1. 서론

해조류는 해양 생태계에서 다른 해양생물의 산란처, 보육장과 같은 서식공간을 제공하며 스스로 먹이원이 되기도 한다(Choi et al. 2002; 2008; 2014). 최근에는 식용, 의약용, 미용 등 여러 산업에서 천연 재료로 이용되고 있고(Oh et al. 1990), 지구 온난화의 원인이 되는 온실가스 저감을 위한 블루카본(Blue Carbon)으로의 연구도 진행되고 있다(Yoon et al. 2022).

하지만 전 세계적으로 갯녹음은 지속적으로 진행되고 있고, 우리나라도 제주도를 시작으로 점차 그 면적이 확대되고 있다(Kim et al. 2004; Hwang et al. 2017). 해조류가 사라지면 연안 생태계의 생물 다양성이 낮아지는 것은 필연적이며, 우리나라와 같이 수해양자원 이용이 많은 경우에는 연안 생태계 뿐 아니라 수산업 전반에 걸쳐 큰 피해를 입게 된다. 하지만 근본적 해결책을 제시하기 어렵고, 인위적 복원에는 많은 변수가 발생하기 때문에 갯녹음 확산 속도를 늦추는 정도의 지역 단위 복원사업 및 연구가 진행되고 있다(Kwon 2008).

독도와 울릉도는 동해 울릉분지 북서쪽 위도 약 37°선상에 위치하고 있다. 이 곳은 대한해협을 통과해 북상하는 고온·고염의 동한난류와 북쪽에서 남하하는 북한한류의 영향을 동시에 받고 있어 해류의 세력에 따라 시공간적 변화가 다양하여 많은 해양생물의 서식지가 된다(Choi et al. 2009; Hyun et al. 2010). 하지만 지구온난화로 인한 한반도 주변 해역의 수온 상승은 해양생태계의 변화를 일으키며 동해에서 한류성 어종 감소, 갯녹음 증가, 해파리 대량 번식과 같은 생태학적 영향과(Kim 2010), 살오징어와 같은 유용생물의 분포 및 회유경로 변화로 주어획 시기가 변경되는 등 수산업에도 영향을 미치는 것으로 알려졌다(Kim et al. 2017).

생물주권의 중요성이 대두되면서 생물자원 확보 및 정보 구축을 위한 노력이 필요한 상황이며, 특히 현장조사의 접근성이 어려운 도서지역에 대한 연구가 지속적으로 필요한 상황이다. 따라서 이 연구는 지정학적으로 중요한 독도와 울릉도의 해조상을 파악하고, 이 지역에 우점하는 해조류인 감태를 대상으로 개체군 특성에 대한 연구를 수행하였으며, 과거 이루어진 연구와 비교를 통해 군집 변화의 기초적인 정량 자료를 확보하기 위하여 실시하였다.

2. 재료 및 방법

독도와 울릉도의 해조상을 연구하기 위해 2022년 6월과 9월 2회에 걸쳐 SCUBA diving을 이용한 잠수조사를 실시하였다. 독도 3개 정점, 울릉도 2개 정점(Fig. 1)에서 해조상을 대표할 수 있는 장소에 50×50 cm 크기의 방형구를 사용하여 방형구 내 모든 해조류를 전량 채집하여 아이스박스에 담아 실험실로 운반하였다. 채집된 해조류는 실험실에서 현미경(Olympus SZX9, Olympus BX50)을 이용하여 종 수준까지 동정하여 분석하였고, 종 동정은 Kang (1968), Yoshida (1998), Lee (2008), Lee and Kang (2001) 등 해조도감, 생물지, 관련 논문을 참고하였다. 동정된 해조류는 전자저울(CAS, CBL3200H)을 이용하여 0.01 g까지 생물량을 측정하였고, 국가생물종목록(NIBR 2021)을 기준으로 정리하였다.

정점별 해조상의 생태지수를 비교하기 위해 PRIMER ver. 6.0을 이용하여 풍부도 지수(Margalef 1958), 균등도 지수(Pielou 1977), 다양도 지수(Shannon and Weaver 1963), 및 우점도 지수(Simpson 1949)를 계산하였으며, 정점 간 군집분석을 위해 유사도 분석(Bray and Curtis 1957)을 실시하였다. 또한 바다숲을 구성하는 대형 갈조류 중 우점 해조류인 감태(Ecklonia cava)의 개체군 특성 파악을 위해 채집된 감태의 엽장, 엽폭, 측엽장, 측엽폭, 경장, 경경 등 형태적 특징을 측정하여 조사 시기에 따른 변화를 분석하였다.

Fig. 1

A map showing sampling sites of Dokdo and Ulleungdo in Korea.

3. 결과

3.1 종조성 및 평균 생물량

독도와 울릉도에서 출현한 해조류는 녹조류 10종, 갈조류 30종, 홍조류 106종 등 총 146종이었고, 6월에 120종(녹조류 9종, 갈조류 25종, 홍조류 86종) 9월에 115종(녹조류 9종, 갈조류 24종, 홍조류 82종)이 출현하였으며, 분류군별 출현비율은 유사하였다(Table 1). 정점별로는 6월 혹돔굴에서 71종으로 가장 많은 출현종수를 보였고, 6월 말바위추에서 44종으로 가장 적었다. 연구 시기별로 모든 정점에서 출현한 해조류는 감태, 대황(Eisenia bicyclis) 등 갈조류 6종과 작은구슬산호말(Corallina pilulifera), 참사슬풀(Champia recta)등 홍조류 12종으로 확인되었다.

연구 해역의 6월 평균 생물량은 녹조류 3.29 g/m² (0.10%), 갈조류 3,144.70 g/m² (96.57%), 홍조류 108.36 g/m² (3.33%) 등 총 3,256.35 g/m², 9월 평균 생물량은 녹조류 24.06 g/m² (2.69%), 갈조류 767.42 g/m² (85.92%), 홍조류 101.73 g/m² (11.39%) 등 총 893.21 g/m²로 분석되어 계절에 따른 생물량의 변화가 큰 것으로 나타났다(Fig. 2). 분류군별로 갈조류가 생물량의 85.9~ 96.6% 차지하여 나머지 분류군에 비해 월등히 높았으며, 정점별로 말바위추의 생물량이 가장 많이 변화하였는데, 이는 생물량의 대부분을 차지했던 감태(35.7%), 대황(19.8%), 미역(Undaria pinnatifida, 19.7%)과 같은 대형 갈조류가 왕성하게 생육하거나 계절 변화에 따라서 급감한 것으로 확인되었다.

Fig. 2

Mean biomass at study sites.

3.2 우점종

연구 시기 동안 독도와 울릉도의 생물량 기준 상위 5종의 해조류를 분석한 결과 감태(38.7%), 대황(27.5%), 미역(11.2%), 괭생이모자반(Sargassum horneri, 6.6%), 구슬모자반(Sargassum piluliferum, 2.6%)이 주요 우점종으로 확인되었다(Table 2). 조사 시기에 따른 정점별 상위 5종의 분류군은 녹조류 1종, 갈조류 11종, 홍조류 3종이 주요 우점종이었으며, 그 중 9월에 해녀바위에서 구슬모자반이 최우점한 것을 제외하면 모든 정점에서 감태와 대황이 최우점하였다.

3.3 생태지수

연구 시기에 따른 정점별 생태지수를 분석한 결과 풍부도는 5.20~10.09, 균등도는 0.24~0.47, 다양도는 1.00~1.94, 우점도는 0.20~0.58로 나타났다. 정점별로 풍부도는 9월에 똥여, 균등도와 다양도는 9월에 해녀바위에서, 우점도는 6월에 혹돔굴에서 가장 높았다(Table 3).

3.4 군집 유사도 분석

연구 시기와 정점별로 나누어 10개 군집의 유사도 분석을 실시한 결과 비유사도 59.2%로 연구 시기에 따라 군집의 특성이 구별되는 것을 확인하였다. 정점별로는 크게 2개 그룹으로 구분되었는데 똥여, 물새바위, 말바위추 그룹이 유사도 70.3%를 나타냈고, 종별 기여도는 감태(29.0%), 미역(18.0%), 대황(15.9%) 순 이었다. 해녀바위와 혹돔굴 그룹은 유사도 62.4%로 종별 기여도는 대황(34.2%), 감태(19.7%) 등으로 나타났다(Fig. 3).

Fig. 3

Bray-Curtis cluster analysis dendrogram generated on the basis of mean biomass at study sites.

3.5 대형 갈조류의 개체군 특성

독도와 울릉도에서 우점하는 감태의 밀도는 6월에 36.93 ind./m², 9월에 19.87 ind./m²로 감소하였고, 생물량은 6월에 1,061.38 g/m²에서 9월에 1,164.11 g/m²로 소폭 증가하였다. 감태의 전장을 비롯한 각 부위의 형태적 측정값은 엽상부 길이의 경우 9월로 갈수록 감소하는 경향을 보였지만 줄기부 길이는 유사하였다. 감태를 전장 길이별로 구분하여(0~10 cm, 10~30 cm, 30~50 cm, 50 cm~)크기별 개체수와 감태의 개체별 크기를 분석한 결과 물새바위에서 다른 정점에 비해 개체별 크기가 컸으며, 이러한 결과로 보았을 때 상대적으로 물새바위가 감태의 생육에 적합한 것으로 판단된다(Table 4).

4. 고찰

이 연구에서 독도와 울릉도에 출현한 해조류는 총 146종으로 확인되었다. 이전 연구들에서출현종수는 연구 시기와 횟수에 따라 43~148종으로 다양하였는데, 이번 연구의 출현종수는 상대적으로 높게 나타났다. 146종의 해조류 분류군별 출현종수를 기준으로 해조상의 지리적 분포 특성을 나타내는 R/P값, C/P값, (R+C)/P값은(Feldmann 1937; Segawa 1956; Cheney 1977) 연구 해역이 여전히 온대성 해조상임을 보여주지만, 이전 연구들과 비교해 보면 R/P값, (R+C)/P값이 2016년 이후로 1 이상 상승한 것을 알 수 있다(Table 5). 이것이 우라나라 주변 해수온 상승으로 인한 해조상의 변화라고 단언할 수는 없지만, 지속적인 모니터링을 통해 해조 군집의 변화가 일어나는지 면밀히 관찰할 필요가 있다.

연구 해역의 평균 생물량은 분석 시기에 따라 3배 이상 큰 차이를 보였다. 해조 군집 생물량의 대부분을 차지하는 대형 갈조류는 수온이 상승하면 끝녹음이 시작되어 엽상부가 탈락하고(Kim et al. 2016) 감태의 경우 수온 22℃ 이상이 되면 생장이 멈추고 감소하는 경향을 보인다(Haroun et al. 1989). 이번 연구에서 시기별 해역 수온이 24.4℃인 것을 감안할 때 수온 영향으로 인한 대형 갈조류의 끝녹음이 생물량의 큰 변화를 일으킨 것으로 판단된다. 하지만 이 변화는 해조류의 계절적 변화 양상이며 조사 해역의 생물량은 이전 연구에 비해 높은 것으로 나타났는데, 2003~2006년 독도의 수심별 생물량인 1,094.8~2,595.3 g/m²와 2014년 생물량인 2,582.01 g/m²에 비해 이번 연구에서 생물량은 3,256.35 g/m²로 높게 나타났다(Choi et al. 2009; Jung et al. 2020). Sohn et al. (1992)은 해조 군집 중 전체 생물량의 72.4%를 차지한 대황과 미역을 우점 해조류로 보고하였고, Kang et al. (2001) 또한 감태(1.2~21.6 kg/m²)와 대황(7.6~29.0 kg/m²)을 독도의 우점 해조류로 보고하였다. 이 연구에서도 감태, 대황, 미역의 생물량 비율이 77.4%로 확인되어 조사 해역이 과거와 동일하게 대형 갈조류인 대황, 감태가 우점하는 해조류임을 알 수 있었다.

조사 해역에서 최우점하는 감태 개체군 밀도는 28.4 ind./m²였으며, 6월(36.9 ind./m²)에 비해 9월(19.9 ind./m²)에 밀도가 낮았다. 해조류 생장에 중요 인자인 광량은 감태의 경우 포자체(sporophyte)가 배우체(gametophyte)에 비해 더 많은 광량을 요구한다(Kim et al. 2016). 이는 canopy를 형성하는 거대 엽상체 사이에 생장하는 유엽이 낮은 광량으로 인해 성체로 발달하지 못하고 개체 탈락으로 이어진 것으로 보이며, 이러한 결과가 사망 개체 중 어린 유엽이 많은 이유라고 판단된다.

Kim et al. (2019)은 양식산 개체군을 포함한 19개 지역에 대한 감태의 형태 분석을 통해 감태 각 부위의 형태, 형질이 조사 해역에서 채집 시기에 따른 변이 폭을 넘어서는 유의한 차이가 있음을 보고하였다. 19개 지역 중 울릉군 남양리 감태의 각 형질값이 이 연구의 측정값과 유사한 것을 볼 때 동일 지역 개체군의 형질값이 유의한 것으로 판단되며, 이를 지속적으로 모니터링 한다면 해양환경 변화 지표로 활용할 수 있는 방안이 도출될 수 있을 것으로 보인다.

이러한 결과로 독도와 울릉도의 해조상은 계절적 변화 양상이 뚜렷하고, 우점 해조류 개체군의 가입과 사망이 지속적으로 이루어지며 해조류가 서식하기에 적합한 생태계를 유지하고 있는 것으로 분석되었다. 하지만 최근의 중요한 환경적 이슈인 기후 변화와 그에 따라 해양생태계 구성원의 변화 폭이 빨라지는 전 지구적 현상을 반영하기 위해서는 지속적인 모니터링이 반드시 수행되어야 할 것으로 판단된다.