서 론

2007년에 발간된 IPCC 제4차 보고서에 따르면 21세기 에는 기후변화가 가속화되어 해수 평균수온이 6.4℃해수면 은 최대 59cm가 상승할 것으로 예측하고 있으며 우리나라 주변해역은 지난 1968년부터 2008년까지 41년 동안 동해 0.034℃, 남해 0.031℃, 서해 0.030℃가 상승한 것으로 보 고되고 있다(Seong et al., 2010).

기후변화의 대표적인 현상인 수온상승은 해조류의 생장에 영향을 미치며 해조류가 소실되는 갯녹음 현상이 원인으로 주목받고 있다(Fujita, 2010). 갯녹음이란 일반적으로 연안에 서식하는 엽상바닷말이 소실되고 무절석회조류(Crustose coralline algae)가 암반 표면을 광범위하게 피복하면서 암반에 서식하던 해양생물의 종다양성과 생체량이 급격히 감소하여 바다 암반이 황폐화되는 현상이다.

최근 한국수산자원관리공단(FIRA; Korea Fisheries Resour Agency)에서 초분광항공영상을 이용하여 우리나라 동해, 남해, 제주 해역을 대상으로 갯녹음 실태조사를 실시한 결과에 따르면 전체 조사면적 40,868ha 중 18,759ha에서 갯녹음이 진행중이거나 심화된 것으로 조사되어 연안어장 45.9%가 갯녹음이 발생하였다. 대형 해조들이 군락을 형성 하는 해중림은 연안 생태계에서 중요한 일차 생산자로서 물질순환의 중심을 이루고 있을 뿐만 아니라, 어류 또는 무 척추동물을 포함한 다양한 생물의 서식공간으로서 군집의 이차생산력을 높이는 역할을 한다. 그러나 최근, 제주 연안 은 급속하게 해중림이 파괴되고 있다(Kim, 2002).

갯녹음의 확산은 조식성 동물에게는 먹이장 파괴로 인 해 먹이를 찾아 이동하거나 굶어 죽게 되고, 해조군집을 서식 장으로 이용하는 모든 생물은 서식장과 산란장 파괴로 인해 삶의 터전을 잃게 된다. 이 보다 더 큰 문제는 해양생태계의 균형이 유지될 수 없다는 점이다. 따라서 갯녹음 확산에 대 처하기 위해서는 무엇보다 먼저 갯녹음을 일으키고 지속시 키는 원인을 명확히 밝혀야 할 것이며, 그 다음으로 파괴된 갯녹음 해역을 어떻게 효율적으로 복원할 것인가에 대한 대 안이 제시되어야 할 것이다.

제주도에서 갯녹음에 대한 연구는 국립수산과학원 제주 수산연구소에 의해 처음으로 시도되었다. 이 조사에서 제주 도의 갯녹음 발생원인은 성게류의 과도한 식해를 지적하였 고, 이어 Chung et al.(1998)은 해수교환 불량과 육지근원의 오염원 유입 가능성을 시사한 바 있다.

또한 Lee et al.(1998)은 대형 갈조류와 무절산호조류 군 집이 서로 확대와 축소를 반복하는 천이의 한 과정으로 설 명하기도 하였다. 이후 Kim et al.(2002)은 제주연안의 갯녹 음은 소라(Batillus cornutus), 바퀴고둥(Astralium haematragum) 등 조식성 패류들이 제주도 갯녹음을 확대, 지속시키고 있다고 하였으며 Kim et al.(2004)은 독도에서 도 갯녹음을 확인하였다.

제주연안의 갯녹음 원인은 연구자들의 접근방법에 따 라 견해가 다를 수 있다. 그러나 지금까지의 연구한 결과 들을 종합해 볼 때 해역에 따라서는 조식성동물의 과도섭식 에 기인하는 곳도 있지만, 광역적으로는 기후변화에 의한 수온상승이 제주도 갯녹음 해역을 확대시키고 있는 것으로 보인다.

이 연구는 제주도 연안에서 갯녹음 발생실태와 확산동향 을 파악하고 동계(2월) 수온변화가 갯녹음 발생과 확산에 어떻게 영향을 미치는 지를 알아보기 위해 제주도 갯녹음 해 역과 해중림 해역의 장･단기 수온변동을 조사하였고 또한 갯 녹음 원인생물인 무절산호조류가 어떻게 확산되는가에 대 하여도 조사하였다.

연구방법

1.갯녹음 발생실태 조사

제주연안에서 갯녹음의 시, 공간적 변동양상을 파악하기 위해 1998년 2월부터 12월까지, 그리고 2003년 8월부터 9월까지 총 37개 정점(1998년 조사 23개, 2003년 조사 16 개, 9개 정점 중복)을 조사하였다(Figure 1).

갯녹음의 진행단계는 산호조류의 피도와 산호조류 외 의 해조류 분포상태를 기준으로 갯녹음을 4단계(1: 정상, 2: 초기, 3: 중기, 4: 말기)의 categorical values로 나타내었 다.

정상 해역은 대형 갈조류가 숲을 형성하는 곳, 초기는 산호조류 피도가 30% 이하인 해역, 중기는 산호조류 피도 가 31-80%인 곳, 말기는 산호조류 피도가 81% 이상인 해역 이다.

갯녹음 발생현황은 총 37개 정점에 대한 categorical value를 이용하여 2차원 contour로 나타내었다. 정상은 categorical value가 1이므로 파란색, 초기는 2이므로 노란 색, 중기는 3이므로 핑크색, 말기는 4이므로 빨간색 등으로 표현하였다.

제주연안에서 갯녹음 발생해역이 해역 간 차이는 1998년 과 2003년 조사된 정점의 위치가 서로 달라 정점별 비교가 어려웠기 때문에 37개 조사정점을 4개의 행정구역(제주시, 북제주군, 남제주군, 서귀포시)으로 묶어, one-way ANOVA를 이용하여 행정구역별로 비교하였다.

2.수온변동

제주연안의 갯녹음 발생원인을 파악하기 위해 동계인 2 월과 하계인 8월에 갯녹음 발생해역과 해중림 해역의 수온 이 어떻게 다른가를 비교하였다.

갯녹음 발생해역으로는 제주연안에서 갯녹음이 가장 심한 서귀포시 법환동 해역(33° 13′58″N, 126° 30′51″E)을 선택하였고, 해중림 해역은 해중림이 잘 발달된 한림읍 비양 도 해역(33° 24′24″N, 126° 13′55″E)을 선택하였다.

수온은 장･단기 변동으로 나누어 조사하였다. 단기변동 은 1992년부터 2005년까지 동계(2월)와 하계(8월) 두 차례 에 걸쳐 CTD(SBE 19)로 측정하였다. 장기변동은 1968년 부터 2006년까지 관측된 국립수산과학원 정선관측 자료를 이용하였다. 관측위치는 법환동에서 가장 가까운 314-05점 (33° 00′N, 126° 30′E)과 비양도에 인접한 313-02점(33° 24.4′N, 126° 00′E)의 관측 자료를 이용하였다.

3.무절석회조류의 가입과 생장

천이의 결과로 인해 갯녹음 해역에 최종적으로 남아 있는 무절산호조류는 주변의 대형 갈조류 seed bank로부터 유입 되는 포자의 착생을 저해할 수 있다.

많은 연구에서 볼 수 있듯이 빽빽하게 차 있는 해조류 bed는 주변에서 수송된 포자의 착생을 저해하는 barrier 역 할을 한다(Vadas et al., 1992; Kang, 2005).

또한 Wootton(2002)에 의하면 천이의 일련의 과정은 크 게 “the rise to dominance와 the demise of dominance” 두 가지 과정 (process)으로 나뉘며, 어떤 특정종의 “the rise to dominance”는 본질적으로 그 종의 확산능력(dispersal ability)과 주변 해역에서의 상대적 밀도에 의해 지배된다.

갯녹음 해역에서 우점적으로 존재하는 무절산호조류는 “the rise to dominance”에 의해 어느 일정 풍도 (abundance) 만큼 지속적으로 증대되고, 증대된 풍도는 종내 주변에서 수송되는 대형 갈조류의 착생을 억제하는 barrier로써 작용할 수 있다.

따라서 갯녹음 해역과 해중림 해역에서의 무절산호조류 의 “the rise to dominance” 과정을 비교하기 위해 1999년 2, 4, 6, 8월에 법환과 비양도 두 해역의 수심 6m에 가로, 세로 각 50cm, 높이 12cm(무게 60kg) 규격의 콘크리트 블 럭을 각각 5개씩 시설하였다. 이후 2개월 간격으로 블록을 인양하여 비파괴적인 방법(nondestructive method)인 사진 촬영 방법으로 무절산호조류의 피도(bottom cover, %)를 조사하였다. 조사는 1999년 10월까지 실시하였다.

결 과

1.갯녹음 확산동향

1998년과 2003년의 갯녹음 확산경향은 Figure 2에 나타냈 다. 1998년의 경우, 서귀포시와 안덕면, 대정읍 등 3개 정점 은 말기 단계를 보였고, 중기단계도 남원읍, 표선면 2개 정점 에서 나타나 주로 갯녹음은 제주도 남부에 치우쳐 있음을 알 수 있다.

그러나 2003년에는 1998년도 조사 당시, 말기단계인 안덕면, 대정읍 등 3개 정점은 말기상태를 지속하고 있으며, 제주도 북서부 해역으로 말기와 중기해역이 확대되고 있음을 볼 수 있다.

행정구역별로 갯녹음 진행단계를 4단계(1: 정상, 2: 초기, 3: 중기, 4: 말기)로 구분한 Categorical values 값 또한 서귀 포시 해역은 큰 변동이 없으나 제주시와 북제주군 해역은 증가되었음을 보여주고 있다(Figure 3). 지역별 증가율은을 보면 제주시 해역이 32.2%로 가장 많이 증가하였으며 남제 주군 해역이 4.9%로 가장 적게 증가하였다(Table 1).

2.해중림 해역과 갯녹음 해역의 수온 변동

1992년부터 2005년까지 법환과 비양도 해역에서 2월과 8 월에 관측된 표층수온은 Figure 4와 같다.

2월 수온은 비양도 해역에서 10.0-15.0℃(평균 13.9℃ ±1.4) 범위를 보였으며, 법환 해역은 13.0-16.4℃(평균 15. 1℃±1.1) 범위를 보였다. 두 해역 간 평균 수온은 법환 해역 이 비양도 해역보다 1.2℃가 높았으며, 두 해역 간에 뚜렷한 차이를 보였다(P=0.001).

또한 두 해역 모두 매년 법환 해역에서는 0.18℃, 비양도 해역에서는 매년 0.24℃씩 수온이 상승하고 있어 최근의 수온 증가폭은 비양도 해역이 법환해역 보다 높았다.

하계인 8월의 수온은 법환 해역이 21.9-28.8℃(평균 25. 3℃±2.3) 범위였으며, 비양도 해역은 21.5-29.5℃(평균 25.5℃±2.6)로 s 다(P=0.67, Table 2).

두 해역의 표층과 10m층에서의 동계(2월) 장기 수온변화 는 Figure 5와 같다. 표층 수온은 법환 해역이 12.2-18.6℃ (평균 15.3℃±1.1) 범위였으며, 비양도 해역은 11.9-15.0℃ (평균 14.1℃±0.8) 범위로 평균 수온은 법환 해역이 비양도 해역에 비해 1.2℃가 높았다. 장기변화 또한 두 해역 간 뚜 렷한 차이를 보였다(P=0.001). 연 평균 수온상승은 법환 해 역이 0.038℃, 비양도 해역이 0.023℃씩 증가하고 있다.

반면, 기온의 영향을 적게 받는 10m 수층에서는 법환 해역 13.7-16.7℃(평균 15.3℃±0.8), 비양도 해역 12.5-15. 3℃(평균 14.2℃±0.8) 범위로 법환 해역이 비양도 해역보다 평균 1.2℃가 높게 나타나고 있고, 두 해역 간에 뚜렷한 수 온 차이를 보였다(P=0.001).

또한 두 해역 모두 장기 수온은 지속적으로 상승하고 있 으며(법환 P=0.014, 비양 P=0.026), 연간 변동은 법환 해역 이 0.038℃, 비양도 해역 0.025℃씩 증가하고 있다. 한편, 10m층 수온은 단기변화와는 달리 법환 해역이 비양도 해역 보다 더 증가한 것으로 나타났다.

3.무절산호조류의 가입과 생장

계절에 따른 무절산호조류의 피도 변화는 Figure 6에 나 타냈다. 법환 해역에서 2월에 투입된 블록의 경우, 4월에는 2.3%였던 피도가 6월에는 9.4%로 완만한 증가를 보였으나, 8월에는 56%로 현저히 증가하였다. 10월에는 77%의 피도 를 보였다.

4월에 투입된 블록의 경우, 6월 2%, 8월 32%, 10월 40% 로 점진적 증가를 보였다. 그러나 6월에 투입한 블록에서는 8월 피도가 98%를 보였고 10월에는 100%의 피도를 보였 다. 8월에 투입한 블록의 경우, 10월 13.9%의 피도를 보였 다. 법환 해역의 무절산호조류는 수온이 급상승하는 6월에 서 8월 사이에 포자를 방출하며, 급성장함을 시사하고 있다. 비양도 해역에서는 2월, 4월 투입된 블록에서 6월까지는 무절산호조류가 부착하지 않았다. 4월에 투입된 블록의 경 우 8월에 21%, 10월에 56%의 피도를 보여 투입된 블록 중 가장 높은 피도 증가율을 보였으나, 6월과 8월에 투입한 블록에서는 조사가 끝난 10월까지도 최고 29%의 피도만을 보였다.

따라서 무절산호조류의 생장도 비양도 해역보다 법환 해역 에서 더 빠르게 이행되고 있음을 보였으며, 두 해역 간 무절산 호조류의 피복 속도는 차이를 보이고 있다(P=0.020).

가장 빠른 부착을 보인 6월에 시설된 블럭에서의 무절산 호조류 피도 증가율은 법환 해역이 2개월 후 98.1%, 4개월 후 100%의 피도를 보인 반면, 비양도 해역에서는 2개월 후 2.7%, 4개월 후 29.0%의 피도를 보였다.

고 찰

갯녹음의 원인에 대해서는 유빙접안, 해류이변, 담수유 입, 조식성동물(특히 성게류)에 의한 과도한 식해(Arai Arai, 1984; Watanabe and C. Horrord, 1991) 등 생물ꞏ무생 물학적 환경요인들이 복잡하게 관여되어 있는 것으로 알려 져 있으나, 최근에는 지구온난화에 의한 수온 상승이 식생 의 지리적 분포를 바꿔 놓고 있다는 가설이 주목받고 있다 (Hounghton, 1990; Kim and Chang, 1992; Allison, 2005; Kitching and Ebling, 1961; Aptroot and Herk, 2006).

그러나 해역에 따라 생물군집구성에 차이가 있고 발생해 역의 지형이나 해수 특성이 다르기 때문에 모든 해역의 발 생원인이 같다고 볼 수는 없으며 발생해역을 둘러싼 주변 환경요인들이 상호 복잡하게 관련되어 있는 것으로 보아야 할 것이다.

제주연안의 갯녹음 발생면적은 1998년 2,931ha에서 2003년에는 4,541ha로, 전체 마을어장 면적의 30.7%가 발 생한 것으로 나타나 5년 동안 10.9%나 증가했다. 또한 발생 해역도 1998년에는 제주도 남부인 서귀포시와 남제주군 일 부해역에서 발생되었으나, 2003년에 들어서는 제주도 북동 부 해역인 조천읍, 구좌읍을 제외한 전 해역에서 확산되었다.

그러나 2013년 한국수산자원관리공단에서 초분광항공 영상을 이용하여 제주도 연안의 갯녹음 진행상태를 조사한 결과, 조천읍, 구좌읍 해역도 광범위하게 갯녹음이 발생된 것으로 보고하고 있다(Figure 7). 이와 같은 현상은 비단 제주도뿐만 아니라 동해안 해역에서도 광범위하게 관찰되 고 있다.

갯녹음의 원인으로 많은 연구자들은 조식성동물에 의한 식생파괴의 현상으로 성게류의 과도섭식에 초점을 맞추어 왔다(Fuji and Kawamura, 1970; Lowry and Pearce, 1973; Breen and Mann, 1976; Lang and Mann, 1976; Pearse and Hines, 1979; Duggins, 1981; Wharton and Mann, 1981; Wharton and Mann, 1981; Hagen, 1995; Benedett and Cinelli, 1995; Agateuma, 1997; Teresa and Simone, 2002).

그러나 기후변화에 따른 지속적인 수온상승도 해중림 파 괴에 중요한 요인으로 작용하고 있다. Tenger and Dayton(1987)은 기후변화에 의해 1982-1984년까지 발생 한 El-Nino와 1888-1889년까지 발생한 La-Nina의 결과로 미국 갤리포니아 연안에서 kelp 숲의 천이과정과 개체군 역할, 종간 경쟁에 상당한 영향을 미쳤음을 지적하였다.

해중림을 구성하는 대형 해조류인 감태 군락의 쇠퇴가 수온상승과 관계가 있다는 것은 Serisawa et al.(2004)이 상 세히 기록하고 있다. 그는 일본 Tosa 만에서 70년대 이전과 80년대, 90년대, 2000년대의 수온을 분석한 결과, 지속적인 수온상승을 보였고 이로 인해 70년대 이전에 Tosa 만에 서 식했던 감태 군락은 완전히 사라졌음을 지적하고 있다.

이 연구가 이뤄진 2개 해역도 무성했던 감태 군락은 거의 소멸되었고 그 자리를 유절산호조류가 차지하고 있었다. 따 라서 이들 해역에서 2차적인 갯녹음 원인은 수온 상승에 의한 식생변화에 있으며, 해조류 천이가 온대천이에서 아열 대 천이로 점차 이행되고 있음을 시사하고 있다.

특히 동계수온이 제주연안에서 해중림을 구성하는 대형 갈조류의 유엽 출현시기임을 감안할 때 이 종들의 입식에 상당한 영향을 미쳤을 것으로 생각된다.

1968년부터 2004년까지 관측된 2개 해역의 평균 수온은 법환 해역이 비양도 해역보다 1.2℃가 높게 나타나고 있다. 수온의 장기변동에서 법환 해역은 매년 0.038℃가 증가한 반면, 비양도 해역은 0.024℃가 증가하여 갯녹음 현상이 심 한 법환 해역이 더 높은 증가를 보이고 있다.

기후변화로 인한 수온상승의 결과로 제주연안에서 갯녹 음 발생면적은 1998년에는 2,931ha였으나, 2003년에는 4,541ha로 5년 전에 비해 10.9%가 증가하였다. 또한 최근 에 초분광항공영상으로 분석된 제주해역의 갯녹음 발생비 율은 마을어장(수심 10m 이내)의 38%가 갯녹음이 진행 중 인 것으로 보고되고 있다(Korea Fisheries Resources Agency, 2012). 제주지역 이외에도 동해안의 경우 61.7%, 남해안도 32.7%가 갯녹음이 발생된 것으로 나타났다. 발생 해역도 1998년은 제주도 남부해역에서 주로 발생했으나, 2012년에는 제주도 전역으로 확산되고 있다.

제주연안에서 1968년부터 관측된 연간 수온 증가 값은 갯녹음 해역이 0.038℃, 해중림 해역이 0.024℃씩 꾸준히 증가하고 있다. 이와 같은 원인은 기후변화로 인한 수온증 가가 제주도 갯녹음을 확산시키고 있음을 시사하고 있으며 갯녹음을 유발하는 원인생물인 무절산호조류도 갯녹음 해 역이 해중림 해역보다 월등히 빨리 확산되고 있음을 보여 기후변화로 인한 수온 상승이 제주도 갯녹음 확산에 상당한 영향을 미친 것으로 보인다.