 있으며, 이러한 특성으로 인해 저서생태계의 지표종(Indicator species)으로 활용되기도 한다(Lee et al., 2022;Yoshino et al., 2007;Imabayashi and Tsukuda, 1984).

    본 연구의 목적은 산업단지 증가에 따른 저서 환경 변화 속에서 아기반투명조개(Theora lata)의 장기적인 밀도 변동을 분석하고 환경 요인과의 상관관계를 파악하고자 한다. 또한 아기반투명조개(Theora lata)의 생태학적 지위를 파악하는 데 필요한 기초자료를 제공하고자 한다.

    2. 재료 및 방법

    본 연구지역인 광양만에서 저서환경과 대형저서동물을 알아보기 위하여 2008년 2월부터 2013년 7월(6년간)까지 계절별로 총 23회 현장 조사를 수행하였다. 조사정점은 묘도를 중심으로 정점을 선정하였고 섬진강이 유입되는 해역도 포함하여 총 17개 정점을 선정하였다(Fig. 1).

    연구종인 아기반투명조개(Theora lata)는 각 정점에서 표면적 0.1m2 의 개량형 van Veen grab sampler를 이용하여 총 2회씩 반복하여 퇴적물을 채취하였다. 선상으로 인양된 퇴적물은 망목크기가 1.0mm인 체를 이용하여 해수로 씻은 후 남은 잔존물을 10% 중성 포르말린으로 고정하여 실험실로 운반하였다. 남은 시료는 실험실에서 아기반투명조개(Theora lata)만 선별하였으며, 해부현미경을 이용하여 정확한 동정한 후 정점별로 개체수를 기록하였다.

    퇴적환경은 정점별로 개량형 van Veen grab sampler을 이용 하여 현장에서 채취하였다. 채취한 퇴적물은 실험실로 옮긴 후 유기물 함량(Loss Of Ignition), 산 휘발성 황화물(AVS; Acid volatile sulfide), 분급도(Sorting), 니질 함량(Mud content)을 분석하였다. 유기물 함량의 분석은 채취한 퇴적물을 도가니에 약 10g을 넣은 후 건조하여 무게를 측정하였다. 건조된 퇴적물 시료는 550℃에서 4시간 동안 강열(Ignition)하여 유기물을 제거한 후, 잔여물의 무게를 측정하였다. 이러한 과정에서 얻어진 무게의 손실량으로 유기물 함량을 산출하였다. 산 휘발성 황화물은 채취한 퇴적물에서 약 2g의 무게를 측 정하여 황화수소(H2S) 발생관에 넣은 후 황산 2mL을 넣고 기체가 새지 않도록 뚜껑을 닫았다. 이후 펌프를 이용하여 발생하는 황화수소가 검지관에 흡수되도록 하여 값을 측정 하였다. 입도분석은 2008년 4월 시료만 분석하였으며, 분석 방법으로 퇴적물을 4Ø(0.0625mm) 표준체를 이용하여 사질과 니질로 구분하였다. 사질은 건식체질법으로 니질은 X-선 자동 입도 분석기인 Sedigraph 5100으로 분석하여 입도의 백분율을 산출하여 값을 구하였다.

    표층 퇴적물 환경요인(유기물 함량, 산 휘발성 황화물)과 아기반투명조개(Theora lata)의 시·공간적 변동 양상에 대한 통계적 유의성을 파악하기 위해 이원 배치 분산분석(two-way ANOVA)를 실시하였다. 그리고 피어슨의 상관계수(Pearson’s correlation coefficient)를 이용하여 퇴적물 환경과 아기반투명 조개(Theora lata)의 상관관계를 분석하였다. 본 논문에서 자료 분석시 활용한 프로그램은 SPSS ver. 30.0 이였다.

    3. 연구결과

    3.1 저서환경

    광양만의 입도를 보면 인덕천이 유입되는 정점 11번을 제외하고는 모든 정점이 니질(Silt+Clay) 함량이 70% 이상을 차지하는 것으로 나타났다(Table 1). 니질 함량이 90% 이상인 정점은 총 9개로 확인되었으며, 대부분 묘도에 인접한 해역에 분포하고 있었다. 본 조사 지역은 세립질 퇴적물이 우세한 퇴적환경을 형성하고 있다.

    유기물 함량(LOI)을 전체 평균 8.74±1.41%이였으며, 최댓값은 2013년 7월에 정점 1번(섬진강 하류)에서 13.62%가 나타났다. 조사 시기별로 보면 모든 시기가 7.50% 이상의 유기물 함량을 보였으며, 2012년 7월에 가장 높은 평균 10.84%를 보였다. 조사 연도별로 보면 2009년이 가장 낮은 7.71%가 나타났으며, 2013년에는 가장 높은 9.60%를 보였다. 전체적으로 유기물 함량은 8.50%를 중심으로 증감하는 경향이 나타났으며, 시간이 지남에 따라 점진적으로 증가하는 양상을 보이고 있다. 계절별로 보면 가을(8.27%)에 가장 낮은 값을 보였으며, 겨울(8.93%)과 여름(9.05%)이 유사한 수준으로 가장 높게 나타났다(Table 2, Fig 2). 조사 시기별과 연도별로 유기물 함량은 통계적으로 유의한 차이를 보였으나(P<0.001) 계절별로는 유의한 차이를 보이지 않았다(P>0.05).

    산 휘발성 황화물(AVS)량은 전체 평균 0.44±0.49 mgS/g-dry 였으며, 2008년 10월 정점 1번에서 7.07 mgS/g-dry로 가장 높은 값을 보였다. 조사 시기별로 보면 2008년 2월-2010년 2월까지 0.50 mgS/g-dry이상의 비교적 높은 값을 보였으나 2010년 4월부터는 0.20 mgS/g-dry이하의 낮은 값이 나타났다. 산 휘발성 황화물량은 계절에 따른 차이는 통계적으로 유의하지 않았으나(P>0.05), 연도별로는 유의한 차이를 보였다(P<0.001)(Table 2, Fig 3).

    3.2 아기반투명조개 분포

    광양만에서 채집된 아기반투명조개(Theora lata)의 평균 서식밀도는 106±140 개체/m2였으며, 2008년 4월 정점 12에서 2,445 개체/m2로 가장 높은 밀도를 보였다. 조사 시기별 분석 결과, 서식밀도의 변동 폭이 비교적 크게 나타났으며, 모든 조사 시기에서 4월에 서식밀도가 높게 나타났다. 연도별로 보면 2008년에 가장 높은 밀도(202 개체/m2)를 보였으며, 2009년에 가장 낮은 밀도(33 개체/m2)가 나타났다. 2008년을 제외하면 이후 점진적으로 증가하는 양상을 보였다. 계절별로는 겨울과 봄에 높았으며, 여름과 가을에 낮은 분포를 보였다(Table 2, Fig 4). 아기반투명조개의 분포는 시기별(P<0.001), 연도별(P<0.05), 계절별(P<0.001)에 따라 유의한 차이를 보였다.

    3.3 상관분석

    광양만에 서식하는 아기반투명조개(T. lata)와 저서 환경 요인간의 관계를 분석하기 위해 Perarson’s 상관계수(Pearson’s correlation coefficient)를 이용하여 통계적 상관 분석을 수행하였다. 저서 환경인 산 휘발성 황화물과 유기물함량은 아기 반투명조개간의 상관관계를 보면 통계적으로 유의미한 차이는 나타나지 않았다. 또한 저서 환경간의 상관관계도 뚜렷한 관계는 보이지 않았다(Table 3).

    유기물함량이 8.0%-11% 정도에서 비교적 산 휘발성 황화물량과 아기반투명조개의 평균밀도가 높게 나타나고 있다. 산 휘발성 황화물량이 1.0 mgS/g-day 정도에서 아기반투명조개 의 평균밀도가 비교적 높게 나타나는 양상을 보였다(Fig. 5).

    3.4 정점별 저서환경과 아기반투명조개 밀도

    조사 정점별로 유기물 함량을 보면 섬진강 하류 해역에 위치한 정점 1번에서 10.15%로 가장 높은 값을 보였으며, 정점 3번에서 6.36%를 가장 낮은 유기물 함량이 나타났다(Fig. 6). 정점별로 유기물 함량의 증감은 있으나 통계적으로 유의미 한 차이는 보이지 않았다(P>0.05). 산 휘발성 황화물량도 정점 1번에서 가장 높은 1.24 mgS/g-day를 보였고 정점 2, 3, 15 번에서 0.1 mgS/g-day 이하가 나타났다. 통계 분석 결과, 조사 정점별 유기물 함량은 유의한 차이가 나타났으며(P<0.001), 정점 간 변동이 통계적으로 유의미한 것으로 확인되었다. 아기반투명조개는 정점 1번을 제외하고 약 100 개체/m2 이상 출현한 정점이 묘도 주변에 위치한 정점들이며, 특히 묘도의 서남쪽에 위치한 정점들에서 150 개체/m2로 출현하였다.

    조사 정점별 아기반투명조개의 평균 서식밀도를 계절별로 비교한 결과, 봄철에 가장 높은 서식밀도가 나타났고 여름과 가을에는 상대적으로 낮은 서식밀도를 보였다. 특히 묘도의 인근 해역인 정점 12, 13, 15, 16에서 봄철 서식밀도가 가장 높았으며, 겨울에도 일부 정점(정점 12, 13, 16)에서 높은 밀도를 보였다. 그러나 여름과 가을에는 대부분의 정점에서 서식밀도가 낮거나 거의 출현하지 않았다(Fig 7).

    4. 고 찰

    국내에서는 아기반투명조개(Theora lata)의 분포에 대한 연구는 1980년대 후반 진해만에서 처음으로 진행되었으며(Lim et al., 1995), 이후 우리나라 연안 중 간척사업으로 방조제가 완공된 해역인 영산강, 천수만, 새만금 해역에서 우점종으로 출현하는 것으로 보고되었다(Han et al., 2015;Lim and Park, 1999;Lee, 2021). 또한 산업단지의 밀집도가 높고 개발이 활발하게 진행된 진해만 및 울산 태화강 하구에서도 높은 밀도로 출현하는 것으로 보고되었다(Kim et al., 2016;Paik and Yun, 2000). 국외 연구 사례로는, 일본의 규슈 지역인 Ariake bay는 방조제 공사로 인하여 퇴적환경 변화가 아기반투명조개의 밀도 변동에 영향을 미친 것으로 보고되었다(Yoshino et al., 2007). 본 연구 지역인 광양만에서도 지속적인 준설, 매립 및 개발 공사가 이루어지는 환경에서 아기반투명조개가 우점으로 출현하는 경향을 보이며, 이러한 분포 특성은 다른 연구 해역의 결과와 비슷한 양상으로 나타났다.

    아기반투명조개는 생태학적으로 퇴적물 내에서 입수공으로 수층 또는 퇴적물의 유기입자를 흡입하고 출수공은 퇴적물의 부근에 있어 소화된 찌꺼기를 퇴적물에 배출하는 퇴적 물식자(Deposit feeding tellinacean)로 보고되었다(Poore and Kudenov, 1978). 그리고 유기물 농도가 높은 해역에서 출현 밀도가 높고 기회종(Opportunistic species)으로 산란 시기가 1년 내내 나타나는 것으로 알려져 있다(Lim et al., 1995;Hong et al., 1997). 또한 생물 서식에는 적절한 유기물 함량이 필수적이지만, 과도한 유기물 축적은 저서환경에 악영향을 초래할 수 있으며, 심할 경우 무산소 또는 무생물 지대를 형성할 수 있다(Bae, 2015). 본 연구 지역인 광양만의 평균 LOI(8.7%)는 천수만(4.1%), 남대천 하구(7.5-9.5%), 가막만(7.5%) 해역에 비해 상대적으로 높은 수준임을 알 수 있었다(Kim and Jang, 2014;Kwon et al., 2010;Jang and Shin, 2016). 하지만 본 연구 결과에서 유기물 함량과 아기반투명조개의 밀도 간의 뚜렷한 상관관계가 확인되지 않아 유기물 증감이 밀도 변화에 미치는 영향이 크지 않은 것으로 판단된다.

    퇴적물 내 황화물(Sulfide)은 유기물 분해가 활발하게 진행되면서 산소가 결핍되는 환경에서 주로 나타난다. 황산염 환원세균의 증식과 관련이 있으며, 유기물 분해 과정에서 황산염이 환원되어 황화수소가 발생한다(Noh et al., 2006). 황화수소 농도 증가는 저층에 저산소 또는 빈산소 환경을 조성하여 퇴적물에 서식하는 저서동물의 군집 변화 또는 폐사 시킬 수 있다. 본 연구 지역인 광양만의 AVS(0.00-7.07 mgS/g-day)는 영광(0.00-0.07 mgS/g-day), 울산연안(0.01-0.68 mgS/g-day), 고창(0.00-0.35 mgS/g-day) 해역에 비해 상대적으로 매우 높은 결과를 보였다(Jeong, 2018;Kim, 2018;Kim, 2019). 그러나 본 연구 결과에서 퇴적물 내 황화물량과 아기 반투명조개의 밀도 간의 뚜렷한 상관관계가 확인되지 않았다. 이는 유기물 함량과 마찬가지로, 황화물 농도의 증감이 아기반투명조개의 밀도 변화에 미치는 영향이 크지 않은 것으로 판단된다.

    Lim et al.(1995)에 의하면 진해만에서 아기반투명조개 치패의 착저시기는 주로 겨울과 여름에 발생하며, 주 착저시기는 여름이라고 보고하였으며, 여름에는 빈산소수괴(Hypoxia) 발생으로 인하여 정점의 위치에 따라 밀도 변화가 나타나는 것으로 보고하였다. 지리적으로 인접한 해역에 위치한 마산 만에서는 봄철(5월)에 아기반투명조개가 높은 밀도로 출현 하였으나 용존산소의 영향을 받아 가을철(9월)에는 전혀 출현하지 않는 양상을 보인 것으로 보고되었다(Cha, 2015). 광양만 해역의 계절별 저층의 용존산소(Dissolved Oxygen, DO)는 겨울(2월)에는 9.48-10.77mg/L, 봄(5월)에는 4.43-8.47mg/L, 여름(8월)에는 4.70-6.50mg/L, 가을(10월)에는 6.69-8.20mg/L로 보고되었다(Yu et al., 2008). 해양환경에서 빈산소수괴의 용존산소 농도 기준은 3mg/L 이하로 주로 여름에 형성되는 것으로 알려져 있다(Lim et al., 1995;Cha, 2015;Han et al., 2015). 본 연구 지역에서 빈산소 수괴는 나타나지 않았으나 다른 시기에 비해 여름철 용존산소 낮아 아기반투명조개의 성장과 생존에 영향을 줄 가능성이 높다고 판단된다.

    종합적으로 아기반투명조개의 서식 밀도 변동은 퇴적물 환경 요인 보다는 수층 환경 요인의 영향을 상대적으로 더 크게 받은 것으로 판단된다. 그러나 퇴적물 내 유기물 및 황화물 함량의 지속적인 축적은 저서 환경을 악화시켜 아기반 투명조개의 밀도 변화에 부정적인 영향을 미칠 수 있을 것 으로 사료된다.

    5. 결 론

    본 연구에서는 반 폐쇄성 환경을 갖는 광양만 조하대에서 아기반투명조개의 장기 변동과 저서환경 요인 간의 상관관계를 분석하였다. 연구 결과, 기회종인 아기반투명조개의 밀도는 시기별 및 연도별 변동보다 계절적 변동이 더욱 강하게 나타났다. 또한, 기존 연구에 따르면 아기반투명조개의 가입 시기는 겨울(2월)과 여름(7월)로 보고되었으나, 본 연구에서는 여름철 개체 밀도가 급격히 감소하는 경향을 보였다. 이는 여름철 DO(Dissolved Oxygen) 감소와 같은 환경적 요인이 개체군 동태에 영향을 미쳤을 가능성을 시사한다.

    따라서, 광양만에서 빈산소(hypoxia) 발생을 최소화하기 위해서는 해수의 원활한 유통과 지속적인 환경 개선이 필수적이며, 이를 위한 체계적인 모니터링과 관리 대책이 필요할 것으로 판단된다.

    Figure

    KOSOMES-31-1-51_F1.gif

    Location of sampling stations in Gwangyang bay.

    KOSOMES-31-1-51_F2.gif

    Loss Of Ignition by period, year, and season in Gwangyang Bay.

    KOSOMES-31-1-51_F3.gif

    Acid volatile sulfide by period, year, and season in Gwangyang Bay.

    KOSOMES-31-1-51_F4.gif

    Mean density Theora lata by period, year, and season in Gwangyang Bay.

    KOSOMES-31-1-51_F5.gif

    Relationship between AVS, LOI, and Mean Density Theora lata at all stations in Gwangyang Bay.

    KOSOMES-31-1-51_F6.gif

    Loss Of Ignition, Acid Volatile Sulfide and Mean Density Theora lata by station in Gwangyang Bay.

    KOSOMES-31-1-51_F7.gif

    Loss Of Ignition, Acid volatile sulfide and Mean density Theora lata of each station divided by season in Gwangyang Bay.

    Table

    The characteristics of surface sediment at each station in Gwangyang bay, April 2008.

    Average, maximum and minimum values at all survey periods in Gwangyang bay

    Pearson’s correlation coefficients between Theora lata and benthic environment (AVS, LOI) in Gwangyang bay

    Reference

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