The Sea:JOURNAL OF THE KOREAN SOCIETY OF OCEANOGRAPHY (한국해양학회지:바다)

The Korean Society of Oceanography (한국해양학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

A Knowledge-based Approach for the Estimation of Effective Sampling Station Frequencies in Benthic Ecological Assessments

지식기반적 방법을 활용한 저서생태계 평가의 유효 조사정점 개수 산정

  • 유재원 ((주)한국연안환경생태연구소) ;
  • 김창수 ((주)한국연안환경생태연구소) ;
  • 정회인 ((주)한국연안환경생태연구소) ;
  • 이용우 (미국워싱톤주 수산부) ;
  • 이만우 ((주)한국연안환경생태연구소) ;
  • 이창근 ((주)한국연안환경생태연구소) ;
  • 진승주 ((주)세광종합기술단) ;
  • 맹준호 (한국환경정책.평가연구원) ;
  • 홍재상 (인하대학교 생명해양과학부)
  • Received : 2011.01.10
  • Accepted : 2011.07.05
  • Published : 2011.08.31
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

Decision making in Environmental Impact Assessment (EIA) and Consultation on the Coastal Area Utilization (CCAU) is footing on the survey reports, thus requires concrete and accurate information on the natural habitats. In spite of the importance of reporting the ecological quality and status of habitats, the accumulated knowledge and recent techniques in ecology such as the use of investigated cases and indicators/indices have not been utilized in evaluation processes. Even the EIA report does not contain sufficient information required in a decision making process for conservation and development. In addition, for CCAU, sampling efforts were so limited that only two or a few stations were set in most study cases. This hampers transferring key ecological information to both specialist review and decision making processes. Hence, setting the effective number of sampling stations can be said as a prior step for better assessment. We introduced a few statistical techniques to determine the number of sampling stations in macrobenthos surveys. However, the application of the techniques requires a preliminary study that cannot be performed under the current assessment frame. An analysis of the spatial configuration of sampling stations from 19 previous studies was carried out as an alternative approach, based on the assumption that those configurations reported in scientific journal contribute to successful understanding of the ecological phenomena. The distance between stations and number of sampling stations in a $4{\times}4$ km unit area were calculated, and the medians of each parameter were 2.3 km, and 3, respectively. For each study, approximated survey area (ASA, $km^2$) was obtained by using the number of sampling stations in a unit area (NSSU) and total number of sampling stations (TNSS). To predict either appropriate ASA or NSSU/TNSS, we found and suggested statistically significant functional relationship among ASA, survey purpose and NSSU. This empirical approach will contribute to increasing sampling effort in a field survey and communicating with reasonable data and information in EIA and CCAU.

환경영향평가와 해역이용협의의 의사결정은 보고서에 기초하는 것이며, 이는 자연 서식처에 대한 구체적이고 정확한 정보를 필요로 한다. 생태학적 질과 상태에 대한 보고가 갖는 높은 중요성에도 불구하고, 생태학 분야의 축적된 연구 지식과 최근 기술(즉 연구 사례나 지시자/지표 기술의 활용 등) 등은 평가 현장에서 활용되고 있지 않으며, 환경영향평가서 조차 보존과 개발의 여부를 판단하는 데에 활용 가능한 정보를 담아내지 못하고 있다. 게다가 현장에서 행해지는 채집 노력량은 매우 제한적이며, 해역이용협의의 경우, 대부분의 사례가 2개 이상의 소수 표본만을 활용하는 것으로 나타났다. 이는 전문가 검토나 의사 결정에 활용될 중요한 생태학적 정보의 이해와 전달을 어렵게 하는 것이다. 따라서 보다 정확한 평가를 위해서는 효율적인 채집 정점 수의 설정이 우선 해결되어야 할 문제인 것으로 인식할 수 있었다. 본 연구에서 저자들은 대형저서동물 조사에서 채집 정점 수를 결정할 수 있는 몇 가지 통계 기법을 소개하였다. 그러나 이 기법들은 반드시 예비 조사를 통한 정보를 필요로 하므로 국내에서의 활용은 현실적으로 불가능할 것으로 판단되었다. 본 연구는 과학적 저널에 보고된 연구의 정점 배치가 환경영향평가 또는 해역이용협의 등에서 활용될 수 있는 생태학적 현상을 성공적으로 이해한 데에 기여한 것으로 볼 수 있다는 가정을 바탕으로 19개의 기존 연구에서 활용된 정점 배치 사례(총 19개 사례)를 분석하였다. 이로부터 추정된 정점 간 거리와 $4{\times}4$ km의 단위면적 내 정점수를 계산하였고, 각각의 중위수는 2.3 km, 3개로 추정되었다. 본 연구는 각 사례별 단위면적 내 정점수(NSSU)와 총 조사 정점수(TNSS)를 이용하여 어림 조사지역 면적 (ASA, $km^2$)을 계산하고, 적절한 규모의 ASA 또는 NSSU/TNSS의 예측에 활용하기 위해 ASA와 조사 목적 그리고 NSSU 간 통계적으로 유의한 함수 관계를 추정하고, 제시하였다. 이와 같은 경험적 접근 방식에 의한 추정은 환경영향평가와 해역이용협의 현장 조사 시 채집 노력량을 늘리고 타당한 자료와 정보를 근거로 의사를 교환하는 데에 기여할 것으로 판단된다.

Keywords

Acknowledgement

Grant : 해안개발사업 환경영향평가 영향예측 결과에 근거한 해양동식물상 조사정점 선정방안, 갯벌 자생력 평가 및 기능 복원 기술개발

Supported by : 한국환경정책평가연구원

References

  1. 고병설, 이재학, 홍재상, 1997. 인천연안역 저서동물군집의 시공간적 분포 양상. 한국해양학회지-바다, 2: 31-41.
  2. 고철환, 강성길, 이창복, 1999. 송도 갯벌과 영일만 조하대 저서 동물의 군집조사를 위한 적정 채집면적의 결정. 한국해양학회지-바다, 4: 63-70.
  3. 국토해양부, 2007. 해양생태계 기본조사($35.5^{\circ}$ 곰소만 입구-$37^{\circ}$ 아산만). 국립수산과학원, TR-2008-ME-003, 861 pp.
  4. 마채우, 홍성윤, 임현식, 1995. 득량만의 저서동물 분포. 한국수산학회지, 28: 503-516.
  5. 맹준호, 조범준, 2010. 해안개발사업 환경영향평가 영향예측 결과에 근거한 해양동식물상 조사정점 선정방안. Working Paper 2010-11, 한국환경정책평가연구원, 97 pp.
  6. 박흥식, 강래선, 이재학, 2006. 천수만 조하대 연성저질에 서식하는 저서동물 우점종의 분포 양상과 저서 환경. 한국수산학회지, 39: 214-222.
  7. 안순모, 이재학, 우한준, 구본주, 이형곤, 유재원, 제종길, 2006. 새만금 방조제공사로 인한 조하대 환경과 저서동물 군집 변화. Ocean and Polar Res., 28: 369-383. https://doi.org/10.4217/OPR.2006.28.4.369
  8. 유옥환, 이형곤, 이재학, 김동성, 2006. 경기만에서 해사채취가 대형저서동물 군집구조에 미치는 영향. Ocean and Polar Res., 28: 129-144. https://doi.org/10.4217/OPR.2006.28.2.129
  9. 유재원, 김창수, 박미라, 이형곤, 이재학, 홍재상, 2003. 새만금 외해역에서 대형 저서동물 군집 조사를 위한 적정 채집기의 선택. 한국해양학회지-바다, 8(3): 285-294.
  10. 윤상필, 정래홍, 김연정, 김성길, 최민규, 이원찬, 오현택, 홍석진, 2009a. 울산만의 저서환경 구배에 따른 저서동물 군집. 한국해양학회지-바다, 14: 102-117.
  11. 윤상필, 정래홍, 김연정, 홍석진, 오현택, 이원찬, 2009b. 굴 양식 장 밀집해역인 거제한산만의 저서동물군집 구조와 저서환경의 시공간적 변동. 한국해양학회지-바다, 14: 213-228.
  12. 윤성순, 2007. 해양환경영향평가센터의 발전을 위한 과제. 월간해양수산, 279: 18-24.
  13. 이재학, 박자양, 이형곤, 박흥식, 김동성, 2003. 저서오염지수(BPI)를 이용한 시화호 환경평가. Ocean and Polar Res., 25: 183-200. https://doi.org/10.4217/OPR.2003.25.2.183
  14. 이형곤, 이재학, 유옥환, 김종관, 2005. 낙동강 하구역 주변 대형 저서동물 군집의 공간 특성. Ocean and Polar Res., 27:135-148. https://doi.org/10.4217/OPR.2005.27.2.135
  15. 임현식, 제종길, 1998. 대부도와 탄도 주변 갯벌의 저서동물 군집. 해양연구 20: 121-130.
  16. 임현식, 최진우, 1998. 경기만 대부도 주변 조하대 해역의 저서동물 군집. 한국수산학회지, 31: 453-462.
  17. 임현식, 최진우, 2001a. 남해안 소리도 주변 연성저질 해역의 저서동물 분포. 한국수산학회지, 34: 225-237.
  18. 임현식, 최진우, 2001b. 한국 서남해역 함평만 조하대의 가을철 저서동물 군집구조. 한국수산학회지, 34: 327-339.
  19. 임현식, 최진우, 2005. 영암호 저서동물군집에 미친 하구둑 건설의 영향. 한국수산학회지, 38: 172-183.
  20. 임현식, 홍재상, 1994. 해양 저서동물 군집을 이용한 진해만의 환경 평가-종별 개체수 분포 특성에 따른 그래프 분석기법의 적용-. 한국수산학회지, 27: 659-672.
  21. 정래홍, 임현식, 김성수, 박종수, 전경암, 이영식, 이재성, 김귀영, 고우진, 2002. 남해안 가두리 양식장 밀집해역의 대형저서동물 군집에 대한 연구. 한국해양학회지-바다, 7: 235-246.
  22. 최진우, 서진영, 2007. 마산만 저서생태계를 중심으로 연안해역 건강성 평가를 위한 저서생물 지수의 적용. Ocean and Polar Res., 29: 339-348. https://doi.org/10.4217/OPR.2007.29.4.339
  23. 최진우, 서진영, 임현식, 신현출, 2006. Sea Prince호 유류유출 후의 남해안 소리도-금오도 주변 연성퇴적물 대형저서동물의 군집구조. 한국수산학회지, 39(특집호): 151-164.
  24. 최진우, 제종길, 이재학, 임현식, 2000. 동해 강릉 연안의 사질 퇴적물에 서식하는 대형저서무척추동물의 분포양상. 한국해양학회지-바다, 5: 346-356.
  25. 해양수산부, 2006. 해양생태계 기본조사($37^{\circ}$ $아산만-38{\circ}$ 최북단). 국립수산과학원, 687 pp.
  26. 홍재상, 윤상필, 2000. 황해 대청도 옥죽포의 외해로 노출된 모래 갯벌에 서식하는 대형저서동물의 대상분포. 한국해양학회지-바다, 5: 146-156.
  27. 홍재상, 정래홍, 서인수, 윤건탁, 최병미, 유재원, 1997. 시화방조제의 건설은 저서동물군집의 시공간 분포에 어떠한 영향을 미쳤는가? 한국수산학회지, 30: 882-895.
  28. Andrews, B., 2003. Techniques for spatial analysis and visualization of benthic mapping data - final report. Science Applications International Corporation, SAIC Report No 623, 28 pp.
  29. Choi, J.W. and C.H. Koh, 1994. Macrobenthos community in Keum- Mankyung-Dongjin Estuaries and its adjacent coastal region, Korea. J. Kor. Soc. Oceanogr., 29: 304-318.
  30. Cochran, W.G., 1977. Sampling techniques. John Wiley and Sons, Inc., New York.
  31. Diaz, R.J., M. Solan and M, R.M. Valente, 2004. A review of approaches for classifying benthic habitats and evaluating habitat quality. J. Environ. Manage. 73: 165-181. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2004.06.004
  32. Frey, R.W., J.D. Howard, S.J. Han and B.K. Park, 1989. Sediment and sedimentary sequences on a modern macrotidal flat, Inchon, Korea. J. Sed. Petrol. 59: 28-44.
  33. Gray, J.S., 1981. Detecting pollution induced changes in communities using the log-normal distribution of individuals among species. Mar. Pollut. Bull. 12: 173-176. https://doi.org/10.1016/0025-326X(81)90230-7
  34. Hong, J.S. and J.W. Yoo, 1996. Salinity and sediment types as sources of variability in the distribution of the benthic macrofauna in Han Estuary and Kyonggi Bay, Korea. J. Kor. Soc. Oceanogr., 31: 217-231.
  35. Hong, J.S. and J.W. Yoo, 2001. Revisit on zonal macrobenthic communities in Chokchon tidal flat, Incheon, Korea, after the survey in 1986. J. Kor. Soc. Oceanogr., 36: 83-92.
  36. Hong, J.S., J.W. Yoo, R.H. Jung, I.S. Seo and B.S. Koh, 1999. Macrobenthic communities on the tidal flats around Yongjong and Yongyu Islands, Inchon, Korea. J. Kor. Soc. Oceanogr., 34: 220-230.
  37. Koh, C.H. and S.G. Kang, 1998. Sample size determination for the estimation of population density of marine benthos on a tidal flat and a subtidal area, Korea. J. Kor. Soc. Oceanogr., 33: 113-122.
  38. Matalas, N.C. and W.B. Langbein, 1962. Information content of the mean. J. Geophys. Res., 67: 3441-3448. https://doi.org/10.1029/JZ067i009p03441
  39. Nelson, J.D. and R.C. Ward, 1981. Statistical considerations and sampling techniques for ground-water quality monitoring. Ground Water, 19: 617-625. https://doi.org/10.1111/j.1745-6584.1981.tb03516.x
  40. Pearson, T.H. and R. Rosenberg, 1978. Macrobenthic succession in relation to organic enrichment and pollution of themarine environment. Oceanogr. Mar. Biol. Annu. Rev., 16: 229-311.
  41. Reynolds, J.F. and J.A. Ludwig, 1988. Statistical Ecology, A Primer On Methods And Computing. John Wiley and Sons, 337 pp.
  42. Somerfield, P.J. and J.D. Gage, 2000. Community structure of the benthos in Scottish sea-lochs. IV. mutivariate spatial pattern. Mar. Biol., 136: 1133-1145. https://doi.org/10.1007/s002270000311
  43. Thrush, S.F., J.E. Hewitt, M. Gibbs, C. Lundquist and A. Norkko, 2006. Functional role of large organisms in intertidal communities: community effects and ecosystem function. Ecosystems, 9:1029-1040. https://doi.org/10.1007/s10021-005-0068-8
  44. Whittaker, R.H., 1975. Communities and ecosystems, 2nd edition. Macmillan, New York, 385 pp.
  45. Yoo, J.W., 1998. The spatial distribution and long-term variation of macrofaunal communities on macrotidal flats in the West Central Coast of Korea. Ph.D. Thesis, Inha University, 352 pp.
  46. Yoo, J.W., I.S. Hwang and J.S. Hong, 2007. Inference models for tidal flat elevation and sediment grain size: a preliminary approach on tidal flat macrobenthic community. Ocean. Sci. J., 42: 69-79. https://doi.org/10.1007/BF03020875
  47. Yoo, J.W., Y.W. Lee, J.L. Ruesink, C.G. Lee, C.S. Kim, M.R. Park, K.T. Yoon, I.S. Hwang, J.H. Maeng, R. Rosenberg and J.S. Hong, 2010. Environmental quality of Korean coasts as determined by modified Shannon-Wiener evenness proportion. Environ. Monit. Assess., 170: 141-157. https://doi.org/10.1007/s10661-009-1222-0