Comparative Analysis of Diversity Characteristics (γ-, α-, and β-diversity) of Biological Communities in the Korean Peninsula Estuaries

Estuary is important in terms of biodiversity because it has the characteristics of transition waters, created by the mixing of fresh- and seawater. The estuarine water circulation provides a variety of habitats with different environments by inducing gradients in the chemical and physical environment, such as water quality and river bed structure, which are ultimately the main factors influencing biological community composition. If the water circulation is interrupted, the loss of brackish areas and the interception of migration of biological communities will lead to changes in the spatial distribution of biodiversity. In this study, among the sites covered by the Estuary Aquatic Ecosystem Health Assessment, we selected study sites where changes in biodiversity can be assessed by spatial gradient from the upper reaches of the river to the lower estuarine area. The α-, γ- and β-diversity of diatom, benthic macroinvertebrates, and fish communities were calculated, and they were divided into open and closed estuary data and compared to determine the trends in biodiversity variation due to estuarine circulation. As results, all communities showed higher γ-diversity at open estuary sites. The benthic macroinvertebrate community showed a clear difference between open and closed estuaries in β-diversity, consequently the estuarine transects were considered as a factor that decreases spatial heterogeneity of their diversity among sites. The biodiversity trends analyzed in this study will be used to identify estuaries with low γ- and β-diversity by community, providing a useful resource for further mornitoring and management to maintain estuarine health.

하구 순환 유지 여부에 따른 하구 주요 생물 군집별 다양성 특성 연구: 열린하구와 닫힌하구에서의 γ-, α- 및 β-다양성 비교

하구 생태계는 담수와 해수의 혼합으로 형성되는 전이수역(transitional waters)이라는 특이성을 가지며, 염분 및 영양염 농도와 같은 수질 환경이 서로 다른 다양한 서식처를 구성하고 있어 생물 다양성 측면에서 매우 중요하게 여겨진다. 하구 순환은 수질은 물론 하상과 같은 물리학적 환경의 구배(gradient)를 유발하여 최종적으로 생물 군집 조성에 영향을 주는 주요 기작으로, 순환이 단절될 경우 기수역 형성을 저해하고 생물의 이동을 차단하게 되어 생물상의 공간 분포, 즉 다양성에 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 하구 수생태계 건강성 평가 대상 지점 중 상류부터 하류까지 공간 구배에 따른 생물 다양성 평가가 가능한 복수 지점들로 구성된 하구를 선별하여 부착돌말류, 저서성 대형무척추동물 및 어류 군집을 대상으로 α-, γ- 및 β-다양성을 산출, 그 경향을 파악하여 열린하구와 닫힌하구 간 비교를 통해 하구 순환 유지·단절에 따른 하구 구간 내 종 다양성 변동 경향을 파악하였다. 그 결과, 모든 분류군에서 하구를 포함한 하천 구간 전체의 종 다양성을 나타내는 γ-다양성이 닫힌하구와 비교했을 때 열린하구에서 평균적으로 높은 경향이 나타났으며, 구간 내 지점 간 종 다양성 변동을 의미하는 β-다양성의 경우, 저서생물에서만 열린·닫힌하구 간 차이가 비교적 뚜렷하게 나타나 하구 순환 단절이 하구 구간 내 지점들 간 저서생물 종 조성 및 풍부도의 공간적 이질성(heterogeneity)을 감소시키는 요인으로 작용한 것으로 판단된다. 수질 환경 구배에 따른 각 생물 군집의 하구 구간 내 지점별 α-다양성 및 β-다양성에 기여하는 정도(LCBD, LCBDt, LCBDn)의 반응을 파악하고자 상관관계 분석을 실시한 결과, 열린하구 대비 닫힌하구에서 대체로 보다 높은 상관계수(r)가 분석되었으며 두 하구 유형에서 보여지는 상관관계가 상반되는 경향을 보였으나, 대부분 r 값이 ±0.4 이하로 지점별 다양성 지수와 환경 요인 간에는 뚜렷한 상관성은 나타나지 않았다. 향후 생물 기능군(functional group), 생활사와 같은 군집별 특성을 고려하여 다양성에 영향을 줄 수 있는 서식처 환경요인(예: 유속, 하상)들과의 추가적인 관계 분석을 통해 하구 순환 유지 여부에 따른 생물 군집의 반응을 이해한다면 생물 다양성 관리에 활용 가능할 것으로 판단된다. 한편, 본 연구에서는 분석 대상 하구의 생물 다양성 현황을 바탕으로 형산강 및 교성천 하구에서 부착돌말류, 발안천 하구에서 저서생물, 교청선, 불갑천 및 판교천(서천) 하구에서 어류 군집의 γ- 및 β-다양성이 낮게 나타나는 것을 파악하였으며, 이러한 현황 파악은 지속적으로 하구 수생태 모니터링을 수행하는데 있어 생물 다양성 측면에서 건강성 유지를 위한 하구 생태계 관리에 중요한 자료로 활용될 수 있도록 하였다.