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ISSN : 2288-1115(Print)
ISSN : 2288-1123(Online)
Korean Journal of Ecology and Environment Vol.46 No.3 pp.332-342
DOI : https://doi.org/10.11614/KSL.2013.46.3.332

소형저수지에서 동물플랑크톤 군집 분포와 먹이망 구조: 주변 토지 이용과 수변식생이 동물플랑크톤 군집에 미치는 영향

최종윤, 김성기, 홍성원, 정광석, 라긍환1, 주기재*
부산대학교 생명과학과, 1순천대학교 환경교육과

Zooplankton Community Distribution and Food Web Structure in Small Reservoirs: Influence of Land Uses around Reservoirs and Kittoral Aquatic Plant on Zooplankton.

Gea-Jae Joo*, Choi, Jong-Yun, Seong-Ki Kim, Sung-Won Hong, Kwang-Seuk Jeong,
Geung-Hwan La1
Department of Biological Sciences, Pusan National University, Busan 609-735, Korea
1Department of Environmental Education, Sunchon National University, Suncheon, Jeonnam 540-742, Korea
(Manuscript received 17 January 2013, Revised 24 February 2013, Revision accepted 25 June 2013)

Abstract

We collected zooplankton from May to October, 2011, with the aim of understanding the zooplankton community distribution and food web interaction between the open water and littoral (aquatic plants) zones in two small reservoirs with different land covers (Sobudang, Myeongdong). Small-sized reservoirs are more abundant in South Korea, and a total of 51 and 65 species of zooplankton were identified at the two small reservoir (Sobudang and Myeongdong), where zooplankton densities were more abundant in the littoral zone than in the open water zone. Cladocerans and copepods densities were also higher in the littoral zone, in contrast, rotifers showed higher densities in the open water zone (t-test, P<0.05). Epiphytic zooplankton dominated at the littoral zone (Lecane, Monostyla, Alona and Chydorus) because aquatic plants provided refuge spaces for attachment. Some rotifers (e.g. Brachionus, Keratella and Polyarthra) were more abundant in the open water zone because of their small size, which might help them to go unnoticed by predators. In two-way ANOVA, rotifers related to two reservoirs or habitat space (littoral zone and open water zone), but cladocerans and copepods showed a statistically significant relationship on only two reservoirs. The results of stable isotope analysis showed that zooplankton in the littoral zone tended to depend on organic matter attached to aquatic plants as a food source, which indicates the avoidance of competition of zooplankton with other macro-invertebrates (e.g. Damselfly larva, Cybister brevis and Neocardina denticulate). As a result, zooplankton community distribution is determined by not only habitat space (aquatic plant zone and open water zone) but also by food source (phytoplankton).

02-소형1303(생태).181051.pdf318.8KB

서 론

수생식물은 부착성 종의 부착을 위한 기질 표면을 제공할 뿐만 아니라(Balayla and Moss, 2003), 포식자의 포식활동이 제한되기 때문에 다양한 생물들을 위한 서식처 및 피난처로서 활용될 수 있다(Kairesalo, 1998). 특히 동물플랑크톤의 경우, 수생식물이 제공하는 서식처를 매우 효율적으로 활용하는 것으로 보고되어 있다(Nurminen and Horppila, 2002; Hansen et al., 2011). 전술한 내용과 같이, 수생식물은 수심과 빛 조건 등에 따라 이들의 발달 및 분포 양상이 결정되며, 보통 단일 종보다는 다양한 형태의 종이 함께 구성되어 복잡한 구조를 형성한다(Kuczynska-Kippen, 2007). 수생식물이 복잡하게 구성될수록 포식자의 포식활동이 제한되며 동물플랑크톤과 같은 피식자가 생존할 수 있는 확률을 높일 수 있다(Manatunge et al., 2000; Horppila et al., 2009). 또한 이들의 복잡한 구성은 부착성 종이 부착할 수 있는 줄기나 잎 표면을 증가시키며, 다양한 박테리아나 식물플랑크톤 종을 증가시켜 먹이 자원을 풍부하게 한다(Cattaneo et al., 1998). 결론적으로, 수생식물이 발달된 환경(주로 습지 및 저수지)은 수생식물의 발달이 상대적으로 적은 호수 등의 환경보다 다양한 생물(특히 동물플랑크톤)이 서식할 수 있는 기회를 제공한다고 할 수 있다.

우리나라의 저수지는 대부분 크기가 작으며, 많은 양의 물을 저장하기 위해 수변부는 얕은 반면 저수지의 중앙으로 갈수록 깊은 수심을 가진다. 또한, 저수지 주변 토지이용은 대부분 농경지이며, 이로 인해 주변으로부터 지속적으로 영양염류가 유입된다. 저수지 내에 풍부한 영양염류는 수생식물이나 식물플랑크톤 등의 성장과 발달을 위해 매우 중요하며, 이를 먹이원으로 활용하는 생물을 증가시킬 수 있다. 저수지의 주변 토지 이용은 저수지의 영양 상태를 결정하는 중요한 요인이며, 산림이나 초지에 위치한 저수지보다 부영양화되기 쉽다(Uusi-Kamppa et al., 2000; Reinhardt et al., 2005). 이러한 특징으로 인해수생식물은 수변부를 중심으로 발달 및 성장하며(Jin et al., 2005), 저수지의 중앙 부분은 수생식물이 상대적으로 적다. 이러한 서식 공간의 구성은 다양한 미소서식처를 구성하며, 각 서식처마다 특정 생물의 서식 양상이 나타나기도 한다. 특히, 소형저수지의 경우, 대형 습지 또는 호수와 다르게 유입 지류가 적어, 수원 유지는 대부분 강우에 의한 유거수 유입에 의존하게 된다. 따라서 이입되는 상위포식자(어류 등)의 수가 적기 때문에 동물플랑크톤 등의 작은 크기를 가진 동물이 소형저수지 내 먹이망에 매우 중요하게 적용될 것으로 보인다(Benndorf et al., 2007). 특히, 수생식물이 발달된 공간에서는 다른 생태계와 비교할 때, 피식자와 포식자 간 상호작용이 매우 복잡하게 구성되어 있어 다른 담수생태계의 먹이망과 다른 구조를 갖게 된다.

기존에 다양한 생물 군집 간에 관계는 직접적인 관찰(Manatunge and Asaeda, 1998) 및 위 내용물 분석(Harrel and Dibble, 2001) 등을 통해 파악되었으나, 이러한 방법들은 미소생물군집 먹이망을 분석하거나 다양한 포식자의 섭식 구조를 증명하기에 적절하지 않다. 안정동위원소분석은 생물의 몸 안에 축적된 질소 및 탄소의 안정동위원소 비 값을 이용하기 때문에, 비교적 정확하고 짧은 시간 내에 이들간의 관계를 분석할 수 있다는 장점을 가진다. 따라서 안정동위원소 분석 방법은 수생식물이 발달된 공간과 같이 복잡한 시스템 내에서 동물플랑크톤 군집을 포함한 먹이망 구조 파악에 매우 적절한 분석 방법이라 할 수 있다.

수생식물이 발달된 공간은 저서성(benthic), 부착성(epiphytic) 그리고 부유성(planktonic)과 같은 다양한 서식형태를 가진 생물들에 의해 발달되므로 매우 복잡한 먹이망을 가진다. 따라서 이와 같은 시스템에서는 다양한 먹이망 경로(다양한 먹이원 및 소비자에 의한)가 존재하며, 다른 담수생태계보다 그 중요성이 높다고 할 수 있다. 동물플랑크톤의 분포 특성과 먹이망에 대한 연구는 다양한 담수생태계 내에서 수행되었으나 (Hecky and Hesslein, 1995; Beaudoin et al., 2001; Jepsen and Winemiller, 2002), 소형저수지와 같이 다양한 미소서식처 내에서 그들에 대한 연구는 다소 부족한 상황이다. 또한 소형저수지는 우리나라 대부분의 지역에서 발견할 수 있으며, 이 시스템 내에서의 연구는 기존에 알려진 동물플랑크톤의 분포 및 먹이망 구성과 다를 수 있기 때문에 중요하다. 따라서 본 연구에서는 두 소형저수지 내의 수변부와 개방된 공간에서 동물플랑크톤 군집과 먹이망을 파악하였다. 더욱이, 두 소형저수지의 주변 토지 이용 차이는 동물플랑크톤 군집 분포에 영향을 줄 것으로 기대된다.

재료 및 방법

1. 조사 지점 현황

조사지점인 소부당과 명동저수지는 울산광역시 울주군에 위치하고 있으며, 유효저수량이 각각 22,000 ㎥, 14,600 ㎥로 전국에 산재한 저수지 중 작은 크기에 해당한다(Fig. 1). 소부당과 명동저수지의 수변부의 수심은 약 0.5~0.8m로 얕지만, 저수지의 중앙부분은 7~8m로 깊은 수심을 가져, 분명한 공간적 차이가 형성된다. 소부당과 명동저수지의 주변 토지 이용을 파악하기 위해, 환경부(2007)에서 제공되는 1 : 25000 축적의 토지피복도를 이용하여 분석한 결과(습지의 가장자리에서 100 m 구간까지), 소부당저수지의 주변 토지는 초지나 산림 등이 대부분이었으나, 명동저수지는 시가지 및 농경지가 대부분으로 나타나, 두 습지간에 뚜렷한 토지 피복 차이를 보였다(Table 1). 조사된 두 저수지는 수변부에 수생식물이 발달되어 있으며, 저수지 중앙으로 갈수록 수생식물이 적고, 수역이 개방되어 있는 특징을 가진다.

Fig. 1. Map showing the Sobudang and Myeongdong Reservoir located in Ulsan.

Table 1. Land covers surrounding Sobudang and Myeongdong Reservoir.

2. 이화학적 요인 측정, 수생식물 및 동물플랑크톤 채집

이화학적 요인의 측정 및 동물플랑크톤 채집은 2011년 5월부터 10월까지 월 1~2회 간격으로 수행되었다. 이화학적 요인의 측정 항목은 수온, 용존산소, 전기전도도, pH, 탁도 등 5개 항목으로, 수온과 용존산소(YSI DO Meter; Model 58), 전기전도도(Fisher Conductivity meter; model 152), pH (Orion pH Meter; Model 58)는 현장에서 즉시 측정하였다. Chlorophyll.a는 Wetzel and Likens (2000)의 방법을 이용하여 분석되었다.

수생식물의 채집은 각 습지의 수변부에서 0.5×0.5 (m) 방형구를 이용하였으며, 방형구 안에 있는 식물을 모두 채집하였다. 식물 채집 시, 잎 등의 물 밖에 있는 부분이나 뿌리 등의 땅속에 있는 부분은 가위로 잘라 제거하였으며, 물 안에 있는 수생식물만을 채집하였다. 채집된 수생식물은 60℃에서 48시간 동안 건조시킨 후 건중량(gram dry weight, gdw)을 측정하였다.

동물플랑크톤은 소부당과 명동저수지의 수변부 (평균 수심 0.3~0.5 m)와 저수지 중앙에 개방된 수역(평균 깊이 1~2m)에서 각각 채집되었으며, 원수 9~10 L를 채수한 후, 이를 68 μm 망목의 네트에 여과시켜 80~100 mL로 농축한 후 포르말린으로 고정하였다. 특히 수변부의 동물플랑크톤 채집 시 수생식물에 부착된 종의 채집을 위해 수생식물과 함께 원수를 채수한 후 채수된 원수 안에서 털어줌으로써, 부유 및 부착성 군집이 함께 채집될 수 있게 하였다. 고정된 동물플랑크톤 시료는 현미경을 이용하여 종 및 속 수준까지 구분한 뒤 리터(L)당 개체수로 환산하였다(Mizuno and Takahashi 1999).

3. 시료 채집 및 안정동위원소 분석

안정동위원소 분석을 위한 잠재먹이원(부유 및 부착성 유기물), 무척추동물(동물플랑크톤 및 잠자리 유충, 물방개, 새우) 및 어류의 채집은 2011년 10월에 소부당과 명동저수지의 수변부(식생이 발달된 공간)에서 수행되었다. 잠재먹이원인 부유입자 유기물 (suspended particulate organic matter, POM)은 표층수 2L를 채수하여 150 ㎛ 망목으로 동물플랑크톤 등의 크기가 큰 입자물질을 제거한 후 500℃에서 2시간 동안 살균시킨 Membrane filter 여과지 (직경 47 mm, pore 0.45 ㎛)를 이용하여 여과한 후 건조하였다. 부착입자 유기물은(epiphytic particulate organic matter, EPOM)은 수생식물의 물속에 침수된 부분을 잘라, 솔로 표면을 긁어서 증류수에 희석시킨 후 150 ㎛ 여과지에 여과시킨 후 건조하였다. 채집된 부유 및 부착입자 유기물 시료는 무기탄소를 제거하기 위해 1 mol L-1 염산(HCL)에 24시간 동안 담근 후, 증류수로 3~4번 정도 세척하여 분말 형태로 만들었다. 동물플랑크톤은 원수 채수 시 수생식물과 함께 채집하여 부유성 및 부착성 동물플랑크톤이 모두 포함되게 하였으며, 채수된 원수를 망목 68 ㎛ 네트에 여과시켜 채집하였다. 잠자리, 물방개, 새우, 치어 등은 채집 도구(지름, 20 cm, 길이, 10 cm)를 이용하여 채집되었으며, 채집 후 지방성분을 제거하기 위해 Methanol, chloroform 및 water (2 : 1 : 0.8) 혼합액에 24시간 처리한 후 증류수로 세척하였다. 세척한 동물성 시료는 60℃에서 48시간 정도 건조시킨 후, 분말형태로 준비하였다.

준비된 분말 형태의 시료는 1.0~1.5 mg를 tin capsule에 넣고 밀봉하여, 안정동위원소 질량분석기(CF-IRMS, Micromass isoprime, 부산대학교 공동실험실습관)를 이용하여 탄소와 질소 안정동위원소비를 측정하였다. 잠재먹이원과 소비자 동물군이 가지는 안정동위원소비 값은 표준물질(탄소의 경우 PDB, 질소의 경우 air N2)에 대한 시료의 비 값 변위를 천분율(‰)로 나타내어 기호(δ)로 표현하였다.

δX (‰)=[(Rsample/Rstandard)-1]×1000 

여기서 X는 13C 또는 15N이며, R은 13C : 12C 혹은 15N : 14N을 가리킨다.

시료 분석 전 동위원소 비 값을 알고 있는 UREA를 이용하여 20회 이상의 반복실험에서 얻어진 값들에 대한 표준편차는 δ13C가 0.2‰ 그리고 δ15N이 0.3‰ 이하를 나타내었다.

Isotopic mixing model (Phillips and Koch, 2002)을 이용하여, 소비자 군집(동물플랑크톤, 실잠자리 유충, 검정물방개 (Cybister brevis), 새뱅이 (Neocardina denticulata), 치어(Rhinogobius brunneus))에 대한 부유 및 부착입자 먹이원의 기여도를 파악하였다.

4. 자료 분석

소부당과 명동저수지의 수변부와 개방수역간에 동물플랑크톤 군집(윤충류, 지각류 그리고 요각류)별 밀도 차이를 파악하기 위해 SPSS (ver. 14)를 이용하여 t-test로 분석하였다. 또한, Two-way ANOVA를 이용하여 소부당과 명동저수지간(저수지 간), 각 습지 내의 수변부와 개방수역간(서식처 간), 동물플랑크톤 군집 분포 차이를 파악하였다. 자료의 분석은 윤충류, 지각류, 요각류 그리고 전체 동물플랑크톤을 각각 분석하였다.

결 과

1. 이화학적 요인 및 수생식물 분포 특성

소부당과 명동저수지에서 수변부와 개방수역간 이화학적 요인은 적은 차이를 보였으나, 두 저수지간에 차이는 뚜렷했다(Table 2와 3). 특히 전기전도도와 pH 항목은 두 습지간에 뚜렷한 차이를 보였으며(t-test, P<0.05), 명동저수지가 소부당저수지보다 더 높은 값을 나타냈다. 그러나, 수온 용존산소 등의 항목은 두 저수지간에 비슷한 값을 보였다. 또한 각 이화학적 요인은 수변부와 개방수역간에 뚜렷한 차이는 나타내지 않았다 (t-test, P>0.01). Chl.a는 소부당과 명동저수지의 수변부에 각각 7.6, 16.4, 개방수역에서는 3.5, 23.2로, 명동저수지에서 더 높은 값이 관찰되었다. 그러나 소부당저수지에서는 수변부의 Chl.a값이 더 높은 반면, 명동저수지는 개방수역에서 더 높은 값을 나타냈다.

Table 2. Physio-chemical parameters in the Sobudang Reservoir during the study period (May to October, 2011). AP, aquatic plant; WT, water temperature; DO, percent of dissolved oxygen; Cond., conductivity.

Table 3. Physio-chemical parameters in the Myeongdong Reservoir during the study period (May to October, 2011). AP, aquatic plant; WT, water temperature; DO, percent of dissolved oxygen; Cond., conductivity.

수생식물은 두 저수지간에 종 및 건중량의 차이를 나타냈다(Table 2와 3). 소부당 저수지의 수변부에서는 털물참새피(Paspalum distichum) 한종만이 서식이 확인된 반면, 명동저수지의 경우 갈대(Phragmites australis), 털물참새피 그리고 줄(Zizania latifoli) 등의 수생식물이 우점하는 것으로 나타났다. 수생식물의 건중량은 5월부터 9월 초까지 점차적으로 증가되는 추세를 보이다가 9월 말에 감소되었다. 소부당저수지의 수생식물 건중량은 평균 14.5 (gdw)인 반면, 명동저수지는 평균 23.2 (gdw)로서 상대적으로 높은 값을 나타냈다.

2. 동물플랑크톤 군집 분포

동물플랑크톤 군집의 종조성은 습지간 또는 서식처간에 뚜렷한 차이를 보였다(Table 4). 소부당저수지의 동물플랑크톤은 수변부와 개방수역에서 각각에서 33, 15종을 나타냈으며, 명동저수지에서는 32, 23종이 출현하였다. 수변부에서 동물플랑크톤은 비슷한 종수를 보였으나, 개방수역에서는 명동저수지가 소부당저수지보다 더 높은 종수를 나타냈다. 소부당 저수지의 동물플랑크톤은 개방수역(198±162 ind. L-1)보다 수변부(397±266 ind. L-1)에서 더 높은 밀도를 보였으며, 명동저수지 또한 비슷하였다 (수변부: 749±430 ind. L-1, 개방수역: 1,276±1,007 ind. L-1, Fig. 2). 소부당저수지의 수변부에서는 조사 초기에(5월) 낮은 밀도를 보였으나 6월 초에 982 ind. L-1로 최고 밀도를 나타낸 후, 250 ind. L-1 이상의 밀도를 유지하였다. 개방수역에서는 7월 초, 9월 말, 10월 초에 각각 412, 360, 390 ind. L-1로 높은 밀도를 나타냈고, 그 외 계절에는 상대적으로 낮은 밀도를 보였다. 명동저수지의 수변부에서 채집된 동물플랑크톤은 조사 초기(5~6월) 동안 낮은 밀도를 보이다가, 7~10월까지 평균 1,010 ind. L-1로 높은 밀도를 유지하는 것으로 나타났다. 개방수역의 동물플랑크톤 밀도 또한 7~9월 동안 평균 2,009 ind. L-1로 매우 높았으며, 그 외 계절은 상대적으로 낮은 밀도를 보였다. 소부당 및 명동저수지의 수변부는 지각류와 요각류의 비율이 매우 높았지만, 개방수역에서는 윤충류의 밀도가 높았다.

Table 4. Zooplankton taxa collected in Sobudang and Myeongdong Reservoirs. AP, aquatic plant zones; OP, open water zones.

Fig. 2. Average monthly zooplankton community distribution between aquatic plants and open water zone at small ponds. (a) Aquatic plants zone of Sobudang Reservoir, (b) Aquatic plants zone of Myeongdong Reservoir, (c) Open water zone of Sobudang Reservoir, (d) Open water zone of Myeongdong Reservoir.

조사지역에서 채집된 동물플랑크톤 군집은 수변부와 개방수역간에 뚜렷한 차이를 보였다. 소부당저수지에서, 윤충류의 밀도는 수변부와 개방수역간에 각각 74 ind. L-1, 96 ind. L-1로 개방수역이 더 높은 반면, 지각류와 요각류는 수변부에서 더 높은 밀도가 관찰되었다 (t-test, P< 0.05). 명동저수지 또한, 윤충류는 수변부와 개방수역에서 각각 379 ind. L-1, 1,109 ind. L-1로 개방수역에서 더 높은 밀도가 관찰된 반면, 지각류 밀도는 132 ind. L-1, 12 ind. L-1로 수변부에서 높았다 (t-test, P<0.05). 요각류 또한 수변부에서 더 높은 밀도를 보였으나, 뚜렷한 차이를 보이지 않았다(t-test, P>0.05).

Two-way ANOVA 분석 결과는, 동물플랑크톤 군집이 두 저수지뿐만 아니라 공간(수변부와 개방수역간)에 따라 영향을 받는 것을 보여준다(Table 5). 윤충류는 전술된 두 가지의 요소에 따라 뚜렷하게 영향 받는 것으로 나타났으며, 두 요소의 복합적인 상호작용에도 영향받았다. 지각류와 요각류의 경우 습지의 공간적인 요소가 그들의 밀도에 뚜렷한 영향을 주는 것으로 분석되었다. 전체 동물플랑크톤 밀도는 습지의 공간적인 요소뿐만 아니라, 복잡적인 상호작용에도 영향 받는 것으로 나타났다.

Table 5. Two-way ANOVA results for the effect of the reservoir, space and density on rotifers, cladocerans, copepods at Sobudang and Myeongdong Reservoir.

3. 수변부에서 부착 및 부유입자 유기물에 대한 소비자 군집의 기여

소부당저수지의 수변부에서 부착입자 유기물(EPOM)과 부유입자 유기물(POM)과 동물플랑크톤, 실잠자리 유충, 검정물방개(Cybister brevis), 새뱅이(Neocardina denticulata) 등 등의 안정동위원소 값을 측정한 결과, 두 저수지간에 뚜렷한 차이를 보였다(Fig. 3). 소부당저수지의 부유 및 부착입자 유기물의 δ15N 값은 비슷한 값을 나타낸 반면, δ13C 값은 각각 -30.64‰ , -23.63‰ 로 부착입자 유기물이 더 무거운 경향을 보였다. 명동저수지의 δ13C 값 또한 -29.50‰ , -22.84‰ 로 소부당저수지와 비슷한 값 차이를 가졌다. 동물플랑크톤의 δ13C와 δ15N 값은 소부당저수지의 경우 각각 -26.37‰ , 6.21‰ 이며, 명동저수지는 -24.37‰ , 4.81‰ 로 저수지간에 차이를 보였다. 두 저수지에서 출현한 동물플랑크톤 군집의 15N 값은 잠재먹이원과 3‰ 정도의 차이를 보여, 일반적인 먹이원과 소비자 군집간의 차이를 나타냈다(Lee et al., 2002), 실잠자리 유충, 검정물방개 그리고 새뱅이의 δ13C와 δ15N값 또한 두 습지간에 비슷한 경향을 나타냈으며, 부유 및 부착입자 유기물을 섭식하는 1차 소비자 수준인 것으로 분석되었다. 밀어는 영양단계상 2차 소비자인 것으로 분석되었으며, 안정동위원소 값은 두 저수지간에 차이가 거의 없었다.

Fig. 3. Carbon and nitrogen isotope plots of samples from Sobudang and Myeongdong Reservoir (October), n=3 or 4.

식생대에서 채집된 소비자 군집은 전체적으로 부유입자 유기물보다 부착입자 유기물에 대한 기여도가 더 높은 것으로 나타났다(Table 6). 소부당저수지에서 출현한 동물플랑크톤은 부유 및 부착입자 유기물에 대한 기여도가 비슷했으나, 명동저수지의 경우 부착입자 유기물에 대해 더 의존하는 것으로 나타났다. 소부당저수지에 출현한 실잠자리 유충의 경우 부착입자 유기물에 대한 기여도가 높은 반면, 명동저수지는 종에 따라 차이를 보였다. 그러나 검정물방개와 새뱅이는 두 습지 모두에서 부착입자 유기물에 대해 주로 의존하였다.

Table 6. The contribution of POM (particulate organic matter) and EPOM (epiphytic particulate organic matter) on consumer community (zooplankton, damselfly larva, Cybister brevis, Neocardina denticulata) at Sobudang and Myeongdong Reservoirs.

고 찰

담수생태계 내에서 서식처 이질성은 주로 수생식물에 의해 조성되며 (Cazzanelli et al., 2008; Horppila et al., 2009), 이로 인해 다양한 미소서식처가 형성된다. 수체내에서 서식하고 있는 다양한 동물들의 분포는 미소서식처의 질과 양에 따라 결정되며, 포식자에 대한 방어나 효율적인 먹이 섭식 등의 조건을 충족할 수 있어야 한다. 식생이 발달된 공간은 어류와 같은 포식자의 포식활동이 제한되고 (Warfe and Barmuta, 2004; Meerhoff et al., 2007), 다양한 먹이원이 제공되기 때문에 동물플랑크톤과 같은 작은 동물에 의해 활용하기에 적절한 공간이다(Castilho-Noll et al., 2010). 본 연구에서 출현한 대부분의 동물플랑크톤 군집 또한 수변부에서 높은 밀도와 종수를 보였으며, 이는 개방수역과 뚜렷한 차이를 가졌다. 수변부에서 출현한 대부분의 동물플랑크톤 군집은 부착성 성향을 가진 종으로(Lecane, Monostyla, Alona 그리고 Chydorus), 이들의 서식을 위해서는 부착할 수 있는 기질표면이 요구된다. 수생식물의 표면은 부착성 종이 서식하기에 적절하며, 표면의 크기와 질은 부착성 종의 밀도를 결정하는 중요한 요소인 것으로 사료된다(Kuczynska-Kippen et al., 2009). 명동저수지는 상대적으로 동물플랑크톤의 높은 밀도가 관찰되었으며, 이는 수생식물의 생물량이 소부당저수지보다 높은 값을 가지기 때문인 것으로 사료된다. 수생식물의 생물량은 종조성 및 계절별 발달 양상에 의해 결정되는데, 명동저수지는 소부당저수지보다 많은 식물 종을 찾을 수 있었으며, 주변 농경지로부터 영양염류가 풍부하게 유입되기 때문에 수생식물이 성장하기에 적당한 조건을 가진다. 수생식물의 증가된 생물량은 부착성 종이 부착하기에 충분한 공간을 제공하며, 복잡한 구조로 인해 포식자의 포식활동을 제한하는 효과 또한 크다.

두 저수지간 주변 토지 이용의 차이는 수생식물뿐만 아니라 식물플랑크톤(Chl.a)에 대해서도 영향을 미치는 것으로 나타났다. 저수지나 습지 주변의 토지 이용은 영양염류의 농도를 결정하는 중요한 요소이며, 명동저수지와 같이 주변 토지 이용이 농경지로 구성된 경우, 영양염류가 풍부하게 유입된다(Galbraith and Burns, 2007). 수체 내의 영양염류는 유거수나 소하천 등을 통한 외래 기원에 의해 수체 내로 유입되며, 이로 인해 주로 수변부에서 높은 값을 가진다. 소부당저수지의 경우, 주변 토지가 주로 산림으로 구성되어 있으며, 상대적으로 낮은 영양염류를 가진다. 이와 같은 경우 저수지의 중앙보다 수변부의 영양염류가 상대적으로 높기 때문에 주로 수변부에서 수생식물이나 Chl.a과 같은 영양염류를 이용하는 생물들의 높은 풍부도를 가질 수 있다. 그러나, 명동저수지의 수변부에는 수생식물이 매우 우점되기 때문에, 식물플랑크톤은 수생식물과 영양염류 경쟁 및 타감작용(allelopathy) 등의 상호작용이 발생하게 되며, 이로 인해 식물플랑크톤은 상대적으로 낮은 값을 가질 수 있다(Wium-Andersen et al., 1982). 수생식물과 식물플랑크톤간의 상호작용은 식물플랑크톤의 특정 종이 우점하는 현상을 제한하며, 비교적 다양한 식물플랑크톤 종을 서식하게 함으로써 동물플랑크톤을 위한 먹이 자원을 증가시킨다. 이와 같은 수생식물의 역할은 명동저수지의 수변부보다 개방수역에서 Chl.a 값을 증가시키는 하나의 요인으로 작용한 것으로 사료된다. 개방수역에서 먹이자원의 증가는 부유성 종의 밀도 증가를 야기하였으며, 주로 부유성 윤충류(Brachionus, Keratella and Polyarthra)의 높은 밀도를 가지게 하였다. 지각류와 요각류의 경우, 어류와 같은 포식자의 주요 먹이 자원으로 활용되기 때문에 개방수역에서 이들의 출현은 드물다(Medeiros and Arthington, 2008). 그래서 이들은 주로 수생식물이 발달된 공간을 서식처 또는 피난처로서 이용하며(Van de Meutter and Meester, 2004), 수생식물이 복잡하게 구성될수록 서식처로의 효율성이 증가하여 생존할 수 있는 확률이 높아진다(Carey et al., 2010). 또한 지각류와 요각류의 밀도는 두 습지의 공간적 특성에 의존하는 것으로 보이며, 두 습지간에는 뚜렷한 차이를 나타내지 않았다. Chl.a의 농도가 두 습지간에 뚜렷한 차이를 보이는 것을 고려하면, 지각류와 요각류는 먹이보다는 서식처의 특성에 의해 결정되는 것으로 사료된다. 그러나 이와 다르게, 윤충류의 밀도 증가를 위해서는 서식처의 특성뿐만 아니라 먹이 자원 또한 중요한 것으로 보인다.

두 습지에서 측정된 잠재먹이원의 안정동위원소 비는 부유 및 부착입자 유기물간에 차이를 나타냈으며, 부착입자 유기물이 더 무거운 경향을 보였다. 일반적으로 부착조류의 안정동위원소 비는 박테리아 및 식물플랑크톤 등이 함께 상호작용하여 상대적으로 빠른 순환을 가지기 때문에 부유조류보다 무거운 값을 가진다(Battin et al., 2003). 또한 안정동위원소 값은 일차생산의 속도(Fry and Wainright, 1991), 영양염류의 재순환(Eriksson, 2001) 등 에 의해서 결정되기도 한다. 소부당저수지에서 잠자리 유충은 주로 부착입자 유기물을 섭식하였으나, 명동저수지에서는 부유 및 부착입자 유기물에 대해 비슷하게 의존하였다. 이와 같은 이유는 명동저수지에서 부유입자 유기물에 대한 풍부도에서 찾을 수 있으며, 상대적으로 Chl.a가 높은 값을 보였기 때문에 이에 대한 의존도가 증가된 것으로 사료된다. 이와 비슷하게 검정물방개 또한 종에 따라 차이를 보이기는 하지만, 소부당저수지보다 명동저수지에서 부유입자 유기물에 대한 의존도가 증가된 것을 확인할 수 있다. 그러나 동물플랑크톤은 두 습지 모두에서 부유입자 유기물보다 부착입자 유기물에 대해 더 의존하였으며, 명동저수지에서는 소부당저수지보다 더 높은 기여도를 확인할 수 있다. 명동저수지에서 출현한 동물플랑크톤 군집 중 높은 밀도를 가진 종은 부착성 성향을 가진 종으로서 이들은 부유성 Chl.a의 농도가 높음에도 불구하고 부착입자 유기물에만 의존하는 것으로 보인다. 이것은 잠자리 유충이나 검정물방개와의 경쟁을 피하고, 그들과 공존할 수 있는 중요한 이유이다. 그러나 부유입자 유기물이 상대적으로 적은 소부당저수지의 경우, 잠자리 유충이나 검정물방개는 주로 부착입자 유기물에 대해 높은 섭식을 보였기 때문에, 동물플랑크톤 군집 중 일부는 부유입자 유기물에 대한 섭식을 증가시켰을 가능성 또한 배제할 수 없다.

결론적으로, 두 저수지에서 동물플랑크톤 군집 분포는 습지의 공간적 특성 및 먹이자원에 의해 결정되는 것으로 보인다. 저수지의 공간적 특성은 수생식물의 분포와 밀접하게 연관되며, 깊이 등의 요인 또한 중요하다. 수생식물이나 식물플랑크톤 등은 수체 내의 영양염류의 농도에 영향받으며, 이는 습지 주변 토지 피복에 결정적으로 의존한다. 비록 본 연구에서는 영양염류와 같은 요인은 규명하지는 않았지만, 수생식물의 생물량이나 Chl.a 값을 이용하여 유추하기에 충분할 것으로 사료된다. 더욱이, 동물플랑크톤 군집은 영양염류의 농도보다 언급한 두 요소에 의해 매우 의존한다. 흥미롭게도 본 연구의 결과는, 저수지의 위치 및 분포에 대한 정보를 통해(주변 토지이용이 농경지 또는 산림), 동물플랑크톤 군집 밀도 및 종조성 예측할 수 있는 지표로서 활용될 수 있을 것으로 예측된다.

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본 연구논문은 국가 장기생태연구사업(2005~2010, 낙동강)의 지원으로 작성되었습니다.

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