홀로세 중후기 동수악 습지 퇴적물 다중 프록시 분석: 규조 분석을 중심으로 = Mid to late Holocene multi-proxy analysis of Dongsu-ak wetland sediments: Focusing on diatom analysis

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Diatoms are single-celled algae that are sensitive to environmental changes. Their valves are well preserved, making them widely used in paleoenvironmental reconstruction. In particular, diatom fossils found in wetland sediments can reveal information about past aquatic environments, such as water level, pH and trophic status. Diatoms provide valuable information for reconstructing past aquatic environmental changes. Studies using diatoms for paleoenvironmental reconstruction have been rarely conducted in Korea and have primarily focused on the oreums (volcanic cones) of Jeju Island. In this study, a multi-proxy analysis—including diatom analysis, organic matter content, magnetic susceptibility, and grain size—was conducted on a sediment core collected from the Dongsuak wetland, located within Hallasan National Park. Furthermore, by comparing the results with previous studies, this research aims to examine environmental changes in Jeju Island and the Korean Peninsula from multiple perspectives.
The study area is the Dongsuak crater wetland, located on the eastern slope of Hallasan in Jeju Island. A 300 cm-long sediment core was collected, and analyses were conducted from the surface to a depth of 165 cm. High-resolution (1 cm interval) analyses were performed using multiple proxies, including magnetic susceptibility, grain size, organic matter and diatom. Key diatom taxa indicative of environmental changes in the study area were identified. Based on the key diatom species, the stratigraphy was divided into six distinct diatom zones using CONISS analysis and the broken-stick model. Interpretations were made by comparing the ecological characteristics and environmental preferences of dominant and non-dominant taxa in each zone to reconstruct past variability. Additionally, comparisons with abiotic proxies allowed for a qualitative interpretation of past wetland conditions.
According to the results, diatom assemblages in the Dongsuak wetland changed by zone in response to variations in water level, pH, salinity, and trophic status. The representative species reflecting aquatic environmental change included Aulacoseira spp., Frustulia spp., Pinnularia spp., and Eunotia spp.. From 4550 to 3960 cal yr BP, Aulacoseira spp.. was dominant, suggesting a high-water level, oligotrophic, and slightly acidic environment. Between 3960 and 700 cal yr BP, Frustulia spp., a benthic species, was dominant, indicating a transition to a low-water, oligotrophic, and slightly acidic environment—likely reflecting a shift from a lake to a wetland. From 700 to 130 cal yr BP, dominance of Pinnularia spp.. It indicated a mesotrophic, neutral, and low-water-level environment. Finally, from 130 cal yr BP to the present, the dominance of Eunotia spp. indicated a transition to a eutrophic environment.
The results of this diatom-based reconstruction are largely consistent with previous paleoenvironmental studies in nearby areas. In particular, variations in hydroclimate inferred from vegetation studies and changes in water levels of adjacent volcanic cones (oreum) showed similar patterns. Therefore, aquatic environmental changes in the study area during the mid- to late Holocene were likely influenced by regional hydroclimatic fluctuations.

국문 초록 (Abstract)

단세포 조류인 규조는 환경 변화에 민감하게 반응하고, 개각이 잘 보존되기 때문에 고환경 복원에 널리 활용된다. 특히, 습지 퇴적물에 포함된 규조 화석은 수위, pH, 영양염 등 수생 환경 요소를 반영하고 있다. 규조는 과거 수생 환경 변화에 유용한 자료를 제공하는 특징이 있다. 규조를 활용한 고환경 복원 연구는 한국에서 주로 제주도의 오름을 대상으로 드물게 수행되어 왔다. 본 연구에서는 한라산 국립공원 내에 위치한 동수악 습지에서 채취된 퇴적물 코어를 대상으로 다중 프록시 분석(규조 분석과 유기물, 대자율, 입도)을 수행하여 고환경을 복원하였다. 나아가 선행연구와 비교 분석을 통해 제주도 및 한반도 환경 변화를 다각적으로 고찰하고자 한다.
연구지역은 제주시 한라산 동쪽에 위치한 동수악 분화구 습지이다. 300cm 깊이의 퇴적물 샘플을 채취하고 표면에서 165cm 깊이까지 분석을 수행했다. 대자율, 입도 분석, 유기물 함량, 규조 등의 프록시를 고해상도(1cm)로 분석하였다. 연구지역의 환경 변화 해석에 유용한 주요 규조 종을 추출하였다. 추출된 규조 종을 바탕으로 CONISS 분석과 Broken-stick model을 통해 총 6개의 서로 다른 규조 Zone으로 구분했다. 결과 해석은 각 Zone의 우점종과 비우점종이 서식하는 생태적인 특징과 환경 조건을 비교하여 변동성을 복원하였다. 또한, 비생물 프록시들과 비교하여 과거 습지 조건을 정성적으로 해석했다.
연구 결과에 따르면 동수악 습지는 호수 수위, pH, 염도, 영양 상태에 따라 Zone 별로 규조 종 구성이 달라졌다. 수생 환경의 변화를 반영하는 주요 종으로 Aualcoseira spp., Frustulia spp., Pinnularia spp., Eunotia spp.가 대표적이었다. 4550-3960cal yr BP동안 높은 수위와 빈영양의 약산성 환경으로 Aualcoseira spp.가 우점적으로 등장하였다. 3960-700cal yr BP에는 낮은 수위와 빈영양 및 약산성 환경으로 저서성 종인 Frustulia spp.가 우점적으로 나타났다. 3960-700cal yr BP에 동수악 호수에서 습지로 천이되는 과정으로 보인다. 700-130cal yr BP는 우점적이었던 Pinnularia spp.를 통해, 중영양 환경과 중성, 낮은 수위를 가진 환경으로 복원되었다. 마지막으로 130cal yr BP-현재에는 Eunotia spp.가 우점적으로 등장하며 부영양 환경으로 복원되었다.
선행연구 및 인근 지역의 고환경 복원과 본 연구의 규조 복원 결과는 대체로 유사한 변동이 관찰되었다. 특히, 선행연구의 식생을 통한 수문 기후 변동 및 인근 오름의 수위 변동이 유사하게 나타났다. 따라서 연구 지역의 수생 환경 변화는 홀로세 중후기 동안 수문 기후 변동에 영향을 받았을 가능성이 있다.

목차 (Table of Contents)

• 제 1장 서론 1
• 제 1절 연구 배경 1
• 제 2절 선행 연구 3
• 제 3절 연구 목적 7
• 제 2장 연구 지역 및 방법 8
• 제 1절 연구 지역 8
• 제 2절 연구 방법 11
• 1. 퇴적샘플 및 연대 측정 11
• 2. 유기물 함량과 입도 분석 11
• 3. 대자율 13
• 4. 규조 13
• 제 3장 연구 결과 17
• 제 1절 연대 및 지층 17
• 제 2절 규조 기반 동수악 습지 환경 복원 20
• 1. Zone 1 28
• 2. Zone 2 28
• 2-1. Zone 2a 28
• 2-2. Zone 2b 28
• 3. Zone 3 29
• 3-1. Zone 3a 29
• 3-2. Zone 3b 29
• 4. Zone 4 30
• 제 4장 고찰 31
• 제 1절 규조 기반 동수악 습지 환경 변화 복원 31
• 1. Zone 1 31
• 2. Zone 2 33
• 2-1. Zone 2a 33
• 2-2. Zone 2b 33
• 3. Zone 3 34
• 3-1. Zone 3a 34
• 3-2. Zone 3b 35
• 4. Zone 4 36
• 제 2절 선행연구와 비교 분석을 통한 고환경 복원 39
• 1. Zone 1 39
• 2. Zone 2 40
• 2-1. Zone 2a 40
• 2-2. Zone 2b 41
• 3. Zone 3 42
• 3-1. Zone 3a 42
• 3-2. Zone 3b 43
• 4. Zone 4 44
• 제 5장 결론 45
• 참고문헌 46
• Abstract 57