1990년대 이후 동해안 해양온난화에 따른 고유종 개다시마(Kjellmaniella crassifolia) 자연 집단의 소실
- 발행기관 강릉원주대학교 일반대학원
- 발행년도 2021
- 학위수여년월 2022. 2
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 도움말 일반대학원 환경기술협동과정
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/kangnung/000000011194
- UCI I804:42001-000000011194
- 본문언어 한국어
초록/요약 도움말
해양 온난화는 해조 생육지 변동이나 켈프가 사라지기도 한다. 해조 개체군 소실 현상에 대한 생태적 접근은 수온 상승에 따른 환경적응성 연구에 중요하다. 개다시마(Kjellmaniella crassifolia, 최근에 Saccharina sculpera라고 불렸던)는 한국 동해안 조하대에 분포하는 고유종이지만 2000년 이후에 개체수가 크게 감소하였다. 개다시마 군락은 해안으로부터 2km 이상 거리에 수심 20m 부근 평탄한 지형의 작은 암반 지대다. 이 연구는 1990년대 이후 개다시마 자연집단의 소실 현상을 해양환경 변화와 관련하여 생장, 성숙, 재생 현상을 분석하였다. 1998년에는 강릉 개다시마 생육지에서 월별로 조사하였다. 2008년 강원 남부, 북부에서 해조군락 조사, 2021년에는 강릉 사근진 개다시마 생육지를 조사하였다. 해양환경 특성은 수온 변화를 1970년대 이후 10년간 주기로 분석하였다. 영양염은 2010년 자료를 이용하였다. 개다시마(K. crassifolia) 개체군은 2000년 이후 급격히 감소하였으며 2005년 이후 잠수 조사에서 분포 확인이 어려웠다. 한해성인 개다시마는 남방한계선이 북쪽으로 이동되었을 가능성이 크다. 그 서식지는 구멍쇠미역(Agarum crathratum)이 차지했다. 개다시마가 생육하던 지점에는 2021년 조사에서 왜다맥잎사촌(Pseudopolyneura japonica), 굵은마디말이(Pachyarthron cretaceum), 참빗풀(Odonthalia corymbifera), 참곱슬이(Plocamium telfairiae), 참화살깃산호말 (Alatocladia modesta) 등의 홍조류로 대치되었다. 이는 동해안이 한류 영향이 감소하고 온대 해역으로 바뀌고 있음을 보여준다. 개다시마가 분포하는 강원해역은 동해 북부와 중남부 경계에 해당하여 수온 변동 폭이 큰 해역이다. 한반도 주변 해역 100년간(1900～2008) 장기 해수 표면의 수온 변화는 동해 북부는 +1.7℃로, 동해 중남부 +1.3℃보다 높은 수온 상승을 보인다. 개다시마(K. crassifolia)는 엽체 표면이 요철 모양을 보이며, U자형 엽체 기부가 특징이다. 평균엽장은 1월에 34.6cm에서 7월에 63cm까지 길이생장을 보인다. 8월 이후에는 엽두께가 두꺼워지고 끝녹음이 나타난다. 개다시마는 다년생인 특징으로 재생현상을 보인다. 2년생 이상이 되는 엽체 생장은 1월에 구엽폭은 11cm, 신엽폭은 6cm, 3월 구엽폭은 4.5cm, 신엽폭은 11.5cm로 측정되었다. 엽장과 엽폭이 5월부터 8월까지 커지므로 생물량도 증가한다. 9월부터 성숙한 엽표면에 포자낭이 생기기 시작하여 11월에는 대부분 개체에 형성되었다. 줄기두께로 근거한 개다시마의 연령 그룹은 1년생은 3.0mm 미만, 2년생은 3.0~6.0mm 미만, 3~4년생은 6.0mm 이상으로 간주하였다. 조사된 모든 엽체의 줄기두께는 10mm를 넘는 개체는 나타나지 않았다. 1990년대 강릉해역 개다시마(K. crassifolia) 분포는 다시마(S. japonica)보다 깊은 수심에 서식하여 저층 생태계에 주요한 종이다. 표층에 사는 생물은 파도나 바람 영향을 직접 받게 되지만 저층에 사는 생물은 비교적 안정적이라 할 수 있다. 2000년 중반에 개다시마가 소실된 결과로 표층 다시마에 비해 환경적응성이 떨어진다고 본다. 고수온기에 해수온도에 의한 스트레스에 개다시마가 더 민감하게 반응하여 먼저 소실되는 현상을 보인다. 개다시마가 분포하던 생육 수심대 해조 종다양성은 강원 남부보다는 북부에서 높았다. 해조 생육 수심 15m에서 속초는 구멍갈파래, 개그물바탕말, 부챗살 종류가 분포하였다. 생물량으로 단위 면적당 10g/㎡ 이상 보이는 우점종은 삼척(대진)지점은 왜다맥잎사촌(Pseudopolyneura japonica)이 50.33 g/㎡, 강릉은 말잘피 (Phyllospadix sp) 57.45g/㎡, 석회조류 18.12g/㎡로 나타났다. 개다시마는 다년생 해조류로 수년간 축적된 바다 환경 상태를 나타낸다. 2000년 이후 동해안 수온 상승이 급격한 변화에서 먼저 소실되는 개다시마 개체군이 얕은 수심에 분포하는 다시마 개체군보다 환경적응성이 떨어진다. 개다시마는 유용 해조류이면서, 생태적으로 중요한 종이다. 자연 개체군이 소실된 개다시마의 복원을 위하여 우리 모두의 관심과 복원을 위한 노력이 필요한 시점이다.
more초록/요약 도움말
Ocean warming may cause changes of seaweed range or species composition of coastal ecosystem. Disappearance of seaweed populations due to rising seawater temperature is ecologically important for the better understanding of environmental adaptability. Kjellmaniella crassifolia (recently referred to as Saccharina sculpera) is endemic to the eastern coast of Korea, a key species of subtidal ecosystem, and contains water-soluble polysaccharides, fucoidan and alginic acid. This study investigated growth, maturation, and regeneration of K. crassifolia population, related to changes in the marine environment, which has gradually decreased since the 1990s. Monthly surveys were conducted at the habitat of K. crassifolia in Gangneung during 1998. Seaweed communities were investigated at Samcheok, Gangneung, and Sokcho along the northern coast of Gangwon Province in 2008 and 2021, respectively. Seawater temperature data published by the National Institute of Fisheries Science were analyzed every 10 years since the 1970s, and nutrients were also compared since 2010. The population of K. crassifolia has declined sharply since 2000, and it has been difficult to collect samples by SKUBA diving after 2005. This phenomenon likely results from the range shift northwards due to raising seawater temperature in Gangneung, where K. crassifolia grows. Instead, the habitat of K. crassifolia was gradually occupied by Agarum crathratum. The 2021 survey of the location revealed the occurrence of several red algae such as Pseudopolyneura japonica, Pachyarthron cretaceum, Odonthalia corymbifera, Plocamium telfairiae, and Alatocladia modesta. The result may be attributed to the decline of the cold current on the east coast and the increase of temperate waters. Since it occurs in the areas of cold current, K. crassifolia is considered to be distributed in the transition zone corresponding to the northern and central border of Gangwon. In the transition area, even a minor environmental change can have a direct impact on marine organisms. The long-term change of Korean surface water temperature for 100 years (1900~2008) reveals the increase of 1.7℃ in the northern area, higher than the increase of 1.3℃ in the central and southern area on the East coast. Morphologically, K. crassifolia is characterized by an uneven surface and a U-shaped base. The average blade length increased from 34.6 cm in January to 63 cm in July, indicating this period active growth phase. After August, the blade thickness became thicker and the upper part became greenish due to aging. K. crassifolia is a perennial species that new blade is growing in the late winter and spring, followed by stunted growth and maturated period in late summer to early winter. The width of 2nd year blades were 11 cm, and that of new growth 6 cm in January, but the former widened to 4.5 cm and the latter to 11.5 cm in March. The growth of blade length and width from May to August resulted in the increase of biomass from May to August. Sporangial sori began to be formed on the surface of mature blades from September, and most of blades formed sporangial sori in November. Based on the stipe thickness, the age groups of K. crassifolia was likely subdivided as follows; less than 3.0 mm for the 1st year blade, 3.0-5.9 mm for 2nd year blades, and more than 6.0 mm for 3rd year blades. There were no blades with stipes of more than 10 mm. Kjellmaniella crassifolia was an important species for subtidal ecosystem in Gangneung during the 1990s compared to Saccharina japonica which inhabits shallow water. The environmental adaptability of K.crassifolia is much limited due to its occurrence at deep water than that of S. japonica which is likely affected by waves and wind due to its occurrence at shallow water. The disappearance of K. crassifolia in the mid-2000s is likely attributed to its narrow adaptability to the environment compared to S. japoinca which grow near the surface water. K. crassifolia revealed a phenomenon of withering at the upper blade, which likely resulted from sensitive response to the raising seawater temperature. The survey of seaweed community revealed the predominance of Ulva australis, Rugulopteryx okamurae, and Gymnogongrus flabelliformis at a depth of 15 m, where K. crassifolia often inhabits, in Socko. Dominant species in biomass were Pseudopolyneura japonica (50.33 g/m2) at Daejin in Samcheok, Phyllospadix sp. (57.45 g/m2) and coralline algae (18.12 g/m2) at Gangnung. Species diversity at the depth of K. crassifolia was interestingly higher in the northern area than the southern area in Gangwon Province. K. crassifolia, a perennial species, has been adapted to the subtidal environment with a long evolutionary history. Considering its endemism to Korean coast, continued efforts need to develop restoration projects of K. crassifolia populations and establish subtidal ecosystems comprising the native species.
more목차 도움말
Abstract ⅲ
List of tables ⅶ
List of figures ⅸ
제 1 장. 서 론 1
제 2 장. 재료 및 방법 5
2.1. 해양환경 조사방법 5
2.2. 동해안 다시마 분포 조사 6
2.3 동해안 해조군락 조사 9
제 3 장. 결 과 11
3.1. 동해안 개다시마 분포 11
3.1.1. 1960년대 동해안 개다시마 분포 11
3.1.2. 동해안 해양환경 14
3.1.3. 2000년대 개다시마 개체군 급감 18
3.2. 개다시마 계절에 따른 생장과 성숙 24
3.2.1. 엽체 형태와 자낭반 형성시기 24
3.2.2. 엽체 월별 엽장, 엽폭, 생물량 분석 27
3.3. 개다시마 엽체 재생과 줄기두께 분석 35
3.3.1. 다년생 엽체 재생 35
3.3.2. 다년생 줄기 두께 분석 43
3.4. 강원연안 해양환경과 해조군락 특성 60
3.4.1. 강원북부 해양환경과 해조군락 60
3.4.2. 강원남부 해양환경과 해조군락 76
3.5. 강릉해역(강원 중부) 해양환경과 해조군락 특성 90
3.5.1. 강릉해역 51년간(1970∼2020) 10년 단위 수온변화 추이 90
3.5.2. 강릉연안 해조군락 104
3.5.3. 개다시마 생육지 생태변화 111
고 찰 116
국문요약 122
참고문헌 124
부 록 131
