Temporal Variation in Ecological Indices of the Fish Assemblage in a Port- Influenced Amazonian Estuarine System in the Gulf of Maranhão, Brazil

기술 요약: 항만 영향권 내 아마존 하구계의 어류 군집에 대한 시간적 변이

문제 제기
본 연구는 브라질 마라냥주 상 루이스 섬의 코케이루스 해협(Coqueiros Strait) 내 생물 다양성을 모니터링해야 할 필요성을 다룬다. 이 지역은 자연적인 계절적 변동과 더불어 항만 활동 및 산업 운영(특히 ALUMAR 터미널 인근)을 포함한 상당한 인위적 압력에 노출되어 있다. 하구는 생물 다양성에 있어 매우 중요하지만, 서식지 파괴와 오염으로 인해 가장 위협받는 생태계 중 하나이기도 하다. 본 연구는 어류 군집 구조를 규명하고, 생태 지수의 시간적 및 공간적 변이를 평가하며, 항만 관련 활동이 자연적인 계절적 요인과 비교하여 어류상에 감지 가능한 퇴보를 유발했는지 판단하는 것을 목적으로 한다.

연구 방법론

• 연구 지역: 샘플링은 코케이루스 해협 및 카초로스 강(Cachorros River) 시스템 내 네 개의 뚜렷한 지점인 P1(산타 리타 스트림), P2(타라라 스트림), P3(아라포파이 스트림/코케이루스 입구), P4(산업 단지 상류의 인아우마 스트림)에서 수행되었다.
• 샘플링 설계: 2022년 2월부터 2023년 6월까지 우기와 건기를 모두 포함하여 총 6회의 채집 캠페인이 진행되었다.
• 데이터 수집: 현지 전통 어업 종사자들이 간조 시에 표준화된 6시간의 노력량을 투입하여 고정형 그물(메쉬 35mm, 길이 200~300m)을 사용하여 어류를 포획하였다.
• 실험실 분석: 포획된 총 8,063마리의 개체를 종 수준까지 식별하였으며, 전체 길이와 무게를 측정하고 성별 및 생식선 성숙도를 평가하였다. 표본(Voucher specimens)은 마라냥 연방 대학교 소장처에 기증되었다.
• 통계 분석: 본 연구는 다음과 같은 여러 생태 지표를 활용하였다:
  • 다양성: 샤논-위너 지수($H'$) 및 피엘루 균등도($J$).
  • 유사도: 자카드 계수(Jaccard coefficient).
  • 풍부도: 희소화 곡선(Rarefaction curves) 및 힐의 다양성 수치(Hill's diversity numbers).
  • 군집 구조: 환경적 스트레스를 탐지하기 위한 풍부도-생물량 비교(ABC) 곡선(k-전략가와 기회주의적 r-전략가를 구분).
  • 다변량 분석: 지점 및 계절 간의 유의미한 차이를 테스트하기 위해 PERMANOVA를 사용하였다.

주요 결과

• 분류학적 구성: 연구를 통해 28개 과, 15개 목에 속하는 47종이 확인되었다. 농어목(Perciformes, 포획량의 42.6%)과 메기목(Siluriformes, 19.1%)이 우세하였다. Sciaenidae 과의 종 풍부도가 가장 높았다.
• 우점종: Sciides herzbergii가 가장 풍부한 종(개체수의 25.54%)이었으며 가장 높은 생물량을 보유하였다. 기타 주목할 만한 종으로는 Anableps anableps, Colomesus psittacus, Cynoscion acoupa, Mugil gaimardianus 등이 있었다.
• 시간적 변이:
  • 풍부도: 가장 높은 채집량은 2022년 12월(29.34%)에 발생하였고, 2023년 3월(7.5%)에 가장 낮았다.
  • 다양성: 샤논-위너 지수는 낮은 수준($H' = 1.98$, 2022년 2월)에서 중간 수준(최대 $H' = 2.61$, 2023년 6월)까지 나타났다. 다양성은 일반적으로 건기에 높고 우기에 낮았다.
  • 균등도: 피엘루 균등도는 2023년 6월($E=0.74$)에 가장 높았고, 2022년 2월($E=0.61$)에 가장 낮았다.
• 공간적 변이:
  • 다양성: P1 지점이 가장 높은 다양성($H' = 2.63$)과 균등도($E=0.75$)를 보였다. P3 지점은 가장 낮은 다양성($H' = 1.63$)과 균등도($E=0.47$)를 보여, 소수의 종이 지배하는 군집임을 나타냈다.
  • 유사도: P2와 P3 지점이 가장 높은 유사도($J=0.722$)를 보였으며, P1과 P3가 가장 이질적이었다.
  • ABC 곡선: P1과 P4 지점은 양(+)의 $W$ 값을 보여 k-전략가가 우세한 균형 잡힌 군집을 나타냈다. P2와 P 3 지점은 음(-)의 $W$ 값을 보여 기회주의적(r-전략가) 종이 우세함을 시사했다.
• 통계적 유의성: PERMANOVA 결과, 샘플링 지점 간($p=0.0001$) 및 계절적 시기 간($p=0.0151$)에 유의미한 차이가 있었으나, 두 요인 사이의 유의미한 상호작용은 없었다.

의의 및 주장
본 논문은 코케이루스 해협 하구가 다양한 어류 종을 위한 중요한 산란장, 먹이 공급원 및 은신처로서 기능하며, 마라냥만 내에서 전략적 생태적 역할을 유지하고 있다고 결론짓는다.

연구 결과에 관한 주요 주장은 다음과 같다:

1. 계절적 지배력: 어류상의 구성과 풍부도는 항만 활동에 의한 즉각적이고 파괴적인 퇴보보다는 주로 계절적 요인(강우 및 염도 변화)에 의해 결정된다. 우기 동안의 다양성 감소는 탁도 증가와 염도 감소에 기인하며, 이는 내성이 강한 기회주의적 종들에게 유리하게 작 작용한다.
2. 항만 영향에 대한 회복력: 항만 및 산업 활동의 인접성에도 불구하고, 본 연구에서는 연구 기간 동안 이러한 인위적 압력에 직접적으로 기인할 수 있는 유의미한 생태 지수의 변화를 발견하지 못했다. 지역 어류 군집은 비교적 회복력이 있는 것으로 보인다.
3. 공간적 이질성: 군집 구조에서 명확한 공간적 구배가 존재한다. 스트림 입구 근처의 P3 지점은 낮은 다양성과 S. herzbergii와 같은 기회주의적 종의 우세를 특징으로 하는 환경적 스트레스 또는 단순화의 징후를 보인다. 반면, P1과 P4는 더 균형 잡히고 보존된 환경을 나타낸다.
4. 관리적 시사점: 본 연구는 미래의 변화를 탐지하기 위한 지속적인 모니터링의 필요성을 강조한다. 현재 지표들은 회복력을 보여주고 있으나, 특정 구역에서의 소수 종의 우점과 기회주의적 분류군의 존재는 누적되는 인위적 압력에 의한 잠재적 미래 변화에 주의를 기울여야 함을 시사한다.

저자들은 현재 하구가 중요한 서식지로서 기능하고 있으나, 특정 구역에서 관찰되는 기회주의적 종의 우점 현상은 향후 누적되는 인위적 압력에 의한 변화 가능성에 대해 주의가 필요하다는 신중한 입장을 유지하고 있다.