Sargassum Golden Tides in the Shinan-gun and Jeju Island, Korea

한국 신안과 제주 연안에서 모자반(Sargassum) 유조의 대량발생

Abstract

Sargassum golden tides occurred in Shinan-gun and Jeju Island, Korea, between January and May 2015. In Shinangun, 5,180 tons of Sargassum were removed from 3,339 ha of coastline, while 20,000 tons were removed from Jeju Island. The huge floating masses of seaweed caused damage to fisheries in Shinan-gun including abalone sea cage, Pyropia and Saccharina farms off the southwest coast of Korea. Drifting Sargassum also washed ashore on Jeju Island. The species of Sargassum in these golden tides was identified as S. horneri (Turner) C. Agardh, based on morphology and molecular data, and it appears to have originated from the East China Sea. This is the first report on Sargassum golden tides causing damage to fisheries in Korea.

서 론

해조류 대량발생을 일으키는 해조류의 주요 속(Genus)은 갈파래속(Ulva)과 모자반속(Sargassum) (Norkko and Bonsdorff, 1996) 그리고 대마디말속(Cladophora)과 염주말속(Chaetomorpha) (Fletcher, 1996; Nelson et al., 2003) 등이 있으나, 원양을 건너 대량의 부유성 유조(drifting seaweeds) 띠로 이동하는 종류는 갈파래와 모자반류 뿐이다. 이들 갈파래속과 모자반속에 속하는 종들은 공통적으로 범세계종(cosmopolitan species)이며, 영양염 흡수율이 매우 높다는 특징을 가지고 있다(Lapointe, 1995; Teichberg et al., 2010).

모자반 유조의 대량발생을 의미하는 “모자반 대발생(Sargassum golden tides)”이라는 용어는 Smetacek and Zingone (2013)에 의하여 알려졌는데, 이는 Laffoley et al. (2011)이 서술한 대서양의 “the golden floating rainforest”라는 표현에서 기원하였다.

모자반속은 바다숲을 구성하여, 생태학적으로 중요한 기능을 담당하고 있는 해조류이나, 종종 엽체가 기질에서 떨어져 나와 대량의 부유성 모자반 띠를 형성하기도 한다(Uwai et al., 2009). 부유성 모자반은 약 5개월 동안 부유하면서, 본래의 서식지로부터 분포한계를 넘어서 수백 km까지 이동하기도 하며 (Yoshida, 1963; Okuda, 1977), 어류 자치어를 포함한 중요 수산자원들의 은신처와 먹이가 되기도 한다(Kingsford and Choat, 1985; Safran and Omori, 1990; Dempster and Kingsford, 2004).

괭생이모자반(Sargassum horneri)은 한국, 일본 및 중국 연안에 폭넓게 분포하는 종으로, 동해와 일본 해역쪽으로 해류를 타고 이동하는 부유성 모자반의 주요 구성종으로 알려져 있다(Yoshida, 1963; Komatsu et al., 2007). 대규모의 모자반 유조는 일본 서부 연안과 멕시코의 걸프만 연안에서도 여름철에 주기적으로 나타난다(Smetacek and Zingone, 2013). 사르가소(Sargasso) 해역 모자반 유조의 기원에 관한 최근 인공위성 영상 이미지 분석에 의하면, 2002-2008년까지 걸프만 북서부에서 매년 봄철에 발생한 모자반 유조가 여름철에 사르가소 해역으로 유입되고, 겨울에 노쇠하면 심해로 가라앉는 것으로 나타났다(Smetacek and Zingone, 2013).

우리나라에서 대규모 모자반 유조가 전남 신안군 해역과 제주도 연안에서 2015년 1월부터 5월 사이 3차례에 걸쳐 나타났으며, 양식장과 해변의 경관에 막대한 피해를 유발하였다. 이전에도 모자반 유조에 의한 피해가 일부 지역에서 나타난 바 있었으나, 2015년 처럼 대규모 유조가 발생한 기록은 없으며, 이러한 유조의 발생상황에 대한 보고도 전무하다. 따라서, 본 논문에서는 우리나라 신안군과 제주도 연안에 대량으로 유입된 모자반 유조의 종동정과 피해양상을 처음으로 보고하고자 하였다.

본 연구에 사용된 모자반 시료는 2015년 1월 5-10일 사이에 전남 신안군 증도 방축리, 지도 어의리와 흑산도 비리 그리고 제주도 북제주군 금능리와 고내리 해안의 5개 지역(Fig. 1)에서 채집되었다. 채집된 유조는 Ice box에 넣어 실험실로 운반하여, 형태적 형질과 계측 형질의 분석을 통하여 종 동정을 실시하였다. 대부분의 모자반 유조 시료는 부착기가 없는 끊어진 분지된 가지들로 구성되어 있었으며, 기낭과 줄기 형태 등 형태적 형질들을 분류 키로 사용하였다. 형태적 형질은 주지로 부터1차 분기된 가지 길이, 잎 길이, 기낭 길이, 기낭 형태, 잎 형태, 줄기 형태 및 생식기탁 형성 여부 등을 대상으로 하였다. 시료의 형태 측정은 5개 정점에서 각기 30 개체를 대상으로 이루어졌다. 모자반의 분류는 Kang (1968)과 Boo et al. (2010)의 기재 내용과 비교하여 종을 동정하였다.

Fig. 1.A map showing the sampling sites at Shinan-gun (A: Jeungdo, B: Jido, C: Heugsando) and Jeju Island (D: Gonae, E: Gumreung), Korea. Closed circles represent the places where the drifting Sargassum horneri collected in 2015.

모자반 유조에 의한 피해양상은 신안군과 제주도 해역에서 파악되었으며, 유조의 피복 면적, 생물량, 양식시설물의 피해, 양식생물의 피해, 어항의 통항 장애, 연안의 심미적 경관 훼손 등 정량 및 정성적인 측면에서 통계자료, 현장 목측 또는 사진자료를 토대로 파악되었다.

지역별 시료의 형태 자료는 일원분산분석법(one-way ANOVA)을 이용하여 분석하였으며, 통계프로그램은 SPSS ver 8.0과 SYSTAT ver 9.0을 이용하여 유의수준 0.01 수준에서 분석하였다.

모자반 유조의 계측형질은 신안군 3개 지역과 제주도 2개 지역에서 유의한 차이가 없었다. 1차분기 가지 길이는 38.5±5.3-42.2±7.5 cm였으며, 잎 길이는 3.3±0.8-3.5±0.5 cm, 기낭 길이는 1.1±0.2-1.2±0.3 cm였다. 잎의 형태는 장피침형 또는 선형이고, 결각이 중륵부까지 깊게 파였다. 줄기는 원주상이며, 세로로 꼬인 홈이 발달하였다. 생식기탁은 모든 지역의 시료에서 관찰되지 않았다.

본 연구에서 신안군과 제주도 연안에 대발생하여 피해를 준 모자반은 형태(Kang, 1968; Boo et al., 2010) 및 분자자료(논문 준비중)에 기초할 때 괭생이모자반[Sargassum horneri (Turner) C. Agardh]으로 동정되었으며(Fig. 2), 국립해양조사원의 2015년 5월 27일 보도자료에 따르면, 천리안 해양관측 위성을 통해 2015년 1월 4일 괭생이모자반 띠가 동중국해에서 처음 발견된 이후, 2-5월 사이에 동중국해 전 지역 및 우리나라 신안군과 제주도 주변, 대마도 인근과 동해 해역으로 확산 및 이동되었다고 보고하였다. 또한 Kim (2015)에 따르면 우리나라 연안의 괭생이모자반의 생장은 대개 초봄부터 성장하고 4월부터 성숙하기 시작하여 7월까지 수정을 하고 그 이후 엽체의 상부 부터 유실되는 것으로 보고하였다. Komatsu et al. (2007)는 중국에서 발생한 대규모 괭생이모자반 띠가 동중국해에서 발견되었으며, 일본쪽으로 해류를 타고 이동하는 것을 추적하여 보고한 바 있다. 또한 동중국해에서 모자반 대량발생이 일어났던 2010년에 Mizuno et al. (2014)는 북위 26°에서 30°까지 쿠로시오 해류를 따라 항해하면서 표층해류와 유조의 지리적 분포를 조사한 결과 채집된 모자반 시료는 괭생이모자반이 유일하였으며, 기원은 중국 남부 또는 중부 사이 연안의 자연군락으로부터 기원한 것으로 보고하였다. 이와 같은 사실들은 2015년 신안군과 제주도 연안에 대량으로 유입된 괭생이모자반이 우리나라 연안이 아닌 동중국해 연안에서 기원했을 개연성이 높은 것으로 보이나, 추후 괭생이모자반 유조의 정확한 기원 지역을 구명하기 위한 분자생물지리학적 연구가 필요할 것으로 보인다.

Fig. 2.Morphological character (A, B) and damages by drifting Sargassum horneri in Shinan-gun (C-F) and Jeju Island (G, H), Korea in January 2015. A: Airbladder (arrowhead) with terete and coronal leaf. B: Angulated stipe (arrowhead) with longitudinal furrows. C: S. horneri attached to Pyropia net in the floating culture system. D: S. horneri attached to the fixing pole and Pyropia net in the fixing pole culture system. E: Saccharina culture rope ruined with scrubbing S. horneri. F: Abalone culture cage covered with floating S. horneri. G: Drifting S. horneri lay down to the beach and rotted. H: Fisheries harbor covered with S. horneri. Scale bars indicate 1 cm (A) and 5 mm (B).

전남 신안군의 괭생이모자반 유입 면적은 3,339 ha였으며, 유입된 양은 5,180톤에 달하였으며(신안군 미발표자료), 피해는 주로 북서풍의 영향을 직접 받는 연안에 주로 발생하는 경향을 보였다. 지도와 증도 지역에서는 괭생이모자반이 부류식 김망에 둘둘 말려서 감겨있어, 수작업으로도 제거가 어려웠으며(Fig. 2C), 김 생장저해 및 탈락을 유발하였다. 따라서 괭생이모자반 유조 발생 이후 김 양식장에서는 김 채취가 이루어지지 못해 물김 생산량이 전년 대비 약 30%로 대폭 감소 하였다(신안군 수협 미발표자료).

신안군의 경우 수심이 낮은 지역에서는 주로 말목식 김양식이 위치해 있는데, 유조가 대량발생한 시기(2015년 1월부터 5월)가 김 채취가 활발히 이루어지는 시기(12월에서 3월까지)와 겹쳐 김양식의 피해가 많았다. 김양식장의 말목과 매심줄 그리고 김발에 괭생이모자반이 감겨, 생육하는 김 엽체에 물리적인 자극을 야기함으로써 김 엽체의 탈락이 유발되었다(Fig. 2D). 또한, 채취된 김에 괭생이모자반 엽체가 혼입될 경우 제거가 어려워 양질의 물김을 확보 할 수 없을 뿐 아니라, 가공공장에서는 괭생이모자반 엽체가 혼입된 물김의 수매를 거부하게 되고, 물김 판매가 이루어질 수 없게되므로써 김 생산 어업인에게 경제적 타격을 주었다.

신안군 흑산도의 다시마 양식장에서는 양성 로프(culture rope)와 생육하고 있는 다시마 엽체에 괭생이모자반이 감겨, 물리적인 자극을 야기함으로써 다시마의 생장저해 및 탈락이 유발되었다(Fig. 2E). 특히, 다시마 양성 로프의 수심을 표층에 가깝게 유지한 어장에서 괭생이모자반으로 인한 피해가 컸으며, 수심을 깊게 유지한 다시마 양성 로프에는 괭생이모자반 부착이 적었고, 다시마의 생장이 정상적으로 이루어지고 있었다.

전복 가두리 양식장에서는 가두리 그물 사이로 괭생이모자반이 유입되어 가두리마다 표층을 가득 메우고 있었다(Fig. 2F). 이러한 상태에서는 전복 가두리 내의 원활한 조류 소통을 막아, 파도에 따라 전복 가두리가 크게 요동을 치면서, 일부가 파손되기도 하였다.

해안가에서는 괭생이모자반이 어항이나 해안가에 밀려옴으로써, 어선의 스크류에 감겨 해상안전의 위해 요소가 되었고, 해안가에 쌓여 부패하면서 악취를 유발하였다. 해안으로 밀려온 괭생이모자반은 파도와 바람에 따라 외양으로 나갔다가 해안으로 밀려오기를 반복하면서 지속적인 피해를 유발하였다.

제주도 북서부 지역 해안가 및 항∙포구에 괭생이모자반이 대량 유입되어(Fig. 2G) 약 2만톤을 수거하였다(제주도 미발표 자료). 괭생이모자반은 어선의 입출항에 장애를 주었으며, 스크류 감김 사고 발생 위험이 높아 빠른 제거를 필요로 하였다(Fig. 2H). 또한 해안가에 유입된 괭생이모자반이 쌓여 부패하면서 악취로 인하여 해안가의 미관을 해치고, 관광객의 감소를 유발하였다.

동중국해 연안 해역에서 기원된 괭생이모자반 유조가 신안군과 제주도 연안에 유입된 주된 요인은 동중국해와 우리나라 서해 사이에 흐르고 있는 황해해류, 이외에도 계절적으로 북서계절풍의 영향이 괭생이모자반 유조(띠)의 지리적 이동에 영향을 미쳤을 것으로 판단되었다. 동중국해 연안 해역에서 괭생이모자반이 대량발생하여 탈락된 원인에 대해서는 정확한 원인 조사가 필요할 것이나(Komatsu et al., 2007), 동중국해 연안의 부영양화, 기후변화와 태풍 등에 의하여 대량으로 번무한 괭생이모자반이 일시적으로 탈락되어 나타났을 것으로 추정된다.

모자반 유조의 긍정적 측면은 첫째, 근해(offshore)에서 부착생물 또는 이동생물을 위한 서식처의 역할(Mizuno et al., 2014)을 통해 마이크로 생태계의 은신, 산란 또는 먹이공급의 기능을 수행하며, 둘째, 산업적 측면에서 액비 제조, 토양 개선제, 비료원, 가축 사료원, 바이오에너지원 등으로 활용 가능한 긍정적 측면이 있다(Williams and Feagin, 2010). 반면에 악취와 해충 발생에 따른 연안 경관의 훼손(Fletcher, 1996; Valiela et al., 1997)과 관광객 감소로 지역 관광산업에 피해(Ha et al., 2016), 선박의 스크류 감김에 따른 해상 안전사고 및 양식장의 시설 피해 등을 야기한다(Smetacek and Zingone, 2013)는 부정적인 측면이 있다.

국내 수산양식 산업 및 생태계의 영향을 최소화 하기 위한, 괭생이모자반 유조의 효과적인 제거방법은 해양관측 위성으로 괭생이모자반 유조의 발생을 조기에 탐색하고, 추적을 통해 국내 연안에 근접하기 이전에 해상에서 제거하는 방법이 효율적일 것으로 보인다. 차후의 연구과제로서는 해양관측 위성을 통한 효율적인 괭생이모자반 유조의 이동경로 추적 시스템 마련과 수거된 괭생이모자반 바이오매스의 효율적인 이용방안 마련이 필요할 것으로 판단된다.